專利名稱：一種直槽高速內(nèi)平衡變慣量飛輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種直槽高速內(nèi)平衡變慣量飛輪，飛輪基體上具有徑向直槽，槽內(nèi)裝配有可以沿槽滑動(dòng)的質(zhì)量塊，通過該質(zhì)量塊在槽內(nèi)位置的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的改變，通過把質(zhì)量塊分組分別控制，大大降低了單次操縱質(zhì)量塊的力，控制質(zhì)量塊移動(dòng)的是飛輪基體兩側(cè)的帶有螺線槽的控制盤，適用于汽車和城市軌道車輛傳動(dòng)系統(tǒng)和再生制動(dòng)系統(tǒng)、新能源汽車自動(dòng)變速器和動(dòng)力輔助裝置、風(fēng)電發(fā)電系統(tǒng)，工礦機(jī)械、工程機(jī)械等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前變慣量飛輪在轉(zhuǎn)速高情況下，位置可變的質(zhì)量塊產(chǎn)生巨大的離心力，例如 0. 5kg的質(zhì)量塊，在半徑為0. Im,轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分鐘時(shí)，其離心力約為5000N，是其重力的1000倍，在移動(dòng)這些質(zhì)量塊達(dá)到改變轉(zhuǎn)動(dòng)慣量時(shí)，有時(shí)其需要的操縱力巨大，針對(duì)該種狀況，提出了一種直槽高速內(nèi)平衡變慣量飛輪，由兩側(cè)的螺線槽控制盤平衡了大部分質(zhì)量塊的離心力，使得操縱力較小，以實(shí)現(xiàn)變慣量飛輪的高速化和快速改變其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，更好適應(yīng)工程實(shí)踐的需要。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是針對(duì)上述不足之處提供一種直槽高速內(nèi)平衡變慣量飛輪，能解決在高速時(shí)，有效降低變慣量飛輪的操縱力和較容易實(shí)現(xiàn)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的快速改變，由于提高了變慣量飛輪的轉(zhuǎn)速，而飛輪存儲(chǔ)的能量與轉(zhuǎn)速的平方成正比，所以同時(shí)使得飛輪的尺寸和重量大幅減小，具體結(jié)構(gòu)是由開設(shè)有直槽的飛輪基體、開設(shè)有螺線槽的控制盤、可移動(dòng)質(zhì)量塊、離合器及分離軸承組成。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)措施
一種直槽高速內(nèi)平衡變慣量飛輪，在需要飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量降低時(shí)，操縱分離軸承壓下控制壓板，使得對(duì)應(yīng)的可移動(dòng)質(zhì)量塊內(nèi)的支撐銷插入兩側(cè)的螺線槽控制板，制動(dòng)螺線槽控制板使得質(zhì)量塊移向圓心，使得其半徑變小，達(dá)到降低飛輪整體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的目的，通過對(duì)質(zhì)量塊分組控制，能有效降低每次控制力的大??；在需要飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量升高時(shí)，操縱分離軸承壓下兩側(cè)控制壓板，使得右控制壓板上的銷釘插入對(duì)應(yīng)的可移動(dòng)質(zhì)量塊內(nèi)，拔起質(zhì)量塊在直槽上的支撐銷，質(zhì)量塊沿飛輪基體內(nèi)的直槽在兩側(cè)螺線槽控制下移向飛輪外端， 使得其半徑變大，達(dá)到增加飛輪整體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的目的。其特征在于飛輪基體1開設(shè)有槽2， 槽2呈徑向分布，槽2底部開設(shè)有通槽8，通槽8用以穿過支撐銷43，槽2內(nèi)裝有質(zhì)量塊5， 質(zhì)量塊5處于的位置時(shí)是其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最大的位置，質(zhì)量塊4處于的位置是其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小的位置，質(zhì)量塊4和質(zhì)量塊5是同一質(zhì)量塊處于不同位置是的情況，飛輪基體1中心部位設(shè)有圓柱面3，和質(zhì)量塊4的內(nèi)端面相配合，限制了質(zhì)量塊的內(nèi)端極限位置，飛輪基體1兩側(cè)裝有螺線槽控制盤21、22，在需要操縱相應(yīng)質(zhì)量塊是，通過離合器部件12、13、26、27和制動(dòng)器14，使得飛輪基體1和螺線槽控制盤21、22位置對(duì)正，通過分離軸承10、17壓下控制壓板11、18，螺線槽控制盤上的銷釘16、19、M插入質(zhì)量塊5相應(yīng)的位置，使得質(zhì)量塊的支撐銷43、50插入螺線槽控制盤對(duì)應(yīng)的螺線槽，在制動(dòng)器14的作用下，質(zhì)量塊5被移向圓心；或者拔起對(duì)應(yīng)的支持銷35、42，質(zhì)量塊5在離心力作用下滑向外圍，質(zhì)量塊5表面有緩沖層7，用以降低最大沖擊力，質(zhì)量塊5內(nèi)裝有支撐銷43、50，兩者在彈簧45的作用下被限制在質(zhì)量塊5內(nèi)部，支撐銷43通過尾端45直接被銷釘19操縱，支撐銷50則通過推桿47和其尾端的曲拐49被銷釘M操縱，支持銷35、42由彈簧37分離，兩者又通過鋼片36連接，限制支撐銷35和支撐銷42最大的分離距離，銷釘64內(nèi)開設(shè)有槽62，槽62內(nèi)通過鋼片36和彈簧 37，銷釘16作用于銷釘64尾端61時(shí)，推動(dòng)銷釘64左移，64左端接觸鋼片36，克服彈簧37 的彈力，使得支撐銷35、42縮入質(zhì)量塊5內(nèi)，質(zhì)量塊5能在離心力作用下滑向飛輪基體1的外端。
該方法具體包括以下步驟
1)在飛輪不工作是，質(zhì)量塊處于質(zhì)量塊4的位置，支撐銷35、42伸出質(zhì)量塊4夕卜， 此時(shí)飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小，利于機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)。
2)在飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量需要降低時(shí)，先控制離合器部件12、13、26、27和制動(dòng)器14，使得飛輪基體1和螺線槽控制盤21、22位置對(duì)正，壓下控制壓板11、18，使得某一組質(zhì)量塊5 內(nèi)的支撐銷43、50插入螺線槽控制盤21、22內(nèi)的螺線槽內(nèi)，對(duì)應(yīng)的質(zhì)量塊在螺線槽控制盤和飛輪基體1內(nèi)直槽雙重作用下，質(zhì)量塊5滑向飛輪基體的圓心方向，飛輪整體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量減小。
3)在飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量需要增加時(shí)，先控制離合器部件12、13、26、27和制動(dòng)器14，使得飛輪基體1和螺線槽控制盤21、22位置對(duì)正，壓下控制壓板11、18，銷釘16作用于銷釘 64的尾端61，使得支撐銷35、42縮入質(zhì)量塊5內(nèi)，質(zhì)量塊5在其自身離心力的作用下滑向飛輪基體1的外端，飛輪整體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增加。
一種直槽高速內(nèi)平衡變慣量飛輪是采取以下方案實(shí)現(xiàn)一種直槽高速內(nèi)平衡變慣量飛輪具體結(jié)構(gòu)是由開設(shè)有直槽的飛輪基體、開設(shè)有螺線槽的控制盤、可移動(dòng)質(zhì)量塊、離合器及分離軸承組成；其特征在于飛輪基體(1)開設(shè)有槽0)，所述槽(2)呈徑向分布，所述槽(2)底部開設(shè)有通槽(8)，所述通槽( 用以穿過支撐銷(43)，所述槽O)內(nèi)裝有質(zhì)量塊 (5)，所述質(zhì)量塊( 處于位置是其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最大的位置，質(zhì)量塊(4)處于的位置是其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小的位置，所述質(zhì)量塊(4)和所述質(zhì)量塊( 是同一質(zhì)量塊處于不同位置時(shí)的情況， 所述飛輪基體(1)和軸(9)同軸連接安裝，所述飛輪基體(1)中心部位設(shè)有圓柱面(3)，所述圓柱面C3)和所述質(zhì)量塊(4)的內(nèi)端面相配合，限制了所述質(zhì)量塊(4)的內(nèi)端極限位置， 所述飛輪基體(1)兩側(cè)同軸安裝有螺線槽控制盤和螺線槽控制盤(22)，所述螺線槽控制盤和所述螺線槽控制盤02)同軸安裝連接，其外圓面同軸安裝有制動(dòng)器(14)， 所述螺線槽控制盤上裝有銷釘(19)和銷釘(16)，所述銷釘(16)同軸安裝有回位彈簧(15)，所述銷釘(19)同軸安裝有回位彈簧(20)，所述螺線槽控制盤02)上安裝有銷釘 (M)，所述銷釘04)同軸安裝有回位彈簧(23)，所述飛輪基體(1)同軸連接安裝了離合器摩擦片(27)，所述螺線槽控制盤02)同軸連接安裝有離合器擋板( )，離合器線圈(13) 和離合器底板(12)與所述軸(9)同軸安裝，所述離合器底板(12)固定安裝，所述螺線槽控制盤02)和所述螺線槽控制盤通過軸承05)與所述軸(9)同軸安裝，在所述螺線槽控制盤0 和所述螺線槽控制盤兩側(cè)同軸安裝有控制壓板(11)和控制壓板(18)，所述控制壓板(11)通過分離軸承(10)與所述軸(9)同軸安裝，所述控制壓板(18)通過分離軸承(17)與所述軸(9)同軸安裝，所述螺線槽控制盤開設(shè)有螺線槽(30)和孔(觀)、 孔(四)，所述孔08)和所述孔09)位置與所述銷釘(16)和銷釘(19)對(duì)應(yīng)，所述螺線槽控制盤上開設(shè)有螺線槽(30)，所述螺線槽控制盤開設(shè)有孔(31)，所述孔(31)與所述軸(9)同軸連接安裝，所述螺線槽控制盤02)開設(shè)有螺線槽(32)和孔(34)，所述孔(34) 與所述銷釘04)位置對(duì)應(yīng)，所述螺線槽控制盤0 開設(shè)有孔(33)，所述孔(3 與所述軸 (9)同軸安裝，所述質(zhì)量塊(5)開設(shè)有孔(44)和孔(38)，所述孔(44)和所述孔(38)內(nèi)同軸安裝有支撐銷G3)和支撐銷(50)，所述支撐銷03)尾端06)插入所述支撐銷(50)內(nèi)孔內(nèi)，彈簧0 連接所述支撐銷^幻和所述支撐銷(50)，使得所述支撐銷和所述支撐銷(50)縮入所述質(zhì)量塊(5)內(nèi)，臺(tái)階面08)軸向定位了支撐銷G3)和所述支撐銷(50)， 所述質(zhì)量塊(5)開設(shè)有孔(39)和槽(67)，所述孔(39)和槽(67)內(nèi)安裝有銷釘(47)，所述銷釘G7)尾端有曲拐(48)，所述銷釘(19)推動(dòng)所述支撐銷G3)左移，所述銷釘04)推動(dòng)所述銷釘G7)右移，從而推動(dòng)所述支撐銷(50)右移，所述質(zhì)量塊( 開設(shè)有孔(66)，所述孔(66)孔口同軸安裝有空心螺母(60)，所述孔(66)內(nèi)同軸安裝有銷釘(64)，所述銷釘 (64)開設(shè)有槽(62)，所述槽(62)內(nèi)通過彈簧(37)，所述銷釘(64)左端頭接觸鋼片(36)， 所述銷釘(64)左端作用有回位彈簧(65)，使得所述銷釘(64)右移，被所述空心螺母(60) 限位，所述質(zhì)量塊(5)開設(shè)有孔(41)，所述孔(41)中間有縮小孔(40)，所述孔(41)內(nèi)安裝有支撐銷(35)和支持銷(42)，所述支撐銷(35)和所述支持銷02)在彈簧(37)作用下伸出所述質(zhì)量塊(5)外，所述鋼片(36)連接所述支撐銷(35)和所述支持銷(42)，所述銷釘 (16)作用于所述銷釘(64)，所述銷釘(64)左移，推動(dòng)所述鋼片(36)，拉動(dòng)所述支撐銷(35) 和所述支持銷0 縮入所述質(zhì)量塊( 體內(nèi)，從而所述質(zhì)量塊( 能在所述槽( 內(nèi)滑動(dòng)， 由于每個(gè)所述槽( 內(nèi)只有一個(gè)所述質(zhì)量塊(5)，所述所述銷釘(16)和所述銷釘(19)在同一時(shí)刻只有一個(gè)起作用，在所述支撐銷^幻和所述支撐銷(50)被壓出受力后，所述控制壓板(11)和所述控制壓板(18)即松開，不在有力作用于所述銷釘(19)和所述銷釘04)。
本發(fā)明“一種直槽高速內(nèi)平衡變慣量飛輪”是利用直槽和螺線槽組合結(jié)構(gòu)，經(jīng)過精心設(shè)計(jì)后提出一種直槽高速內(nèi)平衡變慣量飛輪，用于汽車和城市軌道車輛傳動(dòng)系統(tǒng)和再生制動(dòng)系統(tǒng)、新能源汽車自動(dòng)變速器和動(dòng)力輔助裝置、風(fēng)電發(fā)電系統(tǒng)，工礦機(jī)械、工程機(jī)械等領(lǐng)域，能有效提高系統(tǒng)的效率和更好適應(yīng)變工況的傳動(dòng)情況。
本發(fā)明一種直槽高速內(nèi)平衡變慣量飛輪的特點(diǎn)
1、本發(fā)明飛輪基體采用直槽結(jié)構(gòu)，控制盤用螺線槽結(jié)構(gòu)，控制盤分擔(dān)了絕大部分移動(dòng)質(zhì)量塊的離心力，使得質(zhì)量塊移動(dòng)時(shí)需要的操縱控制力大幅下降，達(dá)到飛輪變慣量速度快，控制消耗能量低的效果。
2、通過對(duì)質(zhì)量塊分組，每組為2塊可移動(dòng)質(zhì)量塊，分別對(duì)每組質(zhì)量塊進(jìn)行控制，有效降低了每次需要控制的操縱力，使得變慣量飛輪機(jī)構(gòu)體積小，質(zhì)量輕。
3、用于控制的制動(dòng)扭矩可以由負(fù)載提供，即飛輪在釋放能量時(shí)，飛輪的轉(zhuǎn)速總是高于負(fù)載的轉(zhuǎn)速，在兩者之間可以加一個(gè)離合器，這樣制動(dòng)扭矩的功率為= Tz ( ω i- ω 2)， 顯然能有效降低制動(dòng)扭矩的功率，提高系統(tǒng)的效率，Pk為控制制動(dòng)器消耗的功率，Tz為制動(dòng)扭矩，Q1為螺線槽控制盤轉(zhuǎn)速，ω 2負(fù)載端的轉(zhuǎn)速，這樣系統(tǒng)在吸收能力和釋放能量過程中的總效率能高于50%。
4、質(zhì)量塊分組以后能提供更自由的控制操縱方式，能有效適應(yīng)負(fù)載的應(yīng)用情況，例如用于城市公交車的制動(dòng)能量回收和二次牽引時(shí)，在汽車行駛途中突然減速后又加速， 本發(fā)明所述的變慣量飛輪就能有效在制動(dòng)時(shí)吸收其動(dòng)能，在加速時(shí)釋放飛輪動(dòng)能起到加速助力的目的。
5、采用直槽結(jié)構(gòu)后，可移動(dòng)質(zhì)量的移動(dòng)距離大幅減小，使得滑塊的摩擦損耗大幅降低。
本發(fā)明一種直槽高速內(nèi)平衡變慣量飛輪是針對(duì)目前變慣量飛輪的可移動(dòng)質(zhì)量離心力大而引起操縱控制力在飛輪高速時(shí)系統(tǒng)非常難提供如此大的力而設(shè)計(jì)，主要適用用于用于汽車和城市軌道車輛傳動(dòng)系統(tǒng)和再生制動(dòng)系統(tǒng)、新能源汽車的變速系統(tǒng)或動(dòng)力輔助系統(tǒng)，風(fēng)電發(fā)電系統(tǒng)，工礦機(jī)械、工程機(jī)械等領(lǐng)域，能有效提高系統(tǒng)的效率和降低其體積和質(zhì)量。


以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
附圖1 附圖7是一種直槽高速內(nèi)平衡變慣量飛輪實(shí)施實(shí)例，本發(fā)明的實(shí)際使用并不局限于實(shí)施例。
具體實(shí)施方式
參照附圖1 附圖6，一種直槽高速內(nèi)平衡變慣量飛輪結(jié)構(gòu)特征為(如附圖1 附圖6)開設(shè)有直槽的飛輪基體1中有直槽2和槽8，飛輪基體1的直徑為235mm，直槽2槽寬全為30mm，槽深60mm，槽8槽寬全為10mm，質(zhì)量塊5為0. 5kg,(如附圖1所示)，螺線槽控制盤18和22，其直徑均為MOmm，盤厚度為10mm，螺線槽深為7mm，材料為304不銹鋼，軸 9采用45鋼調(diào)質(zhì)處理，直徑為60mm，離合器為電磁離合器，型號(hào)為DLD40(如附圖2 附圖 4所示)，質(zhì)量塊5材料為45鋼，支撐銷43和支撐銷50的直徑為8mm，支撐銷35和支撐銷 42直徑為6mm，均為熱處理后的鋼材(如附圖5 附圖7所示)。
權(quán)利要求
1.一種直槽高速內(nèi)平衡變慣量飛輪，具有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可變的裝置，其特征在于結(jié)構(gòu)是由開設(shè)有直槽的飛輪基體、開設(shè)有螺線槽的控制盤、可移動(dòng)質(zhì)量塊、離合器及分離軸承組成組成，飛輪基體(1)開設(shè)有槽O)，槽( 呈徑向分布，槽( 底部開設(shè)有通槽(8)，通槽(8)用以穿過支撐銷(43)，槽O)內(nèi)裝有質(zhì)量塊(5)，飛輪基體(1)兩側(cè)同軸安裝有螺線槽控制盤 (21)和螺線槽控制盤(22)，螺線槽控制盤和螺線槽控制盤02)同軸安裝連接，其外圓面同軸安裝有制動(dòng)器(14)，螺線槽控制盤(21)上裝有銷釘(19)和銷釘(16)，銷釘(16) 同軸安裝有回位彈簧(15)，銷釘(19)同軸安裝有回位彈簧(20)，螺線槽控制盤02)上安裝有銷釘(M)，銷釘04)同軸安裝有回位彈簧(23)，螺線槽控制盤上開設(shè)有螺線槽 (30)，飛輪基體(1)同軸連接安裝了離合器摩擦片(27)，螺線槽控制盤02)同軸連接安裝有離合器擋板(26)，離合器線圈(13)和離合器底板(12)與軸(9)同軸安裝，離合器底板 (12)固定安裝，螺線槽控制盤02)和螺線槽控制盤通過軸承05)與軸(9)同軸安裝，在螺線槽控制盤0 和螺線槽控制盤兩側(cè)同軸安裝有控制壓板(11)和控制壓板 (18)，控制壓板(11)通過分離軸承(10)與軸(9)同軸安裝，控制壓板(18)通過分離軸承 (17)與軸(9)同軸安裝，螺線槽控制盤(22)開設(shè)有螺線槽(32)，質(zhì)量塊(5)開設(shè)有孔(44) 和孔(38)，孔(44)和孔(38)內(nèi)同軸安裝有支撐銷(43)和支撐銷(50)，支撐銷(43)尾端 (46)插入支撐銷(50)內(nèi)孔內(nèi)，彈簧(45)連接支撐銷(43)和支撐銷(50)，使得支撐銷(43) 和支撐銷(50)縮入質(zhì)量塊(5)內(nèi)，臺(tái)階面08)軸向定位了支撐銷G3)和支撐銷(50)，質(zhì)量塊(5)開設(shè)有孔(39)和槽(67)，孔(39)和槽(67)內(nèi)安裝有銷釘(47)，質(zhì)量塊(5)開設(shè)有孔(66)，孔(66)孔口同軸安裝有空心螺母(60)，孔(66)內(nèi)同軸安裝有銷釘(64)，銷釘 (64)開設(shè)有槽(62)，槽(62)內(nèi)通過彈簧(37)，銷釘(64)左端頭接觸鋼片(36)，銷釘(64) 左端作用有回位彈簧(65)，質(zhì)量塊(5)開設(shè)有孔(41)，孔(41)中間有縮小孔(40)，孔(41) 內(nèi)安裝有支撐銷(35)和支持銷(42)，支撐銷(35)和支持銷02)在彈簧(37)作用下伸出質(zhì)量塊(5)外，鋼片(36)連接支撐銷(35)和支持銷(42) 0
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直槽高速內(nèi)平衡變慣量飛輪，其特征在于飛輪基體(1) 開設(shè)有槽O)，槽O)的個(gè)數(shù)可為4-20個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直槽高速內(nèi)平衡變慣量飛輪，其特征在于螺線槽控制盤開設(shè)有螺線槽(30)，螺線槽的個(gè)數(shù)可以為1個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直槽高速內(nèi)平衡變慣量飛輪，其特征在于螺線槽控制盤02)開設(shè)有螺線槽(32)，螺線槽的個(gè)數(shù)可以為1個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直槽高速內(nèi)平衡變慣量飛輪，其特征在于螺線槽控制盤可只用螺線槽控制盤或螺線槽控制盤02)其中一個(gè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一種直槽高速內(nèi)平衡變慣量飛輪，飛輪基體上具有徑向直槽，槽內(nèi)裝配有可以沿槽滑動(dòng)的質(zhì)量塊，控制質(zhì)量塊移動(dòng)的是飛輪基體兩側(cè)的帶有螺線槽的控制盤，特別適用于汽車和城市軌道車輛再生制動(dòng)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)特征在于飛輪基體1開設(shè)有槽2和槽8，槽內(nèi)安裝有質(zhì)量塊5，通過控制螺線槽控制盤21、22即可以改變飛輪的慣量。
文檔編號(hào)F16F15/31GK102518746SQ20121000539
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2012年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月10日
發(fā)明者呂云嵩, 文少波, 鄒政耀 申請(qǐng)人:南京工程學(xué)院