專利名稱：可調(diào)偏心距制力器及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)械振動設(shè)備，尤其是通過轉(zhuǎn)軸帶動偏心塊旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的機(jī)械振動裝置。
在由《機(jī)械工程手冊》和《電機(jī)工程手冊》編輯委員會編，機(jī)械出版社1978年2月在北京第一版出版的《機(jī)械工程手冊》第21～119頁，第21篇的機(jī)械振動中所述的產(chǎn)生單向激振力的雙軸慣性激振器，其基本組成見附

圖1，由機(jī)殼1與兩條軸2和偏心塊3組成，其工作原理是由轉(zhuǎn)向相反的兩轉(zhuǎn)軸，帶動偏心塊3在機(jī)殼1的缸筒中旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生機(jī)械振動。其激振力PY與偏心塊3旋轉(zhuǎn)角度ω的工作波形見附圖2，為正弦波形。該激振器在許多振動機(jī)械及工程機(jī)械上應(yīng)用得較廣泛，有一定的代表性。但是，經(jīng)研究，該激振器有如下缺點(diǎn)(1)單向激振力波形的正半波與負(fù)半波的峰值相等，如果提高轉(zhuǎn)速加大振動力或振動頻率，若機(jī)器本身自重不夠，則機(jī)器會發(fā)生脫離打擊面的跳動沖擊，破壞機(jī)器結(jié)構(gòu)，這是現(xiàn)有振動器和振動機(jī)械的體積與重量較大的原因；(2)起動和停機(jī)過程有共振現(xiàn)象；(3)由于單向激振力的正半波形與負(fù)半波形峰值相等，所以，不能用作拖拉機(jī)、推土機(jī)、裝載機(jī)、坦克等常用行駛機(jī)械的助推器。
雙軸慣性激振器的單向激振力是一種迭加離心力，旋轉(zhuǎn)偏心塊的離心力計(jì)算公式為F＝m·R·ω2或中F-離心力，m-偏心塊質(zhì)量，R-偏心塊旋轉(zhuǎn)半徑，ω-偏心塊旋轉(zhuǎn)角速度。從公式中可知，離心力與偏心塊的旋轉(zhuǎn)角速度ω成正比平方關(guān)系，與旋轉(zhuǎn)半徑R成正比，提高轉(zhuǎn)速是獲得離心力的重要手段，而且，變動旋轉(zhuǎn)半徑R也可以改變離心力的大小。
本發(fā)明的目的是提供一種可調(diào)偏心距制力器，它應(yīng)能克服激振力波形正、負(fù)半周峰值相等的現(xiàn)象，消除開或停機(jī)時的共振，還可作為工程機(jī)械和行駛機(jī)械的助力器。
本發(fā)明的目的是這樣來實(shí)現(xiàn)的在原雙軸慣性激振器的基礎(chǔ)上(1)用旋轉(zhuǎn)滑架代替偏心塊，滑架的滑槽上設(shè)有滑塊；滑塊上設(shè)有滾輪。滑塊可在滑槽上自由滑動；滾輪可在缸筒內(nèi)壁作旋滾運(yùn)動。(2)在兩缸筒之間的機(jī)架上，設(shè)有調(diào)節(jié)缸筒與轉(zhuǎn)軸中心距的液壓機(jī)構(gòu)。
所述的滑架中心孔與轉(zhuǎn)軸固定聯(lián)接，可有多個徑向?qū)ΨQ的滑槽，每條滑槽上可設(shè)有1付滑塊和滾輪。
上述結(jié)構(gòu)可調(diào)偏心距制力器，兩缸筒中的兩轉(zhuǎn)軸各帶動滑架作相反方向的旋轉(zhuǎn)，滑架上的滾輪在缸筒內(nèi)壁滾動，缸筒體承受滾輪的離心力。可通過液壓機(jī)構(gòu)使兩缸筒的中心連線與兩轉(zhuǎn)軸的中心連線在縱向y軸上產(chǎn)生平行偏移，產(chǎn)生偏心距，從而改變在滑架上滾輪重心的旋轉(zhuǎn)半徑R的大小，改變單向激振力的大小，同時還改變了滾輪的旋轉(zhuǎn)角速度ω。與原雙軸慣性激振器相比，在激振力與滾輪旋轉(zhuǎn)角度的工作波形上，正波形峰值大于負(fù)波形峰值，甚至無負(fù)波形，所產(chǎn)生的單向激振力為偏離單向激振力，該力的指向不變。通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸與缸筒的中心偏心距，可改變激振力的大小，相當(dāng)于1個離合器與一個變力器的作用，而且是無級調(diào)力的作用，在起動與停機(jī)時都可以把所述的偏心距調(diào)到為零的狀態(tài)下進(jìn)行，以消除共振現(xiàn)象。又由于所述偏心距的調(diào)節(jié)有正負(fù)值，所以在用于行走機(jī)械作助力推進(jìn)器時，還可以作為制動功能的一部份，即可以采用反向推力作為制動力，使行駛機(jī)械的制動更為迅速。而且可將制力器的體積做得較小，重量輕，提高轉(zhuǎn)速加大振動力或振動頻率，對制力器結(jié)構(gòu)無影響。
下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
圖1所示，是原雙軸慣性激振器原理結(jié)構(gòu)圖。
圖2所示，是圖1的激振力PY與偏心塊旋轉(zhuǎn)角ω的關(guān)系曲線圖。
圖3所示，是四滾輪式可調(diào)偏心距制力器的原理結(jié)構(gòu)圖。
圖4所示，是圖3沿C-C線的剖視圖。
圖5所示，是圖3的激振力與滾輪旋轉(zhuǎn)角ω關(guān)系曲線圖。
圖6所示，是雙滾輪或可調(diào)偏心距制力器的原理結(jié)構(gòu)圖。
圖7所示，是圖6的激振力PY與滾輪旋轉(zhuǎn)角ω關(guān)系曲線圖。
圖8所示，是八滾輪式可調(diào)偏心制力器的原理結(jié)構(gòu)圖。
圖9所示，是圖8的激振力PY與滾輪旋轉(zhuǎn)角ω關(guān)系曲線圖。
圖10所示，是本發(fā)明用于定向力沉撥樁機(jī)原理示意圖。
圖11所示，是本發(fā)明用于定向力壓路機(jī)原理示意圖。
圖1和圖2是原雙軸慣性激振器的原理結(jié)構(gòu)和關(guān)系曲線圖，在前面已作了說明。
在圖3圖4中，是本發(fā)明的原理結(jié)構(gòu)圖，其中，圖4是在圖3沿C-C線剖后，順時針旋轉(zhuǎn)90度而成。在機(jī)殼1內(nèi)的兩轉(zhuǎn)軸2上，滑架5代替了原激振器的偏心塊3，其中心孔與轉(zhuǎn)軸固定聯(lián)接?；?上有4個對稱于軸的徑向滑槽6。在滑槽6中設(shè)有可沿滑槽滑動的滑塊7，滑塊7的中間設(shè)有一個用于安裝帶軸滾輪8的軸孔，滾輪8可隨滑塊7沿滑槽6滑動，還可在缸筒4的內(nèi)壁滾動。在圖中，每個缸筒4中有兩個對稱于軸的滾輪8，兩個缸筒共4個滾輪。兩個缸筒4內(nèi)的結(jié)構(gòu)相同。在機(jī)殼1的兩個缸筒4之間設(shè)有上下液壓機(jī)構(gòu)的油缸14和12。與油缸12配合的有下柱塞10及機(jī)架9下側(cè)，兩者通過螺孔和螺釘13固定聯(lián)接；與油缸14配合的有上柱塞15及機(jī)架9上側(cè)，同理兩者也通過螺孔和螺釘13固定聯(lián)接。兩柱塞10和15中心孔11、16，用于連接液壓油管。當(dāng)然，液壓機(jī)構(gòu)還應(yīng)有油泵、換向滑閥和油管等組成，在這里為了簡潔，沒畫出來。在圖3中，當(dāng)油缸14充油、油缸12回油，則機(jī)殼1及兩缸筒4向下移動；反之，油缸12充油、油缸14回油，則機(jī)殼1及兩缸筒4向上移動。機(jī)殼1不管向上或向下移動，都可調(diào)節(jié)兩轉(zhuǎn)軸2中心連線X-X與兩缸筒4中心連線X1-X1的距離e，即偏心距e。圖3中的偏心距e是下偏的，當(dāng)兩轉(zhuǎn)軸2被轉(zhuǎn)向相反轉(zhuǎn)動，各帶動滑架5及滾輪8轉(zhuǎn)動。在機(jī)架9、前端板18和后端板20的周邊，有一些透孔，用于通過螺栓19，將機(jī)架9與前端極18、后端板20固定聯(lián)接，以及與其他機(jī)械聯(lián)接。從動齒輪22裝在后端板20與齒箱蓋21構(gòu)成的腔內(nèi)，中心孔與轉(zhuǎn)軸2的一端靜配合，其齒輪部分與主動齒輪嚙合，傳遞動力，主動輪在圖中未畫出。齒箱蓋21通過螺栓與后端板20固定聯(lián)接。在圖4中的結(jié)構(gòu)，除轉(zhuǎn)軸2、滑架5、滑塊7、滾輪8和缸筒4之外，其余的結(jié)構(gòu)為示意。而且，兩缸筒4中的結(jié)構(gòu)相同，但軸轉(zhuǎn)向相反。
在圖5中的曲線，體現(xiàn)了圖3四滾輪式可調(diào)偏心距制力器激振力PY與滾輪8旋轉(zhuǎn)角度ω的關(guān)系，其特點(diǎn)是只有正波形，這是一種單向激振力，變化頻率比原激振器提高1倍。
在圖6中，在每個缸筒4中的滑架5的一個滑槽6上，僅設(shè)置了一個滾輪8，其余的結(jié)構(gòu)均與圖3的相同。圖7中的曲線，表現(xiàn)了圖6的雙滾輪式可調(diào)偏心距制力器激振力PY與滾輪8旋轉(zhuǎn)角度ω的關(guān)系，其特點(diǎn)是正波形峰值大于負(fù)波形峰值，也是一種單向激振力。
在圖8中，在每個缸筒4中的滑架5的四個滑槽上，都設(shè)置了滾輪8，滾輪的布置對稱于y軸，其余的結(jié)構(gòu)均與圖3的相同。圖9的曲線，體現(xiàn)了圖8的八滾輪式可調(diào)偏心距制力器激振力PY與滾輪8旋轉(zhuǎn)角度ω的關(guān)系，八個滾輪迭加獲得的單向激振力PY不僅指向不變，其大小變化小，但是，振動頻率比前述四滾輪的制力器又增加了一倍。
由圖3～圖9中可知，本制力器在滑架上增加滾輪的數(shù)目，不僅可以使單向激振力的指向不變，而且，其大小隨滾輪數(shù)的增加而趨于穩(wěn)定。這就是本制力器能調(diào)節(jié)偏心距帶來的單向激振力的特點(diǎn)。實(shí)際上，每個缸筒設(shè)置6個滾輪，即兩缸筒共12個滾輪的制力器已滿足單向激振力的穩(wěn)定要求。據(jù)研究，每個缸筒內(nèi)的滾輪數(shù)，以等于4或大于4的偶數(shù)為最佳。當(dāng)然，滑架上的滑槽數(shù)也相應(yīng)均布對稱增加。
本發(fā)明可調(diào)偏心距制力器可應(yīng)用于工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、交通運(yùn)輸機(jī)械及兵器等各個領(lǐng)域。圖10中，是本發(fā)明應(yīng)用于定向力沉撥樁機(jī)的原理示意圖，在起重機(jī)25懸臂的吊鉤29上，懸掛由電動機(jī)28驅(qū)動的可調(diào)偏心距制力器27。制力器27的下方設(shè)置有與樁頭銜接的夾持架26。電動機(jī)28的電能通過可移動電纜供給。當(dāng)用于沉樁時，利用制力器27指向向下的激振力，將樁下沉；當(dāng)用于撥樁時，利用制力器27指向向上的激振力和起重同的提升力，將樁撥出。圖11中，是本發(fā)明用于壓路機(jī)的原理示意圖，在壓路機(jī)31的碾壓滾輪32的上方，設(shè)置可調(diào)偏心距制力器27，原壓路機(jī)的后輪為行駛驅(qū)動輪33不變。在壓路機(jī)31碾壓路的過程中，制力器27產(chǎn)生指向向下的激振力，該力的大小和方向不變，在壓路機(jī)31的工作過程起著重要的作用，基本上與壓路機(jī)31的自重關(guān)系不大。所以，本制力器在壓路機(jī)上的應(yīng)用，可將壓路機(jī)設(shè)計(jì)成體積小，重量輕的機(jī)器，對節(jié)約能源和原材料，以及增強(qiáng)壓路機(jī)的靈活性都有很大的益處。
權(quán)利要求
1.一種可調(diào)偏心距制力器，包括機(jī)殼、兩個缸筒和每個缸筒內(nèi)的轉(zhuǎn)軸，其特征在于這還包括a、由包括滑架、滑塊和滾輪組成的缸筒內(nèi)轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)，其中，滑架的中心孔與缸筒內(nèi)的轉(zhuǎn)軸固定聯(lián)接；滑塊設(shè)在滑架的滑槽中；滑塊的中心孔支承著帶軸的滾輪；滾輪能在缸筒的內(nèi)壁滾動；b、由包括機(jī)架、設(shè)在兩缸筒之間的上下油缸和與油缸配套的上下柱塞組成的液壓機(jī)構(gòu)，該液壓機(jī)構(gòu)能使兩缸筒中心連線(X1-X1)與兩轉(zhuǎn)軸中心連線(X-X)平行移動，產(chǎn)生偏心距(e)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)偏心距制力器，其特征在于每個缸筒內(nèi)的滾輪數(shù)相同，滾輪數(shù)為1或偶數(shù)，為偶數(shù)則均布對稱于軸；兩缸筒內(nèi)滾輪的轉(zhuǎn)向相反。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可調(diào)偏心距制力器,其利用兩組數(shù)量相同,可在滑架的滑槽中自由滑動的滾輪,在兩個缸筒內(nèi)沿缸筒內(nèi)壁面作偏心旋滾運(yùn)動,兩缸筒內(nèi)的滾輪轉(zhuǎn)動的方向相反,產(chǎn)生指向不變的單向激振力。該制力器可代替雙軸慣性激振器,可達(dá)到高速輕巧及避免共振的效果,可應(yīng)用于工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、交換運(yùn)輸、機(jī)械及兵器等各個領(lǐng)域。
文檔編號F03G7/00GK1263993SQ0011441
公開日2000年8月23日 申請日期2000年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月10日
發(fā)明者梁劍鋒, 梁劍銳, 梁剛 申請人:梁劍鋒