[发明专利]一种惯容量可调的惯容装置

说明书

本发明公开了一种惯容量可调的惯容装置，包括飞轮，飞轮通过第一转轴与传动装置相连，传动装置固定在箱体内侧，飞轮异于第一转轴的一侧设置互相垂直且连通的主管和侧管，主管与第一转轴同轴，主管内设置主管活塞，主管活塞通过滚珠轴承与推拉杆相连，侧管内设置侧管活塞，侧管的短管两端设置凸起，主管活塞、主管、侧管活塞、侧管围合而成的区域充满液体，液体仅在推动主管活塞移动时运动。本发明惯容量可以进行主动连续地进行改变，能够适应不同情况下的工程需求；整体装置的体积小，在实际安装时更加便捷。

技术领域

本发明属于吸振装置，具体为一种惯容量可调的惯容装置。

背景技术

早期提出的惯容作为一种机械式被动元件，解决了质量元件单端点问题。当一对力作用于惯容的两端点时，两端点的加速度与力成一定比例，该比例值即为“惯容量”。由“惯容-弹簧-阻尼器”组成的新型机械隔振网络被广泛应用在车辆悬架隔振、建筑物隔振及高性能摩托车转向补偿领域。这种被动式惯容由于结构相对简单，效果相对较好，所以应用场合较为广泛，目前有滚珠丝杠式惯容、齿轮齿条式惯容和液压式惯容等。

惯容输出力与两端的相对加速度成正比，能够以小质量实现大质量的动力学特性，极大扩宽了振动控制的结构形式。然而，惯容是两端元件，当作为动力吸振器等应用场合中的惯性元件使用时，其作用形式与单质量体有很大不同，不可避免地引起减振频段缩窄等问题。

惯容量可由齿轮组的转动惯量、半径以及飞轮的转动惯量计算出。根据动力学方程，改变飞轮的质量分布便可改变惯容量。在应用过程中，齿轮齿条式惯容由于采用匀质飞轮，一经设计其惯容量不可改变。

文IEEE Transactions on Control Systems Technology，2017，25(1)：294-300中指出可以在滚珠丝杠的基础上，将其中的飞轮设计为带有滑块的结构，通过调节滑块在飞轮上的相对位置，达到改变飞轮的转动惯量的效果，进而使滚珠丝杠式惯容的惯容量可调。这种半主动式惯容可以更好的适应于不同的工作环境，为惯容的设计提供了新的思路，但存在以下缺点：1、滑块的移动需要在导轨上进行，日常使用磨损较大；2、由于滑块设计在飞轮外部，倘若质量由于磨损减少，会导致转动惯量发生变化，从而导致惯容量不精确等问题。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明目的是提供一种主动连续的惯容量可调的惯容装置。

技术方案：本发明所述的一种惯容量可调的惯容装置，包括飞轮，飞轮通过第一转轴与传动装置相连，传动装置固定在箱体内侧，飞轮异于第一转轴的一侧设置互相垂直且连通的主管和侧管，主管与第一转轴同轴，主管内设置主管活塞，主管活塞通过滚珠轴承与推拉杆相连，侧管内设置侧管活塞，侧管的端部设置凸起，主管活塞、主管、侧管活塞、侧管围合而成的区域充满液体，液体仅在推动主管活塞移动时运动。

主管活塞的半径与主管相同。侧管活塞的半径与侧管相同。推拉杆与电机相连。

侧管为两个开口相对的U型管，U型管包括长管、短管和连接管，侧管活塞设置在短管内。为了增强密封性，短管靠近连接管的一端设置凸起，防止侧管活塞进入弧形的连接管，使侧管活塞仅在直线管内活动，密封性较好。长管与飞轮固定连接。

传动装置包括第一小齿轮、大齿轮和第二小齿轮，第一小齿轮通过第一转轴与飞轮相连，第一小齿轮和大齿轮啮合，大齿轮通过第二转轴与第二小齿轮相连。第二小齿轮与齿条啮合。第一转轴与箱体通过轴承连接。

工作原理：低惯容量时，主管活塞在电机拖动下向外拉，将侧管内液体抽入主管内，侧管活塞随短管内液体流入长管移向近弧形连接管处，使得主管内液体增多、侧管内液体减少，进而使得飞轮质量分布集中于轴，飞轮转动惯量减少；高惯容量时，主管活塞在电机拖动推动下向内推动，将主管内液体挤入侧管，侧管活塞随长管液体流入短管移向近主管连接管处，使得主管内液体减少、侧管内液体增加，进而使得飞轮质量分布向轴外分散，飞轮转动惯量增加。侧管数量以及液体的根据实际需要的惯容量计算而定。