CN1141071A - 转子振动阻尼装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能在转子转动过程中有效地阻尼振动而不影响转子圆周结的微小化的振动阻尼装置。这种振动阻尼装置设有一紧固于转子轴的支承件和一夹紧在转子的主质量和支承件之间的振动阻尼件。支承件的突缘的一个轴端面大体上垂直于轴的轴线。振动阻尼件由一种粘弹性材料制成并分别紧固地与主质量的一个轴端面相连以及与支承件的轴端面相连，支承件的轴端面与主质量的前述轴端面平行并设置在其对面并与之隔开一定间距。当在转子转动过程中发生振动时，夹紧在前述两轴端面之间的振动阻尼件粘弹性变形从而减缓并迅速阻尼振动。

Description

转子振动阻尼装置

本发明的领域

本发明涉及一种用来阻尼转子振动的装置。

本发明的背景

转子在旋转运动中易受到振动，这种振动是由诸如电动机的驱动源产生的或由于转子本身固有的不平衡而产生的。因此有必要减缓或最好迅速地阻尼这种振动从而易于超越旋转系统的临界速度而将系统损坏的危险减至最小并消除在诸如机壳或其它构件的圆周结构上的不利影响(诸如损伤或噪音)。

在日本未经审查的专利公开号为No.51-22979的专利(kokai)中揭示了一种振动阻尼装置，它减缓了在转子旋转过程中产生的振动。这种振动阻尼装置通过多个围绕转子环形固定的弹性突伸物消除了转子以临界速度进行的回转式运动。这种弹性突伸物在转子作回转式运动时与转子表面相接触并产生变形，由此减小了回转式运动的振幅。同样，在日本未经审查的专利公开号为No.4-50529的专利(Kokai)中揭示了一种振动阻尼装置，其中在用来可转动地支承转子的轴承和用来支承轴承的构件之间放置了用来吸收振动的装置，诸如粘弹性材料。本发明的概述

根据通过转子与围设在转子周围的弹性突伸物相接触而减缓转子的振动的结构，由于必需提供用来设置弹性突伸物的空间以及用来紧固地支承弹性突伸物的支承件，故阻碍了围绕转子的圆周结构的微小化。同样，由于必需准确地定位弹性突伸物从而在相应的弹性突伸物和转子的表面之间形成一预定间隙，故需要高精度的安装技。此外，由于在回转式运动中弹性突伸物在转子上滑动，故存在弹性突伸物的发热和磨损的问题。

另一方面，根据轴承藉振动吸收装置支承的结构，由于轴承容易随转子的振动而振动(移动)，故存在因轴的偏心而加剧转子振动的危险。因此，由于不可能在轴承和轴承座之间提供足够的间隙，所以不仅放置吸收振动装置的作业变得困难，而且还有可能不能做到充分消除振动。同样，还有必须增强轴承结构的问题，诸如通过增加轴承数，但这将降低设计的自由度。

本发明旨在提供一种振动阻尼装置，这种装置安装方便并能减缓转子旋转中的振动而不会使旋转部件与固定部件接触，不会有碍于转子圆周结构的微小化，也不会降低设计的自由度。

为达到以上目的，本发明提供一种用来阻尼转子的振动的装置，它包括一第一面积元素，该第一面积元素设置在转子轴的边侧上并且由转子支承同时保持与转子轴成恒定夹角；一第二面积元素，该第二面积元素设置在第一面积元素对面并与之隔开，并设置在转子轴的边侧上与之成一恒定夹角；以及一振动阻尼件，该振动阻尼件紧固地固定于并夹紧在第一和第二面积元素之间，并适于由于在第一和第二面积元素之间发生的转子轴的偏斜而以粘弹性方式变形。

附图简要说明

图1是本发明的第一实施例的振动阻尼装置的侧视剖视图。

图2是图1所示的振动阻尼装置中变型的支承件和振动阻尼件的示意图，其中图2a是沿图1中线II-II截取的平面图；图2b是沿图1中线II-II截取的另一变型的平面图；图2c是根据又一变型的支承件的横截面图。

图3是图1所示的振动阻尼装置的另一应用的侧视剖视图，其中图3a示出了一双侧固定的转子，图3b示出了一悬臂式固定的转子。

图4是用来说明图1所示的振动阻尼装置的振动阻尼作用的示意图，其中图4a示出了在一双侧固定的转子上的作用，图4b示出了在一悬臂式固定的转子上的作用。

图5是用于本发明的第二实施例的转子的振动阻尼装置的侧视剖视图。

图6是图5所示的振动阻尼装置的另一应用的侧视剖视图。

图7是用于本发明的第三实施例的转子的振动阻尼装置的侧视剖视图。

图8是用来说明图4所示的振动阻尼装置的振动阻尼作用的示意图，其中图8a示出了在一双侧固定的转子上的作用，图8b示出了在一悬臂式固定的转子上的作用。

图9是用于本发明的第四实施例的转子的振动阻尼装置的侧视剖视图。

图10是图9所示的振动阻尼装置的另一应用的侧视剖视图，其中图10a示出了在一双侧固定的转子上的作用，图10b示出了在一悬臂式固定的转子上的作用。

标号说明

10，30，44，46＝振动阻尼装置

12＝主质量

12a，12b，18a，26a，40a，48a＝轴端面

14，14’＝轴

16，32＝轴承

18＝固定机架

20，34，48＝支承件

22，36，50＝振动阻尼件

24，38＝套筒

26，40＝突缘

29，60＝端盖

42＝杆件

本发明的具体描述

第一面积元素最好始终垂直于转子的轴。根据本发明的较佳实施例，振动阻尼装置应用于一具有主质量的转子和一同轴地固定于主质量的轴上，其中第一面积元素包括一连接于轴的支承件的轴端面，第二面积元素包括一主质量的轴端面，振动阻尼件固定在支承件和主质量之间从而能与转子一起转动。在这种情况中，支承件可以包括一固定于并包围转子的轴的环形元素。支承件还可以包括多个由诸平面隔开的部件，诸平面轴向地延伸穿过环形元素的中心孔。环形元素可以包括一套筒，该套筒用来接纳转子的轴和一自套筒径向向外延伸的突缘。支承件还可以包括一整体地连接于并自转子的轴起径向延伸的突缘。振动阻尼件可以包括一环绕转子轴的环形粘弹性层。而且，最好是固定机架支承每一突伸出转子的主质量的轴端面的轴，并且最好支承件设置在主质量的轴端面的对面。

根据另一较佳实施例，第一面积元素包括一以相互可转动的方式连接于转子的支承件的轴端面，第二面积元素包括一可转动地支承转子的固定机架的轴端面，振动阻尼件固定地夹持在支承件和固定机架之间。当振动阻尼装置应用于一具有一主质量和一同轴地固定与主质量的轴的转子时，固定机架可以支承轴，支承件可以包括一以相互可围绕轴转动的方式连接于轴的环形件。在此情况中，最好是固定机架支承每一突伸出转子的主质量的轴端面的轴，并且最好是支承件设置在每一轴上。当振动阻尼装置应用于一由杆件制成的转子时，固定机架可以支承杆件，支承件可以包括一以相互可围绕杆件转动的方式连接于杆件的环形件。在此情况中，最好是固定机架在两个轴向相互隔开的位置支承转子，并且最好是支承件设置在转子的两个位置中的每一位置附近或每一位置上。在每一种情况中，支承件可以包括多个有诸平面隔开的部件，诸平面轴向地延伸穿过环形件的中心孔。而且，振动阻尼件可以包括一以不与转子接触的方式设置的环形粘弹性层。

根据又一较佳实施例，将一振动阻尼装置应用于一转子，该转子包括一主质量和一同轴地固定于主质量的轴，其中第一面积元素包括多个连接于轴的支承件的诸轴端面，第二面积元素包括一可转动地支承轴的固定机架的轴端面和一主质量的轴端面，振动阻尼件包括一固定地夹持在支承件和固定机架之间的振动阻尼件和一个固定地夹持在支承件和主质量之间而能与转子一同转动的振动阻尼件。

当在转子转动的过程中发生振动时，第一面积元素与转子一起移动同时保持与转子的夹角为一定值。同样，当转子由于转子轴线在第一面积元素和第二面积元素之间的偏移而移动时，相对位置关系在第一和第二面积元素之间变化。在此时，固定于相应面积元素的振动阻尼件在一粘弹性层中变形。因此，振动能量部分地转换为粘弹性变形以减缓并迅速地阻尼振动。

以下，将结合本发明所附的较佳实施例的附图进行更为具体的描述。在各附图中，相同的标号均用来表示在各相应图中相同或相似的构件。

图1示出了本发明的一较佳实施例的振动阻尼装置10。在该实施例中，振动阻尼装置10应用于一由一圆柱形主质量12和一同轴地固定于主质量12上的轴14组成的转子上。转子的轴14穿过轴承16由一固定机架18可转动地支承在主质量12的轴向相对的两侧上。

振动阻尼装置10设有一固定于轴14的支承件20和一压紧在主质量12和支承件20之间的振动阻尼件22。支承件20是一配有一管式套筒24和一径向地自套筒24的中心延伸的板状突缘26的环形件，该支承件通过将轴14插入套筒24的中心孔24a中而固定于轴14上。套筒24最好通过一压配合或一定位螺钉28而同轴地固定于轴14。突缘26最好与套筒24一体模制但也可通过诸如焊接或粘结剂等其它途径与套筒相连接。当支承件20固定于轴14时，突缘26的一个轴端面26a被定位于大体上垂直于轴14的轴线的位置上。由此，支承件20的该轴端面26a构成了本发明的第一面积元素。

振动阻尼件22分别固定于转子的主质量12的一个轴端面12a和支承件20的突缘26的轴端面26a。主质量12的轴端面12a构成了一始终垂直于轴14的轴线的第二面积元素。因此，在转子转动的过程中，振动阻尼件22与转子一起转动。为此，由于支承件20经由振动阻尼件22固定于转子的主质量12上，故支承件可以不是始终如前述那样固定于轴14。但是，如果不固定支承件，则必需除去位于套筒24的内表面和轴14的外表面之间的间隙以保证支承件20的振动阻尼作用和将在下文中描述的振动阻尼件22的作用。

振动阻尼件22由一种例如在日本未经审查的专利公开号为59-38053的专利中揭示的粘弹性聚合物制成或由一种形成泡沫压敏胶粘剂的、例如在日本未经审查的专利公开号为57-17030的专利中揭示的粘弹性材料制成。这种形成振动阻尼件22的粘弹性材料最好具有自粘性以增强与转子的主质量12和支承件20的粘结作用。但是，如果在高温条件下，使用一种无自粘性的相对较硬的粘弹性材料并将其与另一粘结剂粘结或加热于主质量12和支承件20上可能是有利的。

如图2所示，支承件20和振动阻尼件22可以具有各种形状。通常，如图2(a)所示，所使用的支承件20具有一环形突缘26并且振动阻尼件22有一环形粘弹性层组成。但是，如图2(b)所示，还可能所使用的支承件20具有十字形截面突缘26并且所用的振动阻尼件22设置在与突缘26相应的部分上。如图2(c)所示，支承件20的套筒24可以自突缘26的两相对轴端面延伸。根据这种结构，有可能获得足够的套筒24的轴向长以紧固地将支承件20固定于轴14上。为此，振动阻尼件22的厚度(轴向的长度)在0.5毫米至50毫米的范围内以保证粘弹性变形产生足够的振动阻尼效果又避免因其自重而产生变形。

支承件20的套筒24必须具有足够的轴向长度以在转子转动过程中使支承件20的轴端面26a保持与轴14的轴线相垂直。从可运行性上看，套筒24的轴长最好在0.2厘米至100厘米的范围内。为此，如果支承件20藉压配合固定于轴14，有可能除去套筒24而仅由一如上述具有轴长(厚度)的突缘26构成支承件20。此外，支承件20最好由一平面27分成两部分，该平面在轴向延伸穿过套筒24的中心孔24a，如图2(b)所示。根据这种结构，有可能方便了支承件相对于轴14的拆卸/连接，从而使振动阻尼件22可替换而不需将轴14从固定机架18上拆下，例如，当振动阻尼件22损坏时。此时，分开的两部分通过粘结剂或类似物相互粘结。

支承件20可以由各种具有的机械强度不易产生变形的材料制成，诸如铁、铜、铝、不锈钢、锌、陶瓷、纤维增强玻璃、ABS树脂、聚丙烯树脂或聚碳酸酯树脂。其中，从其优良的耐腐蚀性和机械强度上看，不锈钢是特别适用的。支承件20还可以通过铸造加工诸如模制或压铸，或通过压制加工诸如冲压而制成。如果支承件20由树脂材料模制而成，则最好使用注模法。

图3示出了图1所示的振动阻尼装置的另一应用。如图3(a)所示，有可能在主质量12的两相对轴端面12a和12b上设置一对振动阻尼装置10并藉轴14支承在其两侧上。在这种应用中，由金属、ABS树脂、聚丙烯树脂或其它材料制成的环形端盖29固定于铸造的主质量12的相应轴端面12a、12b上，一振动阻尼件22固定于相应的端盖29上。根据这种结构，有可能将振动阻尼件22确定地保持在主质量12和支承件20之间，即便主质量12由与粘结剂不相容的材料制成。为此，各端盖29通常由一螺钉(未示)固定于轴端面12a、12b上，但还可以通过其它途径诸如焊接或粘结而固定。根据这种应用，如果条件相同，诸如支承件20的尺寸和振动阻尼件22的尺寸相同，则振动阻尼效果比使用图1所示的结构有较为明显的提高。同样如图3(b)所示，有可能在由轴14以悬臂方式固定的主质量12的一个轴端面12a上设置一个振动阻尼装置10。

振动阻尼装置10的作用将结合图4进行说明。如果在转子的转动过程中，有质量不平衡例如在主质量12内，轴14如示出的那样偏斜，由此主质量12和轴14的轴线移动而引起转子的回转式运动。此时，固定地连接于轴14的支承件20与轴14一同移动同时因套筒24的作用保持与轴14同轴，由此支承件20的突缘26的轴端面26a保持大体上垂直于轴14的轴线。另一方面，由于转子的主质量12的轴端面12a始终大体上垂直于轴14的轴线，故轴14必须在轴端面12a和26a之间弯曲，由此轴端面12a和26a之间的位置关系从平行变化到相交。结果，压力、拉力和剪切力作用于夹紧在轴端面12a和26a之间的振动阻尼件22上而使轴粘弹性地变形(参见图4(a))。特别，因在临界速度区会变得最大的转子回转式运动产生的能量转换为使振动阻尼件22变形的能量，由此使回转式运动的振幅达到最小。同样，从驱动源藉轴14传递予主质量12的振动和从主质量12藉轴14传递予固定机架18的振动通过相似的作用和迅速的阻尼而得到缓和。

振动阻尼装置10的这种振动阻尼作用也同样显示在图3(a)和图3(b)所示的实施例中。特别是当振动阻尼装置10应用于以悬臂方式支承的图3(b)所示的转子时，振动阻尼件22的变形方向与图4(a)所示的不同，而如图4(b)所示。但是，无论在哪一种情况中，由于振动阻尼装置10极其接近地靠近转子的轴端面设置，故无需增加安装空间或支承件，由此不会干扰圆周结构的微小化。为此，为了产生以上作用，支承件20的突缘26的轴端面26a无需垂直于轴14的轴线但可以与之保持一预定角度。

图5示出了本发明的另一实施例的振动阻尼装置30。这种振动阻尼装置30设有一对支承件34，每一支承件通过一轴承32连接于转子轴14以能进行相对转动，以及一对振动阻尼件36，每一振动阻尼件夹紧在一固定机架18和支承件34之间。支承件34是一与图1所示的支承件相似的环形件，具有一套筒38和一突缘40，其中套筒38同轴地固定于轴承32的外止动面上。当支承件34固定于轴14时，突缘40的一个轴端面40a大体上垂直于轴14的轴线。为此，支承件34的轴端面40a形成了本发明的第一面积元素。

振动阻尼件36分别紧固于固定机架18的一个轴端面18a和支承件34的突缘40的轴端面40a上，该支承件设置在轴端面18a的对面并与之平行同时隔开一定间距。固定机架18的轴端面18a形成了一始终大体上垂直于轴14的轴线的第二面积元素。因此，即使当转子转动时，振动阻尼件36也固定于固定机架18和支承件34之间。

类似于图1所示的振动阻尼装置10，在由夹紧在固定机架18和能与转子轴14一同移动的支承件34之间的振动阻尼件36的粘弹性变形产生的转子转动的过程中，振动阻尼装置30阻尼了所产生的振动或回转式运动。虽然振动阻尼装置30设置在转子的两支承端，在该两支承端处转子藉图5中的轴14双侧地固定在固定机架18上，但当然也可以将振动阻尼装置30仅装在其中一端上。同样转子也可以悬臂方式固定。如图6所示，振动阻尼装置30还能应用于一转子42，该转子由一具有恒定截面的杆件构成。在每一种情况中，由于振动阻尼装置30紧邻可转动地固定转子的固定机架18设置，故无需增加安装空间或支承件，因此不会干扰圆周结构的微小化。

图7示出了本发明的又一实施例的振动阻尼装置44。这种振动阻尼装置44是图1所示的振动阻尼装置10和图5所示的振动阻尼装置30的组合装置。在由上述的各个振动阻尼装置10和30产生的单独作用而产生的转子的转动过程中，这种振动阻尼装置44能阻尼所产生的振动或回转式运动。图8与图4相似，其中图8(a)示出了当以图7所示的方式应用时振动阻尼装置44的振动阻尼作用，图8(b)示出了当以悬臂方式应用时振动阻尼装置44的振动阻尼作用。

图9示出了本发明的第四实施例的振动阻尼装置46。这种振动阻尼装置46设置一与转子轴14’一体成形的支承件48和一夹紧在转子的主质量12和支承件48之间的振动阻尼件50。支承件48包括一在径向延伸并与转子轴14’整体连接的板状突缘。支承件48的一个轴端面48a大体上垂直于轴14’并形成本发明的第一面积元素。

整体地设有支承件48的轴14’紧固于主质量12而其轴线大体上垂直于构成第二面积元素的主质量12的轴端面12a。振动阻尼件50紧固于主质量12的轴端面12a和支承件48的轴端面48a上并能与转子一起转动。轴14’可通过与形成在主质量12的轴端面12a上的螺纹孔54内的螺纹部分52相螺合而固定于主质量12上。或者，轴14’可以通过其它途径诸如焊接或粘结而固定于主质量12上(参见图10(b))。虽然支承件48最好与轴14’一起成形，但也可以将轴14’和支承件48作为分开的部件制备好，然后再通过焊接或粘结将两者相互粘结起来。

在转子以类似于图1所示的振动阻尼装置10的方式转动的过程中，由于振动阻尼件50的粘弹性变形，振动阻尼装置46能阻尼所产生的振动或回转式运动。此时，由于支承件48与转子轴14’一体成形，转子轴的偏斜能准确地传送至支承件48。为此，虽然图9示出的振动阻尼装置46是单独地设置在转子的一个轴端面上，该转子藉轴14和14’以双侧方式固定在固定机架18上，但也可以将振动阻尼装置46设置在两个轴端面上(参见图10(b))，或应用于以悬臂方式固定的转子上(参见图10(a))。

同样，如图10(a)所示，振动阻尼装置46可以具有一与轴14’连接的延伸部56。在这种情况中，该延伸部56可以通过如所示的螺纹部58或焊接或粘结等途径固定于轴14’上。此外，如图10(b)所示，由诸如金属、ABS树脂或聚丙烯树脂制成的环形端盖60可以固定在相应的轴端面12a、12b上并且振动阻尼件50固定在相应的端盖60上。因此有可能将振动阻尼件50紧固地固定于主质量12和支承件48之间。为此，端盖60可以例如通过螺钉62、焊接或粘结而固定于主质量12相应的轴端面12a、12b上。虽然轴14’和端盖60最好通过焊接、粘结或其它途径相互粘结，但无需始终将轴14’与端盖60连接在一起，只要使轴14’固定地连接于主质量12上即可。以上已描述了本发明的几个实施例，诸构件的形成和材料，诸如在结合第一实施例进行描述的各实施例中的支承件，还可以有各种选择。

根据本发明，从以上描述可以清楚地看到，由于解决了因在旋转部件和固定部件之间的滑动接触产生的问题，并且无需增加安装空间和/或支承件以提供振动阻尼装置，故有可能提供一种安装方便的振动阻尼装置而不会影响转子圆周结构的微小化以及降低其设计自由度。根据这种振动阻尼装置，有可能通过吸收振动能量并将其变为振动阻尼件的粘弹性变形来有效地阻尼转动过程中产生的振动。

Claims (15)

1.一种用来阻尼转子的振动的装置，包括：一设置在转子的轴线边侧上并由转子支承同时保持与转子的轴线成一恒定夹角的第一面积元素，一设置在第一面积元素对面与之隔开并设置在转子轴线边侧上并且与之成一恒定夹角的第二面积元素，一紧固地固定于并夹紧在第一和第二面积元素之间、适于因为第一和第二面积元素之间产生的转子轴线的偏斜而以粘弹性方式变形的振动阻尼件。

2.如权利要求1所述的振动阻尼装置，其特征在于第一面积元素始终与转子轴成直角。

3.如权利要求1或2所述的、应用于一具有主质量和一同轴地固定于主质量的轴的转子振动阻尼装置，其特征在于第一面积元素包括一连接于轴的支承件的轴端面，第二面积元素包括主质量的轴端面，振动阻尼件夹紧在支承件和主质量之间从而能与转子一起转动。

4.如权利要求3所述的振动阻尼装置，其特征在于支承件包括一紧固于并环绕转子轴的环形件。

5.如权利要求4所述的振动阻尼装置，其特征在于支承件包括多个由轴向地延伸穿过环形件的中心孔的诸平面隔开的部件。

6.如权利要求4或5所述的振动阻尼装置，其特征在于环形件包括一接纳转子轴的套筒和一自套筒径向地向外延伸的突缘。

7.如权利要求3所述的振动阻尼装置，其特征在于支承件包括一整体地连接于并自转子轴径向延伸的突缘。

8.如权利要求4至7中任一权利要求所述的振动阻尼装置，其特征在于振动阻尼件包括一环绕转子轴的环形粘弹性层。

9.如权利要求3至8中任一权利要求所述的振动阻尼装置，其特征在于一固定机架支承每一自转子的主质量的轴端面突伸的轴，支承件始终在主质量的每一轴端面的对面。

10.如权利要求1或2所述的振动阻尼装置，其特征在于第一面积元素包括一以相互可转动的方式连接于转子的支承件的轴端面，第二面积元素包括一可转动地支承转子的固定机架的轴端面，振动阻尼件紧固地夹紧在支承件和固定机架之间。

11.如权利要求10所述的、应用于一具有主质量和同轴地固定于主质量的轴的转子的振动阻尼装置，其特征在于固定机架支承轴，支承件包括一以相互可围绕轴转动的方式连接于轴的环形件。

12.如权利要求11所述的振动阻尼装置，其特征在于固定机架支承每一自转子的主质量的轴端面突伸的轴，支承件设置在每一轴上。

13.如权利要求10所述的、应用于一由杆件制成的转子的振动阻尼装置，其特征在于固定机架支承杆件，支承件包括一以相互可围绕轴转动的方式连接于杆件的环形件。

14.如权利要求13所述的振动阻尼装置，其特征在于固定机架在两个轴向相互隔开的位置支承转子，支承件设置在转子上的两个位置附近。

15.如权利要求11至14中任一权利要求所述的振动阻尼装置，其特征在于支承件包括多个由轴向地延伸穿过环形件的中心孔的诸平面隔开的部件。

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