CN113417968A - 基于传动轴转速自适应调节液压阻尼的分级扭转减振装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于传动轴转速自适应调节液压阻尼的分级扭转减振装置，包括缸体、前法兰盘、后法兰盘、传动轴、键轴套筒、轴承、轴承套筒、减振总成、中间扭转盘、摩擦筒、限位套筒和限位销，减振总成包括安装于前法兰盘后侧的数个减振单元，减振单元包括液压减振器和阻尼调节机构，液压减振器包括两对称分布的液压缸和连通两液压缸的油腔的中间油道，每一液压缸对应安装有活塞推杆；阻尼调节机构用于根据传动轴转速自适应调节中间油道的通油截面积。本发明采用液压减振器与阻尼调节机构构成一级减振，根据传动轴转速自适应调节中间油道的通油截面积，将扭转机械能转化为液压能；采用摩擦筒与摩擦减振盘之间的摩擦配合实现二级减振。

Description

基于传动轴转速自适应调节液压阻尼的分级扭转减振装置

技术领域

本发明属于扭转减振技术领域，具体涉及一种基于传动轴转速自适应调节液压阻尼的分级扭转减振装置。

背景技术

振动是在日常生活和工程实际中普遍存在的一种现象，也是整个力学中最重要的研究领域之一。做旋转运动的机械中，扭转振动普遍发生。如汽车传动过程中的扭转振动是造成零部件损坏以及引起噪声的主要原因之一，影响汽车乘坐的整体舒适性，减少了汽车的使用寿命，在汽车高速行驶时尤为明显。扭转振动具有极大的破坏性，会造成扭转应力发生巨变，使传动轴的承载应力变大，磨损加剧，更甚者使传动轴发生断裂造成危险的情况。同样的在轧机轧制领域中，轧机的主传动系统在传递扭矩时会产生不同程度的扭转振动，对轧制板材的质量有很大的影响。当连轧机出现严重的振动时，会出现一系列的危害：1)带钢表面出现振痕，影响产品表面质量；2)轧辊表面出现振痕，降低在线使用寿命；3)零件承受交变载荷，降低零件疲劳寿命；4)振动造成堆钢爆辊，威胁轧机安全生产；5)限制了轧机的产能释放，严重影响企业经济效益和高附加值产品的开发。随着现代工业的迅猛发展，诸多行业对轧制板材的表面质量要求日益增高。因此，在传动系统中安装扭转减振装置来抑制轧制过程中的扭转振动对实际生产具有重要的意义。

目前使用的绝大部分液压扭转减振装置的液压阻尼为定值，不能根据传动轴转速的变化而自动调节液压阻尼的大小。这类扭转减振装置虽然能够吸振、减振，但是传动不够平稳，在使用上具有局限性，可靠性及通用性较差。

发明内容

基于现有技术中存在的上述缺点和不足，本发明的目的是提供一种基于传动轴转速自适应调节液压阻尼的分级扭转减振装置。该装置将机械能转化为液压能，以及将机械能转化为新型阻尼减振材料的势能。该装置结构简单合理、通用性强、传动可靠、平稳，能够快速准确的根据传动轴不同转速工作情况下自动调节阻尼的的大小，提高机械传动轴的抗振性能。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

基于传动轴转速自适应调节液压阻尼的分级扭转减振装置，包括缸体、前法兰盘、后法兰盘、传动轴、键轴套筒、轴承、轴承套筒、减振总成、中间扭转盘、摩擦筒、限位套筒和限位销，前法兰盘与后法兰盘分别安装于缸体的两端开口；前法兰盘、后法兰盘、中间扭转盘分别同轴安装有轴承套筒，轴承套筒内过盈配合安装轴承；前法兰盘上安装的轴承的轴承内圈的前侧与键轴套筒过盈配合安装，前法兰盘上安装的轴承的轴承内圈的后侧与限位套筒的前端过盈配合安装，限位套筒的后端与中间扭转盘上安装的轴承的轴承内圈过盈配合安装；中间扭转盘的中部具有花键轴孔，中间扭转盘还具有沿其周向分布的数个弧形限位孔，限位销与弧形限位孔一一对应，各限位销穿过对应的弧形限位孔且其两端分别定位于前法兰盘、后法兰盘；中间扭转盘的后侧具有摩擦筒安装座，摩擦筒安装座与摩擦筒径向联动配合，后法兰盘具有与摩擦筒摩擦配合减振的摩擦减振盘；传动轴依次穿过前法兰盘对应的键轴套筒、限位套筒、中间扭转盘、后法兰盘对应的键轴套筒，且与键轴套筒、中间扭转盘的花键轴孔花键配合；

所述减振总成包括安装于前法兰盘后侧的数个减振单元，数个减振单元沿前法兰盘的周向分布；减振单元包括液压减振器和阻尼调节机构，液压减振器包括两对称分布的液压缸和连通两液压缸的油腔的中间油道，其中一液压缸具有进油口，另一液压缸具有出油口；每一液压缸对应安装有活塞推杆，活塞推杆活动配合于液压缸的油腔；活塞推杆之外套设有减振弹簧，减振弹簧一端限位于活塞推杆的端部，另一端抵靠于其对应的液压缸；中间扭转盘的前侧设有与减振单元的数量相同的推杆挺柱，推杆挺柱延伸至相邻减振单元的活塞推杆之间，以联动活塞推杆活动配合于液压缸的油腔；阻尼调节机构用于根据传动轴转速自适应调节中间油道的通油截面积。

作为优选方案，所述液压缸的油腔为弧形结构，且其截面为圆形；相应地，活塞推杆的结构与液压缸的油腔结构相配。

作为优选方案，所述活塞推杆位于液压缸的油腔内的端部设有第一磁铁，相应地，液压缸的油腔内远离活塞推杆的一侧具有第二磁铁；第一磁铁与第二磁铁同极相对。

作为优选方案，所述中间油道的内径小于液压缸的油腔的直径。

作为优选方案，所述液压缸的两侧均具有凸耳，凸耳与前法兰盘通过螺栓固定。

作为优选方案，所述阻尼调节机构包括筒座、端盖、离心块、第一弹簧和第二弹簧，筒座具有顶端开口的中空内腔，筒座内依次安装第二弹簧、离心块、第一弹簧，并通过端盖盖合于顶端开口；第一弹簧的顶端与端盖固定连接，第二弹簧的顶端与离心块固定连接，第二弹簧的底端与筒座的底部固定连接，离心块与筒座的中空内腔的腔壁通过密封圈密封配合；筒座具有横向贯通的通油孔，分别与中间油道密封对接；离心块活动配合于筒座的中空内腔，以改变离心块与通油孔的相对位置，调节中间油道的通油截面积。

作为优选方案，所述筒座固定安装于中间油道上，筒座的通油孔的直径与中间油道的内径相等。

作为优选方案，所述摩擦筒包括摩擦环和安装套筒，摩擦环硫化安装于安装套筒之外，安装套筒的内壁具有轴向延伸的凸牙，相应地，中间扭转盘的摩擦筒安装座具有与凸牙嵌合的凹槽；所述摩擦环硫化安装于后法兰盘的摩擦减振盘之内。

作为优选方案，所述推杆挺柱与中间扭转盘之间设有加强筋。

作为优选方案，所述减振单元的数量为三个、四个、五个或六个。

本发明与现有技术相比，有益效果是：

(1)本发明采用液压减振器与阻尼调节机构构成一级减振，根据传动轴转速自适应调节中间油道的通油截面积，将扭转机械能转化为液压能；采用摩擦筒与摩擦减振盘之间的摩擦配合实现二级减振，将扭转机械能转化为减振材料的摩擦势能；

(2)本发明的阻尼调节机构，通过离心力调节离心块的活动行程，使得通油孔的通油截面积发生变化，从而达到根据传动轴转速自动调节阻尼的作用；

(3)本发明的装置结构简单合理、传动可靠、平稳紧凑、拆装及维修便捷，具有良好的应用空间和市场前景。

附图说明

图1为本发明实施例的基于传动轴转速自适应调节液压阻尼的分级扭转减振装置的结构爆炸示意图；

图2为本发明实施例的基于传动轴转速自适应调节液压阻尼的分级扭转减振装置的总体装配示意图；

图3为本发明实施例的基于传动轴转速自适应调节液压阻尼的分级扭转减振装置的另一视角总体装配示意图；

图4为本发明实施例的去掉缸体的分级扭转减振装置的内部结构示意图；

图5为本发明实施例的减振总成的安装结构示意图；

图6为本发明实施例的单个减振单元的结构剖视图；

图7为本发明实施例的阻尼调节机构的结构示意图；

图8为本发明实施例的阻尼调节机构的正视图及其A-A部剖视图；

图9为本发明实施例的中间扭转盘的结构示意图；

图10为本发明实施例的摩擦筒的结构示意图；

图11为本发明实施例的中间扭转盘与摩擦筒安装配合结构示意图；

图12为本发明实施例的后法兰盘的结构示意图；

图中附图标记：1键轴套筒、2轴承、3轴承套筒、4前法兰盘、5液压减振器、6阻尼调节机构、7中间扭转盘、8摩擦筒、9后法兰盘、10限位套筒、11限位销、12缸体、13螺栓、14螺母、15油液、401螺栓孔、501弧形活塞推杆、502密封环、503减振弹簧、504磁铁、505弧形液压缸、506液压缸盖、507进油口、508出油口、509中间油道、601端盖、602安装凸缘、603第一弹簧、604通油孔、605离心块、606密封圈、607第二弹簧、608滑道、701花键轴孔、702推杆挺柱、703中间盘、704摩擦筒安装座、705安装槽、801摩擦环、802安装套筒、803安装凸牙、901摩擦减振盘、111限位孔座、112弧形限位孔。

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。

如图1-12所示，本发明实施例的基于传动轴转速自适应调节液压阻尼的分级扭转减振装置，包括键轴套筒1、轴承2、轴承套筒3、前法兰盘4、液压减振器5、阻尼调节机构6、中间扭转盘7、摩擦筒8、后法兰盘9、限位套筒10、限位销11、缸体12、螺栓13、螺母14、油液15。

前法兰盘4与后法兰盘9中心开孔且外缘等间距设有多个螺栓孔401，并通过螺栓13与螺母14与缸体12固定连接实现装置整体的密封。

轴承套筒3分别轴向对称的焊接固定在前法兰盘4内外两侧，轴承外圈与轴承套筒3过盈配合；键轴套筒1与轴承内圈过盈配合。

本发明实施例中所出现的所有轴承外圈与轴承套筒3，键轴套筒1与轴承内圈均为过盈配合，从而保证扭转减振装置在工作时的同轴度。

如图5、图6所示，液压减振器5包括弧形活塞推杆501、密封环502、减振弹簧503、磁铁504、弧形液压缸505、液压缸盖506、进油口507、出油口508、中间油道509、油液15。液压减振器5由弧形液压缸505上下边缘伸出的凸耳用螺栓与前法兰盘4固定连接。

减振弹簧503套在弧形活塞推杆501上，减振弹簧503也起到一定的减振作用，弧形活塞推杆501上的密封环502起到密封油液的作用；所述磁铁504分别固定在弧形活塞推杆501内侧和弧形液压缸505内一侧，并且磁铁504同极相对，当推动弧形活塞推杆501时，两磁铁504逐渐靠近，由于同极相斥同样起到减振的目的；所述弧形液压缸505内含截面为圆形的弧形液压油腔，圆形油腔使运行更加平稳，液压缸盖506用螺钉固定在弧形液压缸505上，起到密封的作用，进油口507、出油口用于508用于弧形液压缸505加入油液与排除油液。

单个液压减振器5包含有两个左右对称的弧形液压缸505，其中两个弧形液压缸505之间由中间油道509连通；所述中间油道509的油腔直径远小于弧形液压缸505油腔的直径。

如图7、图8所示，阻尼调节机构6包括筒座、端盖601、安装凸缘602、第一弹簧603、通油孔604、离心块605、密封圈606、第二弹簧607、滑道608。筒座具有顶端开口的中空内腔，第一弹簧603和端盖601的底部固定连接，端盖601通过螺钉固定在筒座的中空内腔的上部起到密封的作用；第二弹簧607与滑道608底部及离心块605下侧固定连接；密封圈606安装在离心块605外部防止漏油且密封圈606不受离心力及第二弹簧607的影响，离心块605受离心力的作用在中空内腔的下部的滑道608内上下滑动。

阻尼调节机构6通过安装凸缘602用螺钉安装在中间油道509上的开口处，阻尼调节机构6的通油孔604的直径与液压减振器5的中间油道509上的油腔直径相同；当工作时离心块605受离心力的作用在滑道608内上行，阻尼调节机构6中能工作的通油孔604截面积变小，使得油液15在两个弧形液压缸505内流动的阻尼变大，减振效果更好；液压减振器5与阻尼调节机构6配合组成一级减振结构。

如图9、图11所示，中间扭转盘7包括花键轴孔701、推杆挺柱702、中间盘703、摩擦筒安装座704、安装槽705，花键轴孔701用于传动轴的连接；推杆挺柱702的截面形状与相邻两个弧形活塞推杆501之间的空隙形状相同，推杆挺柱702插入空隙中能够左右推动弧形活塞推杆501在弧形液压缸505内移动推动油液15的流通，使机械能转化为液压能消除振动；推杆挺柱702通过加强筋周向焊接在中间盘703上。

如图1、图4、图5所示，限位套筒10安装在前法兰盘4与中间扭转盘7之间起到轴向定位的作用；限位套筒10与前法兰盘4内侧轴承内圈以及安装在中间扭转盘7上的轴承内圈均为过盈配合。

如图10、图11、图12所示，摩擦筒8由摩擦环801、安装套筒802、安装凸牙803组成。摩擦环801硫化固定在安装套筒802上，安装套筒802与安装凸牙803整体铸造而成，安装凸牙803与安装槽705配合安装；后法兰盘9有与摩擦筒8配合的摩擦减振盘901，其中摩擦环801同样硫化安装在摩擦减振盘901内侧。

摩擦环801由新型阻尼减振材料制作而成；所述新型阻尼减振材料由玻璃纤维增强网、橡胶复合材料构成，具有优异的力学性能和阻尼特性。

摩擦筒8与摩擦减振盘901配合安装属于二级减振结构。

如图4、图5、图9、图12所示前法兰盘4与后法兰盘9内侧面上均周向均匀分布限位孔座111，中间扭转盘7周向边缘均匀开有弧形限位孔112。限位销11与限位孔座111和弧形限位孔112配合安装，起到装置整体限位保护的作用，防止中间扭转盘转动角度过大引起装置内部零件的损坏。

本发明的具体工作过程为：

传动轴与前法兰盘4上的键轴套筒1、中间扭转盘7中心的花键轴孔701以及后法兰盘9上的键轴套筒1过渡配合带动装置整体转动。当无扭转振动发生时，装置随轴平稳转动。当有扭转振动发生时，扭转力矩通过传动轴传递到中间扭转盘7上，从而推杆挺柱702将会推动液压减振器5的弧形活塞推杆501在弧形液压缸505内挤压油液从中间油道509进入到另一弧形液压缸505中，中间油道509上安装有阻尼调节机构6，阻尼调节机构6能根据转速的大小调节油液15的阻尼，实现一级减振的目的。中间扭转盘7后部有摩擦筒安装座704，摩擦筒8安装在摩擦筒安装座704上，同时后法兰盘9上有与摩擦筒8配合的摩擦减振盘901，当中间扭转盘7传递扭矩时，新型阻尼减振材料制作的摩擦环801在摩擦减振盘901内发生摩擦变形实现二级减振的目的。装置中限位套筒10安装在前法兰盘4与中间扭转盘7之间起到轴向定位的作用；限位销11与限位孔座111和弧形限位孔112配合安装，起到装置整体限位保护的作用，防止中间扭转盘转动角度过大引起装置内部零件的损坏。

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.基于传动轴转速自适应调节液压阻尼的分级扭转减振装置，其特征在于，包括缸体、前法兰盘、后法兰盘、传动轴、键轴套筒、轴承、轴承套筒、减振总成、中间扭转盘、摩擦筒、限位套筒和限位销，前法兰盘与后法兰盘分别安装于缸体的两端开口；前法兰盘、后法兰盘、中间扭转盘分别同轴安装有轴承套筒，轴承套筒内过盈配合安装轴承；前法兰盘上安装的轴承的轴承内圈的前侧与键轴套筒过盈配合安装，前法兰盘上安装的轴承的轴承内圈的后侧与限位套筒的前端过盈配合安装，限位套筒的后端与中间扭转盘上安装的轴承的轴承内圈过盈配合安装；中间扭转盘的中部具有花键轴孔，中间扭转盘还具有沿其周向分布的数个弧形限位孔，限位销与弧形限位孔一一对应，各限位销穿过对应的弧形限位孔且其两端分别定位于前法兰盘、后法兰盘；中间扭转盘的后侧具有摩擦筒安装座，摩擦筒安装座与摩擦筒径向联动配合，后法兰盘具有与摩擦筒摩擦配合减振的摩擦减振盘；传动轴依次穿过前法兰盘对应的键轴套筒、限位套筒、中间扭转盘、后法兰盘对应的键轴套筒，且与键轴套筒、中间扭转盘的花键轴孔花键配合；

所述减振总成包括安装于前法兰盘后侧的数个减振单元，数个减振单元沿前法兰盘的周向分布；减振单元包括液压减振器和阻尼调节机构，液压减振器包括两对称分布的液压缸和连通两液压缸的油腔的中间油道，其中一液压缸具有进油口，另一液压缸具有出油口；每一液压缸对应安装有活塞推杆，活塞推杆活动配合于液压缸的油腔；活塞推杆之外套设有减振弹簧，减振弹簧一端限位于活塞推杆的端部，另一端抵靠于其对应的液压缸；中间扭转盘的前侧设有与减振单元的数量相同的推杆挺柱，推杆挺柱延伸至相邻减振单元的活塞推杆之间，以联动活塞推杆活动配合于液压缸的油腔；阻尼调节机构用于根据传动轴转速自适应调节中间油道的通油截面积。

2.根据权利要求1所述的基于传动轴转速自适应调节液压阻尼的分级扭转减振装置，其特征在于，所述液压缸的油腔为弧形结构，且其截面为圆形；相应地，活塞推杆的结构与液压缸的油腔结构相配。

3.根据权利要求2所述的基于传动轴转速自适应调节液压阻尼的分级扭转减振装置，其特征在于，所述活塞推杆位于液压缸的油腔内的端部设有第一磁铁，相应地，液压缸的油腔内远离活塞推杆的一侧具有第二磁铁；第一磁铁与第二磁铁同极相对。

4.根据权利要求2所述的基于传动轴转速自适应调节液压阻尼的分级扭转减振装置，其特征在于，所述中间油道的内径小于液压缸的油腔的直径。

5.根据权利要求1-4任一项所述的基于传动轴转速自适应调节液压阻尼的分级扭转减振装置，其特征在于，所述液压缸的两侧均具有凸耳，凸耳与前法兰盘通过螺栓固定。

6.根据权利要求1-4任一项所述的基于传动轴转速自适应调节液压阻尼的分级扭转减振装置，其特征在于，所述阻尼调节机构包括筒座、端盖、离心块、第一弹簧和第二弹簧，筒座具有顶端开口的中空内腔，筒座内依次安装第二弹簧、离心块、第一弹簧，并通过端盖盖合于顶端开口；第一弹簧的顶端与端盖固定连接，第二弹簧的顶端与离心块固定连接，第二弹簧的底端与筒座的底部固定连接，离心块与筒座的中空内腔的腔壁通过密封圈密封配合；筒座具有横向贯通的通油孔，分别与中间油道密封对接；离心块活动配合于筒座的中空内腔，以改变离心块与通油孔的相对位置，调节中间油道的通油截面积。

7.根据权利要求6所述的基于传动轴转速自适应调节液压阻尼的分级扭转减振装置，其特征在于，所述筒座固定安装于中间油道上，筒座的通油孔的直径与中间油道的内径相等。

8.根据权利要求1-4任一项所述的基于传动轴转速自适应调节液压阻尼的分级扭转减振装置，其特征在于，所述摩擦筒包括摩擦环和安装套筒，摩擦环硫化安装于安装套筒之外，安装套筒的内壁具有轴向延伸的凸牙，相应地，中间扭转盘的摩擦筒安装座具有与凸牙嵌合的凹槽；所述摩擦环硫化安装于后法兰盘的摩擦减振盘之内。

9.根据权利要求1-4任一项所述的基于传动轴转速自适应调节液压阻尼的分级扭转减振装置，其特征在于，所述推杆挺柱与中间扭转盘之间设有加强筋。

10.根据权利要求1-4任一项所述的基于传动轴转速自适应调节液压阻尼的分级扭转减振装置，其特征在于，所述减振单元的数量为三个、四个、五个或六个。

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