CN112303181A - 一种多级式弹簧扭转减振装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多级式弹簧扭转减振装置，包括一个可随主动轴转动的外壳；至少一个位于所述外壳内部，可带动从动轴转动、径向尺寸不均一的扭转盘；数个沿外壳的周向间隔布置，一端贯穿固定于所述外壳上，另一端以滚轮与所述扭转盘相抵的蓄能部件。该装置通过将主动轴的扭转机械能转化为弹簧的弹性势能并释放，使减振效果好，传动更加平稳，且装置的机械结构简单、便于拆装及维护。

Description

一种多级式弹簧扭转减振装置

技术领域

本发明属于轧制减振技术领域，具体涉及一种多级式弹簧扭转减振装置。

背景技术

轴系的扭转振动广泛地存在于做旋转运动的传动系统中，比如在轧制生产时，当轧制速度较高，板带材轧制要求较薄时，轧机的主传动系统中连接轴与辊系容易出现扭转振动。较轻的扭转振动会使轧辊表面磨损，引发轧制产品表面质量的缺陷；振动强烈则会导致断带、堆钢等重大生产事故，不仅威胁到生产设备的安全和产品的质量，还会使企业经济利益受损。再比如在车辆动力传动方面，动力传动系统作为一个多自由度的振动系统，扭转振动是其主要的振动形式，汽车传动系统的的扭转振动不仅影响乘坐时的舒适性，严重时更会使传动系统的传动轴发生断裂，对车辆的经济性和安全性有着举足轻重的影响。综上所述，抑制传动系统的扭转振动是十分有必要的。

目前，已有不少的扭转减振装置广泛用汽车领域，但用于轧制系统的扭转减振装置鲜有应用，理论研究和实验表明，诸如轧制板带材的振动纹等表面质量缺陷的产生，从本质上讲，是由高速轧机的扭转振动引起的。因此，要提高轧制钢材产品的表面质量，抑制振动纹等外观缺陷，从根本上讲，是通过各种装置和方法抑制高速轧机的颤振。

发明内容

基于现有技术中存在的上述缺点和不足，本发明的目的之一是至少解决现有技术中存在的上述问题之一或多个，换言之，本发明的目的之一是提供满足前述需求之一或多个的一种多级式弹簧扭转减振装置。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种多级式弹簧扭转减振装置，包括：

一个可随主动轴转动的外壳，其具有多个周向分布的通孔；

至少一个位于所述外壳内部，可带动从动轴转动、径向尺寸不均一的扭转盘；

数个沿外壳的周向间隔布置，一端贯穿固定于所述外壳上，另一端以滚轮与所述扭转盘相抵的蓄能部件；所述蓄能部件与通孔一一对应安装；所述蓄能部件包括安装于外壳外部的缸筒帽，安装于外壳内部的缸筒，贯穿缸筒内部空间、并可进入相应的通孔及缸筒帽的弹簧推杆，弹簧推杆具有一圈环形的推杆凸台；缸筒帽内贴近外壳外侧处设有弹簧挡板，第二弹簧位于缸筒帽内部并与弹簧挡板相抵；第一弹簧位于缸筒内部，一端与推杆凸台相抵、另一端与外壳内侧相抵；弹簧推杆与扭转盘活动配合；当扭转盘相对外壳转动时，弹簧推杆会沿缸筒轴向移动，并随相对转动的夹角变化分级压缩第一与第二弹簧，实现多级减振。

在根据本发明的一个特别优选的实施方式中，所述外壳内部设有一个或多个均匀布置的限位座，限位座上设有限位杆，所述扭转盘上开有弧形限位槽，限位杆与限位槽活动配合。

在根据本发明的一个优选的实施方式中，在限位杆沿限位槽单向移动时，各蓄能部件内弹簧推杆沿缸筒轴线单向移动。

在根据本发明的一个优选的实施方式中，当限位杆到达限位槽端部时，第二弹簧被完全压紧。

在根据本发明的一个优选的实施方式中，所述蓄能部件的初始状态设置为第一弹簧处于压缩状态，弹簧推杆不接触弹簧挡板，且初始状态下各蓄能部件的合力使扭转盘与外壳无相对转动。

在根据本发明的一个优选的实施方式中，所述扭转盘为椭圆凸轮。

在根据本发明的一个优选的实施方式中，所述通孔共有六个，分为两组且对称分布于椭圆凸轮的长轴方向的两侧。

在根据本发明的一个优选的实施方式中，所述限位座有两个，对称分布于椭圆凸轮的短轴方向的两侧。

在根据本发明的一个优选的实施方式中，所述外壳包括法兰盘、环形壳体和端盖，所述环形壳体的两侧沿径向延伸出环形凸台，所述法兰盘和端盖固定连接在环形凸台上，主动轴与法兰盘连接，通孔位于环形壳体上。

在根据本发明的一个优选的实施方式中，所述外壳与主动轴、扭转盘与从动轴均通过花键连接。

本发明与现有技术相比，有益效果是：

本发明的一种多级式弹簧扭转减振装置，将主传动轴的扭转机械能通过中心凸轮转动带动弹簧推杆的平移压缩弹簧，将机械能转化为弹性势能，传动平稳。且装置的机械结构简单、便于拆装及维护，抑制从动轴的扭转振动效果好。具有较好的发展空间和市场前景。

附图说明

图1是本发明实施例一的一种多级式弹簧扭转减振装置的装配图；

图2是本发明实施例一的一种多级式弹簧扭转减振装置的结构示意图；

图3是本发明实施例一的一种多级式弹簧扭转减振装置的剖视图；

图4是本发明实施例一的一种法兰盘的俯视图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

实施例1：图1、2、3示出了根据本发明一种多级式弹簧扭转减振装置的一个实施方式，图中的多级式弹簧扭转减振装置正处于初始状态。

本发明的一种多级式弹簧扭转减振装置，主要包括法兰盘1、环形壳体2、端盖3、扭转盘17、限位座19及蓄能部件，其中环形壳体2两端具有向外突出的环形凸台，法兰盘1的结构如图4所示，与端盖3分别位于环形壳体2两侧并通过沿圆周均布的六组螺栓4和螺母5与环形壳体2的环形凸台固定连接，组成一个可整体转动的外壳。法兰盘中间还开有花键，可将主动轴插接入花键中，从而使主动轴可以带动外壳整体转动。

蓄能部件沿环形壳体中部周向布置，每侧三个，其中两个分别位于椭圆形扭转盘短轴的两侧延长线上，另四个分别与上述延长线成45°夹角布置，环形壳体上开有位置相对应的通孔以配合蓄能部件的安装。蓄能部件由缸筒帽7、固定螺栓8、固定螺母9、弹簧挡板10、第二弹簧11、缸筒12、第一弹簧13、弹簧推杆14、滚轮轴15及滚轮16组成，详细结构可参见图3，缸筒12为顶端开口、底面设置有孔的圆筒形，内径大小适配第一弹簧13的直径大小，底面孔的直径大小适配弹簧推杆14的直径大小。弹簧推杆14一部分插入缸筒12的内部，贯通缸筒12和环形壳体2上的通孔，暴露于缸筒12外的端部通过滚轮轴15与滚轮16连接，滚轮16贴靠在扭转盘17的周侧，位于缸筒内的部分在接近缸筒底部的位置有一圈推杆凸台，第一弹簧13放置于缸筒内部套在弹簧推杆14上，一端与推杆凸台相抵，另一端抵靠在环形壳体2的内侧，当弹簧推杆14沿自身所在直线向壳体外侧平移时，第一弹簧13会被推杆凸台推动着压缩。要注意的是，上述环形壳体上所开的通孔直径略大于弹簧推杆14外径且小于第一弹簧13直径，而缸筒12内径适配于第一弹簧13的直径。缸筒帽7为顶端封闭、底面无底的圆筒形，其内径适配于第二弹簧11的直径，其内部靠近环形壳体2外侧设有直径大于壳体上通孔、且与缸筒帽7内径相适配的弹簧挡板10。弹簧推杆14可平移贯穿过环形壳体2上的通孔并接触弹簧挡板10。第二弹簧11布置于缸筒帽7的内部空间中，两端分别抵靠在缸筒帽7的顶部和弹簧挡板10上，初始状态下弹簧推杆14不接触弹簧挡板10。缸筒12和缸筒帽7在贴靠环形壳体2的一端均具有向外延伸的安装底座，与环形壳体2共同具有位置、尺寸相匹配的安装孔，安装孔沿安装底座的周向均匀布置4个，其上设有固定螺栓8和固定螺母9，将蓄能部件总成固定在环形壳体2上。

环形壳体2的内侧还设有两个限位座19，其中心线分别与扭转盘17两端长轴的延长线相重合，限位座19的底座处通过固定螺钉6与环形壳体2固定连接，每个限位座19均匀安装4个固定螺钉6。限位座大致呈中间段挖空的扇形体形状，没有挖空的一侧具有与环形壳体2内壁相匹配的弧度，作为底座与环形壳体2固定连接，与弧面相对的顶部边处设有限位杆18，贯穿限位座19的侧向两端并与其固定连接。

扭转盘17为结构对称的椭圆形盘，与法兰盘1同轴布置，其中心开有花键与从动轴连接，当扭转盘17转动时可带动从动轴同步转动。扭转盘的长轴侧，与限位杆18相对应的位置还开有弧形限位槽，其弧长根据扭转减振装置的设计最大扭转角度设置，限位杆18贯穿限位槽，从而限制扭转盘17和环形壳体2的相对扭转范围，防止扭转过度。

下面将结合上述结构与图1-3说明本发明的多级式弹簧扭转减振装置的工作方式：

主动轴带动法兰盘1旋转，由于法兰盘1与环形壳体2固定连接，故外壳总成与主动轴同步旋转，使环形壳体2与扭转盘17具有相对运动趋势，第一弹簧13正处于被压缩状态，其弹力借助弹簧推杆上的滚轮与扭转盘2侧面的夹角，在稳定转动时对扭转盘施加转动力矩，带动扭转盘与环形壳体2同步转动，从而带动从动轴，实现从动轴与主动轴的同步转动。

当从动轴产生扭转振动时，扭转盘和环形壳体2间会发生相对运动，向扭转盘17长轴的两端靠近的蓄能部件，其第一弹簧13会被压缩，使对扭转盘17施加的转动力矩增大；而向扭转盘17短轴的两端靠近的蓄能部件，由于弹簧推杆14被限制在缸筒12中，不会对扭转盘施加转动力矩；二者相结合实现抑制从动轴的振动。

当从动轴扭转振动的振幅过大即扭转盘17扭转振动的振幅过大时，部分蓄能部件将更靠近扭转盘17长轴的两端，弹簧推杆14将与弹簧挡板10接触进而压缩第二弹簧11，提供更大的转动力矩；当达到设计最大振幅时，第二弹簧11达到设计最大压缩量，且限位座19上的限位杆18与扭转盘17上的限位槽一端接触，防止扭转盘进一步扭转，从而实现抑制从动轴扭转振动振幅过大的功能。

实施例2：在根据本发明的一种多级式弹簧扭转减振装置的另一个实施方式中，可将实施例1中蓄能装置内的弹簧推杆换为推杆组，弹簧换成弹簧组，从而在其他结构变化不大的前提下利用复数弹簧性能实现更高的抗扭转振动效果，适用于更高转速或更大力矩的机器。

其他结构可以参考实施例1。

实施例3：在根据本发明的一种多级式弹簧扭转减振装置的另一个实施方式中，可将实施例1中的椭圆形扭转盘替换为菱形的扭转盘，初始位置下蓄能部件的布置角度和压缩量也做相应的适应性调整，可达成与实施例1近似的技术效果，且菱形扭转盘相较于椭圆形扭转盘更易加工。值得注意的是，扭转盘的形状不局限于菱形或椭圆形，在达成本发明思想的前提下，扭转盘可设计成任意形状。

其他结构可以参考实施例1。

实施例4：在根据本发明的一种多级式弹簧扭转减振装置的另一个实施方式中，可将实施例1中的蓄能部件设置为3个，在环形周线上以120°间隔均匀布置。

其他结构可以参考实施例1。

实施例5：在根据本发明的一种多级式弹簧扭转减振装置的另一个实施方式中，可将扭转盘及相应的蓄能部件设置为并列的两组，且相应增加环形壳体的宽度，从而达成更强的抗扭转振动效果。

其他结构可以参考实施例1。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多级式弹簧扭转减振装置，包括：

一个可随主动轴转动的外壳，其具有多个周向分布的通孔；

至少一个位于所述外壳内部，可带动从动轴转动、径向尺寸不均一的扭转盘；

数个沿外壳的周向间隔布置，一端贯穿固定于所述外壳上，另一端以滚轮与所述扭转盘相抵的蓄能部件；所述蓄能部件与通孔一一对应安装；所述蓄能部件包括安装于外壳外部的缸筒帽，安装于外壳内部的缸筒，贯穿缸筒内部空间、并可进入相应的通孔及缸筒帽的弹簧推杆，弹簧推杆具有一圈环形的推杆凸台；缸筒帽内贴近外壳外侧处设有弹簧挡板，第二弹簧位于缸筒帽内部并与弹簧挡板相抵；第一弹簧位于缸筒内部，一端与推杆凸台相抵、另一端与外壳内侧相抵；弹簧推杆与扭转盘活动配合；当扭转盘相对外壳转动时，弹簧推杆会沿缸筒轴向移动，并随相对转动的夹角变化分级压缩第一与第二弹簧，实现多级减振。

2.如权利要求1所述的一种多级式弹簧扭转减振装置，其特征在于，所述外壳内部设有一个或多个均匀布置的限位座，限位座上设有限位杆，所述扭转盘上开有弧形限位槽，限位杆与限位槽活动配合。

3.如权利要求2所述的一种多级式弹簧扭转减振装置，其特征在于，在限位杆沿限位槽单向移动时，各蓄能部件内弹簧推杆沿缸筒轴线单向移动。

4.如权利要求2所述的一种多级式弹簧扭转减振装置，其特征在于，当限位杆到达限位槽端部时，第二弹簧被完全压紧。

5.如权利要求1所述的一种多级式弹簧扭转减振装置，其特征在于，所述蓄能部件的初始状态设置为第一弹簧处于压缩状态，弹簧推杆不接触弹簧挡板，且初始状态下各蓄能部件的合力使扭转盘与外壳无相对转动。

6.如权利要求2所述的一种多级式弹簧扭转减振装置，其特征在于，所述扭转盘为椭圆凸轮。

7.如权利要求6所述的一种多级式弹簧扭转减振装置，其特征在于，所述通孔共有六个，分为两组且对称分布于椭圆凸轮的长轴方向的两侧。

8.如权利要求6或7所述的一种多级式弹簧扭转减振装置，其特征在于，所述限位座有两个，对称分布于椭圆凸轮的短轴方向的两侧。

9.如权利要求1所述的一种多级式弹簧扭转减振装置，其特征在于，所述外壳包括法兰盘和环形壳体，所述环形壳体的两侧沿径向延伸出环形凸台，所述法兰盘固定连接在环形凸台上，主动轴与法兰盘连接，通孔位于环形壳体上。

10.如权利要求1所述的一种多级式弹簧扭转减振装置，其特征在于，所述外壳与主动轴、扭转盘与从动轴均通过花键连接。

Images