一种消除机械设备振动力矩的对转平衡结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种消除机械设备振动力矩的对转平衡结构。该对转平衡结构包括一机械设备，机械设备包括固定的机体和对机体产生振动力矩的运动部件，其特点是，运动部件包括第一运动组件和第二运动组件，第一运动组件包括安装在机体上的第一转动轴以及设置在第一转动轴上的若干部件，第二运动组件包括第二转动轴以及设置在第二转动轴上的若干部件，第二转动轴的旋转方向与第一转动轴的旋转方向相反；第一运动组件作用在机体上的合力矩与第二运动组件作用在机体上的合力矩相互平衡。本实用新型专利技术能从源头上平衡因转动部件角加速度导致机组振动的转动力矩。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种消除机械设备振动力矩的对转平衡结构。
技术介绍
对于运转中有转速波动的机械设备，特别是如柴油机、汽油机、压缩机等往复机械，这类机器的作用或负荷每转中都会有数次周期的幅值变化，因而发生旋转部件转速的波动，转速波动造成了机组本身的振动。其它机械设备，如电机、风机等也有如此现象，只是通常较轻微。在现有技术中，通常采用增加缸数、加装惯性飞轮、扭振减振器等手段，来减小每转中的转速脉动，以达到到减小机组的振动的目的。然而，现有技术很难有效地降低转速波动机组的振动。这是因为，现有技术忽略了旋转角加速度振动力矩不平衡的影响，以致造成一些转速波动较大的设备的振动偏大。振动力矩是一种以力矩方式激励机械设备产生振动的激励源。图1示出了变转速旋转部件的力矩对机体振动的激励。如图所示，对旋转部件a上施加力矩Ma(t), Ma (t) =Ja * Ea (t),其中Ja为旋转部件a的转动惯量Ja, Ea (t)为旋转部件的角加速度。反作用力矩Mar (t)同时反作用于施加力矩的相对的对象上。通常对旋转部件施加力矩的其它对象是设备的机体，这个反作用施加的力矩Mar (t)就对设备的机体进行振动激励。现有的运转的机械设备，由于输入或输出的波动，导致旋转部件的转速产生波动，因此或多或少存在着引起设备振动的不平衡力矩；特别是往复式发动机、压缩机等转速波动较大的设备，它的不平衡力矩对设备的振动激励更大。但是，由于不平衡力矩与其它振动激励源共生，并且未被人们重视，因此很少有对不平衡旋转力矩振动机理的研究。从机体的振动分析，现有的减振技术对不平衡旋转振动力矩控制基本无效或效果不理想，这是因为作用在机体上的旋转振动力矩没有得到有效的消除。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于提供一种消除机械设备振动力矩的对转平衡结构，其能从源头上平衡因转动部件角加速度导致机组振动的转动力矩。本技术公开了一种消除机械设备振动力矩的对转平衡结构，包括一机械设备，机械设备包括固定的机体和对机体产生振动力矩的运动部件，其特点是，运动部件包括第一运动组件和第二运动组件，第一运动组件包括安装在机体上的第一转动轴以及设置在第一转动轴上的若干部件，第二运动组件包括第二转动轴以及设置在第二转动轴上的若干部件，第二转动轴的旋转方向与第一转动轴的旋转方向相反；第一运动组件作用在机体上的合力矩与第二运动组件作用在机体上的合力矩相互平衡。上述的对转平衡结构，其中，设置在第一转动轴上的若干部件包括安装在第一转动轴上的第一齿轮，设置在第二转动轴上的若干部件包括安装在第二转动轴上的第二齿轮；第一齿轮与第二齿轮相互啮合。上述的对转平衡结构，其中，第一转动轴和第二转动轴的转速相等；设置在第一转动轴上的若干部件包括安装在第一转动轴上的第一飞轮，设置在第二转动轴上的若干部件包括安装在第二转动轴上的第二飞轮；第一飞轮和第二飞轮均具有一偏心质量，且该第一飞轮和第二飞轮的偏心质量相等。上述的对转平衡结构，其中，第一转动轴为曲轴，设置在第一转动轴上的若干部件包括连杆和活塞，第二转动轴为电机的输出轴。。本技术的有益效果是:1.本技术通过使两个对转力矩平衡，从源头消除了作用在机体上的不平衡力矩造成的振动源，从而有效减小机械设备因转速变化、转速波动和不平稳造成的振动；2.在等速对转的情况下，通过对转轮上的矢量配重，可以平衡往复力，减小往复机组的往复力的振动源。附图说明图1的(a)和(b)分别是现有的一种机械设备的结构示意图和简化模型图。图2的(a)和(b)分别是图1的机械设备采用本技术的对转平衡结构后的结构示意图和简化模型图。图3的(a)和(b)分别是图2的机械设备增加偏心质量后的结构示意图和简化模型图。图4是现有的一种单缸压缩机组的结构示意图。图5是图4的单缸压缩机组采用了本技术的对转平衡结构后的示意图。图6是现有的一种惯性飞轮的结构示意图。图7是根据本技术一实施例的对转轮的结构示意图。图8是现有的另一种单缸压缩机组的结构示意图。图9是图8的另一种单缸压缩机组采用了本技术的对转平衡结构后的示意图。图10是对转平衡轮的结构示意图。图11是图10的A-A剖视图。具体实施方式以下结合附图对本技术作出进一步说明。本技术所指的旋转的“振动力矩”是不平衡力矩中的一部分内容，专指机械设备中:1)作用于运动部件、使旋转部件在运行中产生角加速度的、和转速相关的、周期性波动的振动力矩；2)该振动力矩的反作用力矩作用在机械设备的固定的机体上，产生设备的机体振动。根据本技术一实施例的消除机械设备振动力矩的对转平衡结构，包括一机械设备，机械设备包括固定的机体和运动部件。该运动部件包括第一运动组件和第二运动组件，第一运动组件包括安装在机体上的第一转动轴以及设置在第一转动轴上的若干部件，第二运动组件包括第二转动轴以及设置在第二转动轴上的若干部件，第二转动轴的旋转方向与第一转动轴的旋转方向相反；第一运动组件作用在机体上的合力矩与第二运动组件作用在机体上的合力矩相互平衡。上述的若干部件可以是一个部件，也可以是多个部件。其中，每一运动组件对机体所产生的振动力矩是由转轴和设置在该转轴上的各个部件所产生的分力矩的矢量总和。通过控制，使第一运动组件对机体产生的振动力矩与第二运动组件对机体产生的振动力矩相互平衡，即消除了机体承受的运动部件因转速波动产生的振动力矩。对于现有的机械设备而言，可以将机械设备原有的转动部件作为第一运动组件，将增加的第二转动轴和对转平衡轮作为第二转动组件，或者，可以将该机械设备运动部件中一个或若干个零部件当作对转平衡轮。将两个相反转向对转的所有部件分别计算出对机体的两个转向的振动力矩，通过调整第一运动组件和/或第二运动组件的转动惯量，使作用在机体上的振动力矩的合力矩平衡，实现消除作用在机体上的不平衡力矩造成的振动源。图2中显示的机械设备在图1显示的机械设备中增加了第二运动组件，该第二运动部件包括对转轮b ;由第二运动组件产生的平衡力矩Mbr(t)，与原先存在的旋转部件a对机体激振的振动力矩Mar (t)平衡后，消除了作用在机体100上、使机体100振动的振动力矩激励。平衡的数学表达式如下:Ma (t)=Ja*Ea(t)Mar (t) =_Ma (t)Mb (t)=Jb*Eb(t)Mbr (t) =_Mb (t)Mar (t) =- Mbr (t)式中，Ja、Jb分别为旋转部件a和对转轮b的转动惯量，Ma⑴和Mb⑴为分别作用在旋转部件a和对转轮b上的力矩，使旋转部件a和对转轮b各自产生角加速度Ea (t)和Eb (t) ο作用力矩Ma(t)与作用在机体上的反作用力矩Mar(t)大小相等、方向相反；作用力矩Mb(t)与作用在机体上的反作用力矩Mbr (t)大小相等、方向相反。在该机械设备中，作用在机体上的反作用力矩Mar⑴与Mbr⑴大小相等、方向相反，达到消除作用在机体上的振动力矩的目的。由上述的数学式可知，旋转部件的转速可以相同或不同。相同的转动惯量转速高的，产生的力矩也大。因此，实现对转平衡可采用两种计算方法:1)不同转速的对转平衡计算，需要计算参考机体的力矩平衡；2)同转速的对转平衡计算，只需要控制第一运动组件与第二运动组件的转动惯量平衡就可以了。根本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种消除机械设备振动力矩的对转平衡结构，包括一机械设备，所述的机械设备包括固定的机体和对所述机体产生振动力矩的运动部件，其特征在于，?所述的运动部件包括第一运动组件和第二运动组件，所述的第一运动组件包括安装在所述机体上的第一转动轴以及设置在所述第一转动轴上的若干部件，所述的第二运动组件包括第二转动轴以及设置在所述第二转动轴上的若干部件，所述第二转动轴的旋转方向与第一转动轴的旋转方向相反；该第一运动组件作用在所述机体上的合力矩与第二运动组件作用在所述机体上的合力矩相互平衡。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩彦民，王慰慈，陈立骏，周文建，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一一研究所，
类型：实用新型
国别省市：