CN203082114U - 一种离心式飞轮 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种离心式飞轮。在飞轮的每个辐条滑道内均设有离心运动的圆柱体，圆柱体的内部充满粘性介质。或在飞轮的每个辐条滑道内设有弹簧贮存和释放弹性变形能量的圆柱体。本实用新型的圆柱体可以在滑道内滑动，飞轮运转后，圆柱体向飞轮边缘滑动，增大了飞轮的转动惯量，提高了机械的运转平稳性；滑道内填充粘性介质，在圆柱体的滑动运动中可以起到润滑作用；圆柱体通过拉伸或者压缩弹簧与飞轮相连而成为一个储能元件，飞轮运转后，既可以改变转动惯量，也可以贮存和释放弹性变形能量，进一步提高机械的运转平稳性。

Description

一种离心式飞轮
技术领域
本实用新型涉及一种飞轮，尤其涉及具有转动惯量可变的一种离心式飞轮。
背景技术
飞轮是一个转动惯量                                               
Figure DEST_PATH_IMAGE002
很大的回转体，它的作用在于调节机械的周期性速度波动。飞轮以角速度
Figure DEST_PATH_IMAGE004
回转时的动能为
                         
Figure DEST_PATH_IMAGE006
                            （1）
与飞轮的最大角速度
Figure DEST_PATH_IMAGE008
、最小角速度
Figure DEST_PATH_IMAGE010
相对应，其动能分别为最大动能
Figure DEST_PATH_IMAGE012
、最小动能
Figure DEST_PATH_IMAGE014
。
Figure 205325DEST_PATH_IMAGE012
和
Figure 95921DEST_PATH_IMAGE014
之差表示一个周期内动能的最大变化量
Figure DEST_PATH_IMAGE016
                                  （2）
Figure DEST_PATH_IMAGE020
为飞轮的平均角速度，
Figure DEST_PATH_IMAGE022
，相当于轮轴转速；为机械运转速度的不均匀系数，
Figure DEST_PATH_IMAGE026
，
Figure 204560DEST_PATH_IMAGE024
值越小，说明机械运转越平稳。
根据式（2）可知，当
Figure 813396DEST_PATH_IMAGE016
一定，飞轮以额定转速运转时，若能提高转动惯量
Figure 986888DEST_PATH_IMAGE002
，则
Figure 935252DEST_PATH_IMAGE024
值会下降，机械运转会更加平稳。一般飞轮设计完成后，在其运转过程中，转动惯量不会发生变化，因此难以通过改变转动惯量来降低不均匀系数
Figure 147163DEST_PATH_IMAGE024
的值。由此可知，飞轮以额定转速运转后，就难以进一步提高机械运转的平稳性了。
基于上述背景，如果运转后能使飞轮的转动惯量变大，就能实现降低不均匀系数
Figure 12350DEST_PATH_IMAGE024
值的目的，从而提高机械运转的平稳性。另外，如果给飞轮设计一个储能元件，由能量守恒可知
             （3）
式中，
Figure DEST_PATH_IMAGE030
表示飞轮加速后的动能，
Figure DEST_PATH_IMAGE032
表示弹簧在飞轮速度
Figure DEST_PATH_IMAGE034
时的弹性变形能，
Figure DEST_PATH_IMAGE036
表示飞轮减速后的动能，
Figure DEST_PATH_IMAGE038
表示弹簧在飞轮速度
Figure DEST_PATH_IMAGE040
时的弹性变形能。
储能元件在飞轮动能增加（加速）时可以吸收部分动能储存起来，降低了飞轮的动能增加量，也就降低了飞轮角速度
Figure 964257DEST_PATH_IMAGE004
的增加量；当飞轮动能减小（减速）时，储能元件可以释放部分能量而降低飞轮的动能减少量，于是降低了飞轮角速度的减少量。最终，飞轮通过储能元件的调节提高了机械运转的平稳性。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种离心式飞轮，飞轮运转后，在离心力作用下，圆柱体向飞轮边缘滑动，增大飞轮的转动惯量，当滑动圆柱体同弹簧同时使用时，可以弹性储存机械能，提高机械的运转平稳性。
本实用新型所采用的技术方案是：
本实用新型在飞轮的每个辐条滑道内均设有离心运动的圆柱体，或在飞轮的每个辐条滑道内设有弹簧贮存和释放弹性变形能量的圆柱体。
所述在飞轮的每个辐条滑道内设有离心运动的圆柱体的内部充满粘性介质。
所述在飞轮的每个辐条滑道内设有弹簧贮存和释放弹性变形能量的圆柱体，是在靠近中心处的圆柱体一端面设有拉伸弹簧。
所述在飞轮的每个辐条滑道内设有弹簧贮存和释放弹性变形能量的圆柱体，是在远离中心处的圆柱体一端面的为压缩弹簧。
本实用新型具有的有益效果是：
1）圆柱体可以在滑道内滑动，飞轮运转后，圆柱体向飞轮边缘滑动，增大了飞轮的转动惯量，提高了机械的运转平稳性。
2）圆柱体通过弹簧与飞轮相连而成为一个储能元件，飞轮运转后，既可以改变转动惯量，也可以吸收和释放能量，进一步提高机械的运转平稳性。
附图说明
图1是充有粘性介质并有滑动圆柱体的飞轮示意图。
图2是连接有拉伸弹簧的具有滑动圆柱体的飞轮示意图。
图3是连接有压缩弹簧的具有滑动圆柱体的飞轮示意图。
图中：1、粘性介质；2、圆柱体；3、拉伸弹簧；4、圆柱体；6、圆柱体； 5、压缩弹簧。 
具体实施方式
下面结合附图和实施案例对本实用新型作进一步说明。
如图1、图2、图3所示，本实用新型在飞轮的每个辐条滑道内均设有离心运动的圆柱体，或在飞轮的每个辐条滑道内设有弹簧贮存和释放弹性变形能量的圆柱体。
如图1所示，在六条辐条滑道内的圆柱体2两端面充满粘性介质1。圆柱体2位于滑道内，可以沿飞轮径向滑动，滑道内充有粘性介质1，用以润滑圆柱体的运动。
如图2所示，在六条辐条滑道内的圆柱体4靠近中心处的一端面为拉伸弹簧3。圆柱体4位于滑道内，通过拉伸弹簧3与飞轮轮毂部分相连，圆柱体可以沿飞轮径向滑动，并通过弹簧的拉伸作用复位。
如图3所示，在所述每个辐条滑道内的圆柱体6远离中心处的一端面为压缩弹簧5。圆柱体6位于滑道内，通过压缩弹簧5与飞轮轮缘部分相连，圆柱体可以沿飞轮径向滑动，并通过弹簧的压缩作用复位。
当飞轮转速
Figure DEST_PATH_IMAGE042
增大时，滑道内的圆柱体由于离心力作用向轮缘移动，从而增大了飞轮的转动惯量
Figure DEST_PATH_IMAGE044
，由公式（3）可知飞轮的转速增加较少。当飞轮转速
Figure 171302DEST_PATH_IMAGE042
增大时，滑道内的圆柱体由于离心力增大而移向轮缘，弹簧开始弹性变形而贮存机械能，由公式（3）可知飞轮的转速增加较少；进一步提高机械的运转平稳性。
当飞轮转速
Figure 156576DEST_PATH_IMAGE042
减小时，滑道内的圆柱体由于离心力作用向轮毂移动，从而减小了飞轮的转动惯量
Figure 466334DEST_PATH_IMAGE044
，由公式（3）可知飞轮的转速减小较少。当飞轮转速
Figure 474742DEST_PATH_IMAGE042
减小时，滑道内的圆柱体由于离心力减小而移向轮毂，弹簧恢复弹性变形而释放机械能，由公式（3）可知飞轮的转速减小较少；进一步提高机械的运转平稳性。
上述具体实施方式用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型作出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种离心式飞轮，其特征在于：在飞轮的每个辐条滑道内均设有离心运动的圆柱体，或在飞轮的每个辐条滑道内设有弹簧贮存和释放弹性变形能量的圆柱体。
2.根据权利要求1所述的一种离心式飞轮，其特征在于：所述在飞轮的每个辐条滑道内设有离心运动的圆柱体的内部充满粘性介质。
3.根据权利要求1所述的一种离心式飞轮，其特征在于：所述在飞轮的每个辐条滑道内设有弹簧贮存和释放弹性变形能量的圆柱体，是在靠近中心处的圆柱体一端面设有拉伸弹簧。
4.根据权利要求1所述的一种离心式飞轮，其特征在于：所述在飞轮的每个辐条滑道内设有弹簧贮存和释放弹性变形能量的圆柱体，是在远离中心处的圆柱体一端面的为压缩弹簧。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103075463A (zh) * 2013-01-17 2013-05-01 浙江大学 离心式飞轮
CN103697100A (zh) * 2013-12-26 2014-04-02 重庆工商大学 一种减震调节装置
CN108180253A (zh) * 2018-02-05 2018-06-19 山东科技职业学院 一种高效吸能器
CN108331873A (zh) * 2018-02-05 2018-07-27 山东科技职业学院 一种车架吸振装置

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