CN203892452U - 周转轮系式变惯量飞轮 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及的是一种周转轮系式变惯量飞轮，属于飞轮技术领域。包括机架组件、主飞轮组件和3组偏心转盘组件；所述的机架组件包括机架一、机架二、大齿轮一和大齿轮二，大齿轮一固定在机架一上，大齿轮二固定在机架二上；所述的主飞轮组件包括飞轮、飞轮主轴、轴套、平键和轴承；飞轮轮缘上三等分分布有偏心转盘主轴安装孔，飞轮主轴两端分别通过轴承安装在机架一和机架二上的飞轮主轴安装孔内；所述的3组偏心转盘组件，每组偏心转盘组件均包括偏心盘主轴、一对偏心转盘、一对小齿轮和一对紧固螺母，3组偏心转盘组件的偏心盘主轴分别通过轴承安装在飞轮轮缘上的偏心转盘主轴安装孔内，在飞轮两侧的偏心盘主轴上分别依次装有偏心转盘、小齿轮。

Description

周转轮系式变惯量飞轮

技术领域

本实用新型涉及的是一种周转轮系式变惯量飞轮，属于飞轮技术领域。

技术背景

飞轮储能是个古老的思想。在诸多储能方式中，如化学储能、热储能、电磁储能和机械储能，以飞轮储存机械能的方式最为简单。20世纪90年代以来，由于高强度纤维材料，低损耗磁轴承和电力电子学等方面的发展，飞轮储能得到世界各国的高度重视。但目前有关飞轮技术的研究基本上是围绕如何提高其能量密度展开的，现有飞轮不能满足上述振动系统对其转动惯量快速变化的要求。若将本实用新型应用于液压激振系统中，激振系统需要飞轮的转动惯量能够快速周期性变化，将其一端与加速电机相连，另一端通过四杆机构与液压激振器的执行机构激振连接。先控制电机将变量飞轮加速到一定速度后，将电机断开，打开液压激振系统，使液压缸同变量飞轮之间产生动量循环，帮助液压缸实现加速和减速的工作过程，减少因节流调速形振动所损失的能量。这种方法实则是能量转化的过程，比现有的节流调速型液压激振系统节能。

实用新型内容

本实用新型目的是针对上述不足之处提供一种周转轮系式变惯量飞轮，是一种转动惯量能快速、周期性变化的飞轮轮蓄能装置，解决液压振动节能技术中能量存储问题。

周转轮系式变惯量飞轮是采取以下技术方案实现的：

周转轮系式变惯量飞轮包括机架组件、主飞轮组件和3组偏心转盘组件。所述的机架组件包括机架一、机架二、大齿轮一和大齿轮二，在机架一和机架二上分别设置有飞轮主轴安装孔，大齿轮一固定在机架一上，大齿轮二固定在机架二上。所述的主飞轮组件包括飞轮、飞轮主轴、轴套、平键和轴承。飞轮中心设置有飞轮主轴安装孔，飞轮轮缘上三等分分布有偏心转盘主轴安装孔。飞轮主轴通过平键固定安装在飞轮主轴安装孔内，飞轮主轴两端分别通过轴承安装在机架一和机架二上的飞轮主轴安装孔内。

所述的3组偏心转盘组件的结构、形状和尺寸均相同，每组偏心转盘组件均包括偏心盘主轴、一对偏心转盘、一对小齿轮和一对紧固螺母。3组偏心转盘组件的偏心盘主轴分别通过轴承安装在飞轮轮缘上的偏心转盘主轴安装孔内，在飞轮两侧的偏心盘主轴上分别依次装有偏心转盘、小齿轮，并通过轴套进行轴向定位，一对小齿轮分别与大齿轮一和大齿轮二啮合，在偏心盘主轴两端分别采用紧固螺母进行轴向定位。

周转轮系式变惯量飞轮起始安装时，保证每个偏心盘主轴上的两个偏心转盘对称分布在飞轮两侧，偏心转盘的质心、偏心转盘主轴轴心和飞轮主轴3轴心三者在一条直线上。其它两组偏心组件按照同样的方式连接，保证3组偏心转盘组件能够在飞轮运转时各自对于飞轮主轴的位置呈周转对称分布。飞轮主轴从机架和机架两侧伸出，留出空间，方便变量飞轮分别与加速电机和激振系统的连接。

飞轮安装完成后，加速电机带动飞轮主轴旋转从而带动飞轮转动，随着飞轮的转动，偏心转盘主轴随着转动，由于小齿轮与机架上固定的大齿轮的啮合作用，偏心转盘与飞轮间形成相对运动，也就形成了我们常说的周转轮系。在运动过程中，偏心转盘的质心与飞轮主轴3的距离发生周期性变化。通过计算可得到，飞轮的转动惯量J与主轴转角θ存在一一对应关系，即

本实用新型周转轮系式变惯量飞轮特点：

1、飞轮主轴转动惯量随转盘的旋转呈周期性变化，主轴转动惯量的变化是由啮合齿轮的齿数比确定。因为飞轮主轴转速较为容易提高，故主轴转动惯量能够实现快速变化。

 2、飞轮运行过程中，齿轮的啮合有很高的传动效率，而转动副又由轴承减少摩擦，所以运动过程中需损耗的能量很小。

附图说明

以下将结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1是周转轮系式变惯量飞轮的主视机构简图。

图2是周转轮系式变惯量飞轮的左视机构简图。

图3是周转轮系式变惯量飞轮的主视剖视图。

图4是周转轮系式变惯量飞轮的左视图。

   图中标号说明：

1.机架一，2.轴承，3.飞轮主轴，4.轴套，5.平键，6.大齿轮一，7.紧固螺母，8.小齿轮，9.轴套，10.偏心转盘主轴，11.偏心转盘，12.轴套，13.轴承，14.飞轮，15.大齿轮二，16.机架二。

具体实施方式

参照附图1～4，周转轮系式变惯量飞轮包括机架组件、主飞轮组件和3组偏心转盘组件。所述的机架组件包括机架一1、机架二16、大齿轮一6和大齿轮二15，在机架一1和机架二16上分别设置有飞轮主轴安装孔，大齿轮一6固定在机架一1上，大齿轮二15固定在机架二16上。所述的主飞轮组件包括飞轮14、飞轮主轴3、轴套4、平键5、轴承2。飞轮中心设置有飞轮主轴安装孔，飞轮轮缘上三等分分布有偏心转盘主轴安装孔。飞轮主轴3通过平键5固定安装在飞轮主轴安装孔内，飞轮主轴两端分别通过轴承2安装在机架一1和机架二16上的飞轮主轴安装孔内，并通过轴套4进行轴向定位。所述的3组偏心转盘组件的结构、形状和尺寸均相同，每组偏心转盘组件均包括偏心转盘主轴10、一对偏心转盘11、一对小齿轮8、一对紧固螺母7。3组偏心转盘组件的偏心盘主轴10分别通过轴承13安装在飞轮轮缘上的偏心转盘主轴安装孔内，在飞轮两侧的偏心盘主轴上分别依次装有偏心转盘11、小齿轮8，并通过轴套9和12进行轴向定位，一对小齿轮8分别与大齿轮一6和大齿轮二15啮合，在偏心盘主轴两端分别采用紧固螺母7进行轴向定位。

周转轮系式变惯量飞轮起始安装时，保证每个偏心盘主轴10上的两个偏心转盘11对称分布在飞轮14两侧，偏心转盘11的质心、偏心转盘主轴10轴心和飞轮主轴3轴心三者在一条直线上。其它两组偏心组件按照同样的方式连接，保证3组偏心转盘组件能够在飞轮运转时各自对于飞轮主轴3的位置呈周转对称分布。飞轮主轴3从机架一1和机架二16两侧伸出，留出空间，方便变量飞轮分别与加速电机和激振系统的连接。

本实用新型的机构运动简图如图1、图2所示。飞轮安装完成后，加速电机带动飞轮主轴3旋转从而带动飞轮转动，随着飞轮14的转动，偏心转盘主轴10随着转动，由于一对小齿轮8分别与机架一1和机架二16上固定的大齿轮一6和大齿轮二15的啮合作用，偏心转盘与飞轮间形成相对运动，也就形成了我们常说的周转轮系。在运动过程中，偏心转盘11的质心与飞轮主轴3的距离发生周期性变化。通过计算可得到，飞轮14的转动惯量J与主轴转角θ存在一一对应关系，即

本实用新型公开一种周转轮系式变惯量飞轮，属于飞轮技术领域。三组（共六个）偏心质量块安装在飞轮14上，偏心转盘主轴10安装在飞轮14上。偏心转盘主轴10上装有小齿轮8，一对小齿轮8分别与固定在机架一6和机架二16上的固定大齿轮一6和大齿轮二15啮合。飞轮主轴3安装在机架一1和机架二16上。偏心转盘主轴10与飞轮主轴3相互平行。在运行状态下，偏心转盘11和飞轮14绕各自的转轴旋转。当飞轮主轴3被驱动旋转时，飞轮14随飞轮主轴3转动，飞轮14带动偏心盘主轴10做圆周运动，由于齿轮的啮合驱动，偏心转盘11绕自己的偏心盘主轴10转动，因此其和飞轮14存在相对运动，因此，偏心转盘11距飞轮主轴3的回转半径发生周期性变化，故绕飞轮主轴3的转动惯量也将产生周期性变化。本实用新型的特点是飞轮的惯量能够快速变化，且变化的速度可在设计阶段任意调节。本实用新型可用作液压振动节能技术中的蓄能装置。

Claims (3)

1.一种周转轮系式变惯量飞轮，其特征在于：包括机架组件、主飞轮组件和3组偏心转盘组件；所述的机架组件包括机架一、机架二、大齿轮一和大齿轮二，在机架一和机架二上分别设置有飞轮主轴安装孔，大齿轮一固定在机架一上，大齿轮二固定在机架二上；

所述的主飞轮组件包括飞轮、飞轮主轴、轴套、平键和轴承；飞轮中心设置有飞轮主轴安装孔，飞轮轮缘上三等分分布有偏心转盘主轴安装孔，飞轮主轴通过平键固定安装在飞轮主轴安装孔内，飞轮主轴两端分别通过轴承安装在机架一和机架二上的飞轮主轴安装孔内；

所述的3组偏心转盘组件，每组偏心转盘组件均包括偏心盘主轴、一对偏心转盘、一对小齿轮和一对紧固螺母，3组偏心转盘组件的偏心盘主轴分别通过轴承安装在飞轮轮缘上的偏心转盘主轴安装孔内，在飞轮两侧的偏心盘主轴上分别依次装有偏心转盘、小齿轮，并通过轴套进行轴向定位，一对小齿轮分别与大齿轮一和大齿轮二啮合。

2.根据所述的周转轮系式变惯量飞轮，其特征在于：所述的3组偏心转盘组件的结构、形状和尺寸均相同。

3.根据所述的周转轮系式变惯量飞轮，其特征在于：在偏心盘主轴两端分别采用紧固螺母进行轴向定位。