一种含有弹性片的惯容器装置及其应用方法与流程

1.本发明涉及工程减振的技术领域，尤其涉及一种含有弹性片的惯容器装置及其应用方法。


背景技术：

2.惯容器属于一种质量元件，其减震原理与调谐质量阻尼器类似，都是通过调谐减震的方式控制结构震动。典型的惯容器有滚珠螺杆式、齿轮-齿条式、液压式等。滚珠螺杆式可以达到更为优越的转换效果，但是大部分装置维修困难且成本高，而且结构复杂，制造起来比较困难；并且，在需要防止逆转的时候，需要添加自锁结构，也无法在不同工程实践中做到灵活应对。齿轮齿条式惯容器主要利用齿轮与齿条之间的齿合来实现运动的转换，但是其制造、安装精度要求较高、利用率较低、成本较高且不宜作远距离的传动。液压式惯容器效率比较低、载荷较低，不能满足实际工程应用中的需要。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种减震效果的好，可以满足实际工程应用中需要的含有弹性片的惯容器装置。
4.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
5.一种含有弹性片的惯容器装置，包括相互连接的旋转筒和圆筒，所述旋转筒包括内圈和外圈，所述内圈的中心穿设有丝杠，所述丝杠的一端连接旋转筒外的驱动单元，所述丝杠的另一端延伸至圆筒内；所述旋转筒的外圈与内圈之间设有若干组钢片，所述若干组钢片以内圈为圆心均匀设置在旋转筒的外圈与内圈之间；所述每组钢片的两端分别设有内壁弹性片和外壁弹性片，所述内壁弹性片的一端设置在外圈的内壁上，所述内壁弹性片的另一端与钢片的一端相接，所述外壁弹性片的一端设置在内圈的外壁上；所述外壁弹性片的另一端与钢片的另一端相接。
6.优选地，所述每组钢片上穿设有限位轴，所述限位轴的两端分别连接在外圈的内壁和内圈的外壁上。
7.优选地，所述旋转筒与圆筒通过拆卸的方式连接。
8.优选地，所述旋转筒与圆筒通过卡扣连接。
9.优选地，所述旋转筒的一端设有凸起的限位卡扣，所述凸起的限位卡扣的端部设有弹簧卡片；所述圆筒与旋转筒连接的一端设有通孔，所述圆筒内的通孔上设有卡槽，所述通孔的尺寸略小于弹簧卡片，所述卡槽的尺寸略大于弹簧卡片。
10.优选地，所述凸起的限位卡扣的一端与圆筒内的卡槽相接，所述限位卡扣的另一端与旋转筒内的内圈一体成型。
11.优选地，所述丝杠的外圈上设有螺纹，所述旋转筒的内圈内壁上设有螺纹凹槽，所述丝杠通过螺纹与旋转筒内圈的内壁上的螺纹凹槽连接，从而实现紧密连接。
12.本发明还提供了一种含有弹性片的惯容器装置的应用方法，方法如下：所述在丝
杠做轴向运动时，带动旋转筒进行高速旋转，将水平运动转换成圆周运动，由于在钢片两端设置了内壁弹性片和外壁弹性片，所以弹性片可以限制钢片作轴向运动，且因为弹性片具有良好的弹性，可以固定住高速旋转状态下即将做离心运动的钢片，使钢片只能在旋转筒内部进行运动，并且可以储存钢片运动时所产生的能量；
13.随着转速的不断加快，以丝杠为转轴的钢片的旋转半径不断增加，导致转动产生的转动惯量也在不断增加，但由于钢片两端设置有弹性片，限制了钢片的轴向运动，且由于在钢片中间穿设了限位轴，限制了钢片的横向运动，可以保证相邻钢片之间不会产生影响；外壁弹性片和内壁弹性片可以储存钢片在运动时所产生的能量，吸收了钢片的轴向压力，所以在钢片运动时限制了钢片的轴向运动，以达到减震效果。
14.与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
15.1、本发明通过在惯容器的旋转筒中添加弹性片，以达到在实际应用中减少振动的效果。
16.2、本发明通过在钢片上穿设限位轴，可以防止钢片在做轴向运动时发生交叉现象。
17.3、本发明通过在旋转筒内设置限位卡扣和在圆筒中设置卡槽内，旋转筒和圆筒通过限位卡扣相接在卡槽内，使旋转筒在旋转时能够避免其他方位的运动。
18.4、本发明将丝杠通过螺纹与旋转筒内圈的内壁上的螺纹凹槽连接，形成一个稳定的结构，从而实现紧密连接，可以防止旋转筒脱离丝杠。
19.本发明通过在惯容器装置的基础上添加弹性片以组成一种含有弹性片的惯容器，以达到减小实际应用中所产生的振动的目的。通过对惯容器的结构进行优化，在性能提升后，将弹性片添加到惯容器中，可以有效地吸收钢片的振动和冲击时所产生的能量，减小因为钢片运动所产生的振动和能量来可以提高惯容器在实际应用中的稳定性和精度。
附图说明
20.图1为本发明提出的一种含有弹性片的惯容器装置的结构示意图；
21.图2为本发明提出的一种含有弹性片的惯容器装置的剖视结构示意图；
22.图3为本发明提出的一种含有弹性片的惯容器装置中旋转筒的左剖视结构示意图；
23.图4为本发明提出的一种含有弹性片的惯容器装置中旋转筒的正剖视结构示意图；
24.图5为本发明提出的一种含有弹性片的惯容器装置中圆桶的剖视结构示意图。
25.图中序号如下：
26.1、丝杠；2、螺纹；3、螺纹凹槽；4、钢片；5、限位轴；6、内壁；7、外壁弹性片；8、外壁；9、内壁弹性片；10、限位卡扣；11、卡槽；12、圆筒；13、旋转筒。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
28.如图1至图5所示，为本发明提供了一种含有弹性片的惯容器装置，包括相互连接
的旋转筒13和圆筒12，所述旋转筒13包括内圈和外圈，所述内圈的中心穿设有丝杠1，所述丝杠1的一端连接旋转筒13外的驱动单元，所述丝杠1的另一端延伸至圆筒12内，位于圆筒12内的丝杠1做轴向运动时能够保护丝杠1。旋转筒13的外圈与内圈之间设有八组钢片4，所述八组钢片4以内圈为圆心均匀设置在旋转筒13的外圈与内圈之间，每组钢片4的两端分别设有内壁弹性片7和外壁弹性片9，所述内壁弹性片7的一端设置在内壁6上，所述内壁弹性片7的另一端与钢片4的一端相接，所述外壁弹性片9的一端设置在内壁8上；所述外壁弹性片9的另一端与钢片4的另一端相接，使内壁弹性片7、外壁弹性片9与钢片4形成一个整体，防止防止钢片4在运动时脱离旋转筒13。内壁弹性片7和外壁弹性片9对钢片4的轴向位移进行限制；且两个弹性片可以储存钢片4在运动时所产生的冲击能量，吸收了钢片4的轴向压力，所以在钢片4运动时限制了钢片4的轴向运动，以达到减震效果。
29.进一步，本发明提供的每组钢片4上穿设有限位轴5，所述限位轴5的两端分别连接在外圈的内壁6和内圈的外壁8上，可以在钢片4运动时，通过限位轴5防止钢片4在做轴向运动时发生交叉现象，且有支撑旋转筒13的内部的作用。
30.进一步，本发明提供的旋转筒13与圆筒12通过卡扣的方式连接；在旋转筒13的一端设有凸起的限位卡扣10，所述凸起的限位卡扣10的端部设有弹簧卡片；所述圆筒12与旋转筒13连接的一端设有通孔，所述圆筒12内的通孔上设有卡槽11，所述通孔的尺寸略小于弹簧卡片，所述卡槽11的尺寸略大于弹簧卡片。这样可以使旋转筒13在旋转时能够避免其他方位的运动，固定旋转筒13的位置。
31.进一步，本发明为了确保圆筒12与丝杠1和旋转筒13连接的稳定性，本发明提供的凸起的限位卡扣10的一端与圆筒12内的卡槽11相接，所述限位卡扣10的另一端与旋转筒13内的内圈一体成型。限位卡扣10位于圆筒12中的卡槽11内，使旋转筒13在旋转时能够避免其他方位的运动。
32.进一步，本发明为了形成一个稳定的结构，防止旋转筒13脱离丝杠1；在所述丝杠1的外圈上设有螺纹2，所述旋转筒13的内圈内壁上设有螺纹凹槽3，所述丝杠1通过螺纹2与旋转筒13内圈的内壁上的螺纹凹槽3连接，从而实现紧密连接。
33.本发明的工作原理如下：
34.在丝杠1做轴向运动时，带动旋转筒13进行高速旋转，将水平运动转换成圆周运动，由于在钢片4两端设置了内壁弹性片7和外壁弹性片9，所以弹性片可以限制钢片4作轴向运动，且因为弹性片具有良好的弹性，可以固定住高速旋转状态下即将做离心运动的钢片4，使钢片4只能在旋转筒13内部进行运动，并且可以储存钢片4运动时所产生的能量。
35.随着转速的不断加快，以丝杠1为转轴的钢片4的旋转半径不断增加，导致转动产生的转动惯量也在不断增加，如下：
36.钢片的质量m和钢片到丝杠转轴的垂直距离r与转动惯量i的具有如下关系:
37.设参数e为丝杠的导程，单位为m；v为惯容器两端点的相对速度，单位为m/s；则丝杠的旋转角速度ω(单位为rad/s)可表示为：
[0038][0039]
设参数m为钢片的质量，单位是kg；钢片的质量m和钢片到丝杠转轴的垂直距离为r，单位是m，则旋转筒的转动惯量p(单位为kg
·
m2)可表示为：
[0040][0041]
丝杠的驱动力矩t(单位为n
·
m)可表示为：
[0042][0043]
丝杠与旋转筒内壁两端点处的作用力f(单位为n)可表示为：
[0044][0045]
联立公式a～d获得：
[0046][0047]
惯容器的惯质系数x可表示为：
[0048][0049]
由式g可知，惯容器的惯质系数与丝杠的导程以及钢片的质量有关。
[0050]
但由于钢片4两端设置有弹性片，限制了钢片4的轴向运动，且由于在钢片4中间穿设了限位轴5，限制了钢片4的横向运动，可以保证相邻钢片4之间不会产生影响。同时，因为弹性片(外壁弹性片7和内壁弹性片9)可以储存钢片4在运动时所产生的能量，吸收了钢片4的轴向压力，所以在钢片4运动时限制了钢片的轴向运动，以达到减震效果。
[0051]
本发明通过在惯容器的旋转筒中添加弹性片，以达到在实际应用中减少振动的效果；通过在钢片上穿设限位轴，可以防止钢片在做轴向运动时发生交叉现象；通过在旋转筒内设置限位卡扣和在圆筒中设置卡槽内，旋转筒和圆筒通过限位卡扣相接在卡槽内，使旋转筒在旋转时能够避免其他方位的运动；本发明将丝杠通过螺纹与旋转筒内圈的内壁上的螺纹凹槽连接，形成一个稳定的结构，从而实现紧密连接，可以防止旋转筒脱离丝杠。
[0052]
本发明通过在惯容器装置的基础上添加弹性片以组成一种含有弹性片的惯容器，以达到减小实际应用中所产生的振动的目的。通过对惯容器的结构进行优化，在性能提升后，将弹性片添加到惯容器中，可以有效地吸收钢片的振动和冲击时所产生的能量，减小因为钢片运动所产生的振动和能量来可以提高惯容器在实际应用中的稳定性和精度。
[0053]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0054]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0055]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，
任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种含有弹性片的惯容器装置，其特征在于，包括相互连接的旋转筒(13)和圆筒(12)，所述旋转筒(13)包括内圈和外圈，所述内圈的中心穿设有丝杠(1)，所述丝杠(1)的一端连接旋转筒(13)外的驱动单元，所述丝杠(1)的另一端延伸至圆筒(12)内；所述旋转筒(13)的外圈与内圈之间设有若干组钢片(4)，所述若干组钢片(4)以内圈为圆心均匀设置在旋转筒(13)的外圈与内圈之间；所述每组钢片(4)的两端分别设有内壁弹性片(7)和外壁弹性片(9)，所述内壁弹性片(7)的一端设置在外圈的内壁(6)上，所述内壁弹性片(7)的另一端与钢片4的一端相接，所述外壁弹性片(9)的一端设置在内圈的外壁(8)上；所述外壁弹性片(9)的另一端与钢片4的另一端相接。2.根据权利要求1所述的一种含有弹性片的惯容器装置，其特征在于，所述每组钢片(4)上穿设有限位轴(5)，所述限位轴(5)的两端分别连接在外圈的内壁(6)和内圈的外壁(8)上。3.根据权利要求1所述的一种含有弹性片的惯容器装置，其特征在于，所述旋转筒(13)与圆筒(12)通过拆卸的方式连接。4.根据权利要求3所述的一种含有弹性片的惯容器装置，其特征在于，所述旋转筒(13)与圆筒(12)通过卡扣连接。5.根据权利要求4所述的一种含有弹性片的惯容器装置，其特征在于，所述旋转筒(13)的一端设有凸起的限位卡扣(10)，所述凸起的限位卡扣(10)的端部设有弹簧卡片；所述圆筒(12)与旋转筒(13)连接的一端设有通孔，所述圆筒(12)内的通孔上设有卡槽(11)，所述通孔的尺寸略小于弹簧卡片，所述卡槽(11)的尺寸略大于弹簧卡片。6.根据权利要求5所述的一种含有弹性片的惯容器装置，其特征在于，所述凸起的限位卡扣(10)的一端与圆筒(12)内的卡槽(11)相接，所述限位卡扣(10)的另一端与旋转筒(13)内的内圈一体成型。7.根据权利要求1所述的一种含有弹性片的惯容器装置，其特征在于，所述丝杠(1)的外圈上设有螺纹(2)，所述旋转筒(13)的内圈内壁上设有螺纹凹槽(3)，所述丝杠(1)通过螺纹(2)与旋转筒(13)内圈的内壁上的螺纹凹槽(3)连接，从而实现紧密连接。8.一种含有弹性片的惯容器装置的应用方法，其特征在于，步骤如下：所述在丝杠(1)做轴向运动时，带动旋转筒(13)进行高速旋转，将水平运动转换成圆周运动，由于在钢片(4)两端设置了内壁弹性片(7)和外壁弹性片(9)，所以弹性片可以限制钢片(4)作轴向运动，且因为弹性片具有良好的弹性，可以固定住高速旋转状态下即将做离心运动的钢片(4)，使钢片(4)只能在旋转筒(13)内部进行运动，并且可以储存钢片(4)运动时所产生的能量；随着转速的不断加快，以丝杠(1)为转轴的钢片(4)的旋转半径不断增加，导致转动产生的转动惯量也在不断增加，但由于钢片(4)两端设置有弹性片，限制了钢片(4)的轴向运动，且由于在钢片(4)中间穿设了限位轴(5)，限制了钢片(4)的横向运动，可以保证相邻钢片(4)之间不会产生影响；外壁弹性片(7)和内壁弹性片(9)可以储存钢片(4)在运动时所产生的能量，吸收了钢片(4)的轴向压力，所以在钢片(4)运动时限制了钢片的轴向运动，以达到减震效果。

技术总结
本发明公开了一种含有弹性片的惯容器装置及其应用方法，其中惯容器装置包括相互连接的旋转筒和圆筒，旋转筒包括内圈和外圈，内圈的中心穿设有丝杠，丝杠的一端连接旋转筒外的驱动单元，丝杠的另一端延伸至圆筒内；旋转筒的外圈与内圈之间设有若干组钢片，若干组钢片以内圈为圆心均匀设置在旋转筒的外圈与内圈之间；钢片的两端分别设有内壁弹性片和外壁弹性片，内壁弹性片的一端设置在外圈的内壁上，内壁弹性片的另一端与钢片的一端相接，外壁弹性片的一端设置在内圈的外壁上；外壁弹性片的另一端与钢片的另一端相接。本发明结构简单，减震效果的好，可以提高惯容器在实际应用中的稳定性和精度，满足实际工程应用中的需要。满足实际工程应用中的需要。满足实际工程应用中的需要。


技术研发人员：谢明 袁山 袁冰涛 李豪 李铭 侯雯丽
受保护的技术使用者：上海惯容减震器有限公司
技术研发日：2023.06.13
技术公布日：2023/8/14