專利名稱：一種單銳角輪外緣慣性輪的慣性儲能機械裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種利用單銳角輪外緣慣性輪減小轉(zhuǎn)動風(fēng)阻的慣性 儲能機械裝置，具體的說是通過減小慣性輪迎風(fēng)面截面積提高慣性輪儲 能效率的慣性儲能機械裝置，該裝置適用于機械動力設(shè)備制造領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
中國專利公報2008年1月30日公開了《一種雙速疊加效應(yīng)的約束 流體慣性蓄能動力補償裝置》的蓄能技術(shù)(專利號2007201419338)。 由于該裝置中所述的若干個副慣性輪是圓柱體形輪，其輪外緣具有兩個 直角，因此，該裝置中所述的若干個副慣性輪在雙速疊加轉(zhuǎn)動時隨主慣 性輪繞主軸中心公轉(zhuǎn)將產(chǎn)生一個迎風(fēng)面，其迎風(fēng)面截面積是副慣性輪的 直徑數(shù)值與兩個直角間距長度(若干個副慣性輪兩端面外緣間隔的距離 長度)數(shù)值的乘積。所以，該蓄能技術(shù)中存在若干個副慣性輪雙速疊加 轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的空氣摩擦阻力數(shù)值大、儲能效率低的缺點。發(fā)明內(nèi)容為了克服上述慣性蓄能動力補償裝置中的若干個副慣性輪在雙速疊 加轉(zhuǎn)動運行中產(chǎn)生的空氣摩擦阻力數(shù)值大、儲能效率低的缺點，本實用 新型提供一種單銳角輪外緣慣性輪的慣性儲能機械裝置，利用單銳角輪 外緣慣性輪使儲能副慣性輪的迎風(fēng)截面積數(shù)值減小，最終達到減小若干 個副慣性輪在轉(zhuǎn)動運行中產(chǎn)生的空氣摩擦阻力數(shù)值提高儲能效率的目 的。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是改變?nèi)舾蓚€副慣 性輪的輪緣外部形狀，首先，將對比文件中若干個副慣性輪兩端面圓周 外緣線之間連接的輪外緣邊板拆掉；其次，將對比文件中若干個副慣性 輪兩端面的端面板外緣分別相互靠攏并焊接固定。這樣，若干個副慣性 輪兩端面外緣間隔的距離長度分別縮減為零，若干個副慣性輪輪外緣的 二個直角分別同時徹底消除，若干個副慣性輪兩端面外緣分別合并形成 一個單銳角輪外緣的外部幾何形狀。本實用新型的有益效果是，可以使若干個副慣性輪在雙速疊加轉(zhuǎn)動 運行中減小若干個副慣性輪的空氣摩擦阻力數(shù)值，提高若干個副慣性輪 的儲能效率，結(jié)構(gòu)簡單。


圖1是本實用新型一種單銳角輪外緣慣性輪的慣性儲能機械裝置的 結(jié)構(gòu)縱向A-A剖面示意圖。 圖2是本實用新型一種單銳角輪外緣慣性輪的慣性儲能機械裝置的 結(jié)構(gòu)橫向B-B剖面示意圖。圖中l(wèi).輸入法蘭盤，2.主軸油封，3.前固定拴，4.前端面蓋， 5.固定螺絲，6.副慣性輪，7.流動實物體，8.副軸油封，9.主慣性輪， IO.油面定位孔螺絲，ll.副軸，12.驅(qū)動齒輪，13.副軸固定螺帽，14.后端 面蓋，15.后固定拴，16.輸出法蘭盤，17.主軸軸承，18.電動機油泵， 19.傳動齒輪，20.機油管，21.副軸軸承，22.主軸，23.機殼，24.導(dǎo)向 軸承，25.底座。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖通過實施例對本實用新型作進一步說明如圖l、圖2 所示，圖中底座(25)是一個長方形槽鋼架，圖中機殼(23)是一個空 心圓筒形金屬構(gòu)件，機殼(23)外徑的底部與底座(25)的上部固定連 接。圖中前端面蓋(4)、后端面蓋(14)是金屬制成的圓形板，前端面 蓋(4)、后端面蓋(14)中心部位分別鉆有一個孔，孔的內(nèi)徑分別與主 軸軸承(17)的外徑固定連接。前端面蓋(4)、后端面蓋(14)內(nèi)側(cè)分 別由若干個固定拴(3)、 (15)固定連接一個不轉(zhuǎn)動的傳動齒輪(19), 傳動齒輪(19)中心孔內(nèi)徑與導(dǎo)向軸承(24)的外徑固定連接。圖中主 軸(22)是由金屬材料制成的圓柱體形軸，主軸(22)穿過主慣性輪(9) 中心孔其外徑中部與主慣性輪(9)的中心孔內(nèi)徑固定連接。圖中主慣性 輪(9)是一個內(nèi)部具有空心加層的金屬材料與碳纖維高強度材料復(fù)合制 成的圓柱體形輪，在主慣性輪(9)的前端面靠近輪外緣的部位間隔均等 角度沿軸縱向鉆若干個穿透主慣性輪(9)輪體至后端面的圓形孔，每個 圓形孔內(nèi)徑的中心線距主軸(22)的中心線數(shù)值相等，每個圓形孔內(nèi)徑 分別與兩個副軸軸承(21)的外徑固定連接。每兩個副軸軸承(21)的 內(nèi)徑分別與一根穿透主慣性輪(9)輪體的副軸(11)的外徑中部固定連 接形成主慣性輪(9)的副軸群。主慣性輪(9)的輪體兩端面與若干個 副軸(11)外徑之間由副軸油封(8)密封。主慣性輪(9)輪體的外緣 開有一個油面定位孔，通過油面定位孔向主慣性輪(9)內(nèi)部空心加層注 入2/3容量的流動實物體(7)，定位孔用螺絲(10)固緊封閉。每根副 軸(11)伸出主慣性輪(9)輪體外兩側(cè)的軸徑都穿過一個或者多個副慣 性輪(6)的中心孔并與中心孔內(nèi)徑固定連接形成若干個副慣性輪(6) 的可轉(zhuǎn)動分系統(tǒng)。上述的副慣性輪(6)是一個由金屬材料制成的內(nèi)部具 有空心加層的輪外緣是單銳角的圓形輪，副慣性輪(6)端面上開有注油 孔，通過注油孔向副慣性輪(6)內(nèi)部空心加層注入2/3容量的流動實物 體(7)，注油孔用螺絲固緊封閉。圖中若干根副軸(11)的兩端軸外徑 分別穿過一個驅(qū)動齒輪(12)的中心孔并與驅(qū)動齒輪(12)中心孔的內(nèi) 徑固定連接，若干根副軸(11)的兩軸端外徑固定連接副軸固定螺帽(13)。 由主軸(22)、主慣性輪(9)、若干個副軸軸承(21)、若干根副軸(11)、 若干個副慣性輪(6)、若干個驅(qū)動齒輪(12)組裝而成的可轉(zhuǎn)動系統(tǒng)縱 向置放于機殼(23)內(nèi)。設(shè)計要求主軸(22)的長度大于機殼(23)的 長度，伸出機殼(23)外的主軸(22)的兩側(cè)軸外徑分別與前端面蓋(4)、 后端面蓋(14)內(nèi)側(cè)固定連接的傳動齒輪(19)中心孔內(nèi)的軸承(24) 內(nèi)徑以及前端面蓋(4)、后端面蓋(14)中心孔內(nèi)的軸承(17)內(nèi)徑固 定連接。若干個驅(qū)動齒輪(12)通過與前端面蓋(4)、后端面蓋(14) 內(nèi)側(cè)上固定的傳動齒輪(19)嚙合實現(xiàn)動力連接。前端面蓋(4)、后端 面蓋(14)與機殼(23)之間由螺絲(5)固定連接。伸出機殼(23)的 主軸(22)前端軸外徑固定的輸入法蘭盤(1)與外界動力源輸出軸固定 連接，伸出機殼(23)的主軸(22)后端軸外徑固定的輸出法蘭盤(16) 與負載輸入軸固定連接。前端面蓋(4)、后端面蓋(14)中心部位外側(cè) 固定主軸油封(2)，主軸油封(2)的內(nèi)徑與主軸(22)的外徑滑動接觸。 圖中的電動機油泵(18)由螺絲固定在后端面蓋(14)外側(cè)底部，電動 機油泵(18)的機油管(20)由螺絲固定在機殼(23)殼體內(nèi)側(cè)底部， 機殼(23)殼體內(nèi)側(cè)底部加注潤滑油的液面高度不得接觸若干個副慣性 輪(6)。由主軸(22)、主慣性輪(9)、若干個副軸軸承(21)、若干個 副軸(11)、若干個副慣性輪(6)、若干個驅(qū)動齒輪(12)組裝而成的可 轉(zhuǎn)動系統(tǒng)與機殼(23)殼體內(nèi)側(cè)之間留有適當?shù)拈g隙能夠保持可轉(zhuǎn)動系 統(tǒng)自由轉(zhuǎn)動。當外界動力源驅(qū)動主軸(22)轉(zhuǎn)動時應(yīng)接通電源啟動電動 機油泵(18)，電動機油泵(18)通過機油管(20)進口吸入機殼(23) 內(nèi)側(cè)底部加注的潤滑油并由機油管(20)出口直接噴射到若干個驅(qū)動齒 輪(12)的齒面上。本實用新型一種單銳角輪外緣慣性輪的慣性儲能機械裝置實施例的 底座(25)是900mmX800mmX80mm的長方形槽鋼架，實施例的機殼 (23)是鋼板制成的空心圓筒形殼體，外直徑①-500mm，內(nèi)直徑O =498mm，長度L=308mm，機殼(23)外徑的底部與底座(25)的上部 用電焊固定連接。選擇lmm的鋼板制作機殼并不僅僅為了回收潤滑機 油，重要的是為預(yù)防慣性輪失控解體發(fā)生的安全事故。實施例的主軸(22) 最大直徑3^32mm，長度L=458mm。實施例的主慣性輪(9)的直徑① =404mm，長度L=70mm，質(zhì)量M=12.80kg (主慣性輪和若干個副慣性輪 的總質(zhì)量)，數(shù)量為1個，由于主慣性輪直徑數(shù)值的大小與主慣性輪轉(zhuǎn)動 慣量數(shù)值的大小成正比，因此可根據(jù)負載需要適當?shù)募哟笾鲬T性輪直徑 數(shù)值。實施例的若干個副慣性輪(6)的直徑d^l48mm，長度L=30mm， 質(zhì)量]VK3.895kg，數(shù)量為2個，因為副慣性輪(6)的角速度數(shù)值的大小
與轉(zhuǎn)動動能數(shù)值的大小成正比，適當縮小若干個驅(qū)動齒輪(12)的外徑 數(shù)值可使副慣性輪(6)獲得相對大的角速度，所以實施例的2個驅(qū)動齒 輪(12)的外徑d^65mm，齒數(shù)為42齒。實施例的1個傳動齒輪(19) 外徑數(shù)值的選擇根據(jù)主慣性輪(9)的直徑數(shù)值大小確定，1個傳動齒輪(19)外徑0^195mm，齒數(shù)為128齒，驅(qū)動齒輪(12)與傳動齒輪(19) 的轉(zhuǎn)速比約為3 : 1。外界動力源功率為1.5kw的兩相電動機，電動機轉(zhuǎn) 速為1450轉(zhuǎn)/分。電動機驅(qū)動實施例的主軸(22)轉(zhuǎn)動從而帶動主慣性 輪(9)繞主軸(22)中心轉(zhuǎn)動，2根副軸(11)、 2個副慣性輪(6)、 2 個驅(qū)動齒輪(12)跟隨主慣性輪(9)繞主軸(22)中心轉(zhuǎn)動。此時，2 個副慣性輪(6)作為主慣性輪的一部分獲得第一個轉(zhuǎn)動角速度分量c^ 形成第一次慣性儲能。由于2個驅(qū)動齒輪(12)與傳動齒輪(19)的嚙 合，主軸(22)通過傳動齒輪(19)將驅(qū)動力傳遞給2個驅(qū)動齒輪(12)， 2個驅(qū)動齒輪(12)繞傳動齒輪(19)的轉(zhuǎn)動帶動2個副慣性輪(6)繞 2根副軸(11)中心轉(zhuǎn)動，這樣，2個副慣性輪(6)本身獲得第二個角 速度分量"2形成第二次慣性儲能。于是，本實用新型一種單銳角輪外緣 慣性輪的慣性儲能機械裝置實施例的主慣性輪(9)和2個副慣性輪(6) 的角速度產(chǎn)生疊加效應(yīng)"汁"2。在主慣性輪(9)和2個副慣性輪(6) 的轉(zhuǎn)動角速度逐漸增大時，2個副慣性輪(6)的轉(zhuǎn)動角速度數(shù)值始終大 于主慣性輪(9)的轉(zhuǎn)動角速度數(shù)值，主慣性輪(9)和2個副慣性輪(6) 空心加層內(nèi)的流動實物體(7)——潤滑油受慣性離心力作用都能夠均勻 分布在空心加層內(nèi)圓周邊緣自動調(diào)節(jié)動平衡，使主慣性輪(9)和2個副 慣性輪(6)平穩(wěn)加速轉(zhuǎn)動。當本實用新型實施例中的主慣性輪(9)的 轉(zhuǎn)動速度達到1450轉(zhuǎn)/分時其角速度"1=48.3 m弧度/秒;2個副慣性輪(6) 的轉(zhuǎn)動速度達到4350轉(zhuǎn)/分其角速度"2=145 n弧度/秒。主慣性輪(9) 和2個副慣性輪(6)的角速度之和o^+"2-193.3兀弧度/秒。主慣性輪(9)和2個副慣性輪(6)的角速度之和數(shù)值的增大導(dǎo)致主慣性輪(9) 和2個副慣性輪(6)的轉(zhuǎn)動動能數(shù)值增大，主慣性輪(9)和2個副慣 性輪(6)的總動能Et可由以下公式求得 Et=l/2 LX (0 + 1/2 I2X "22 (式中L為主慣性輪(9)的轉(zhuǎn)動慣量，c^為主慣性輪(9)的角速 度，12為2個副慣性輪(6)的轉(zhuǎn)動慣量，"2為2個副慣性輪(6)的角 速度)。2個副慣性輪(6)隨主慣性輪(9)繞主軸(22)中心公轉(zhuǎn)穿過空氣 流體會產(chǎn)生空氣摩擦阻力F，空氣摩擦阻力F與2個副慣性輪(6)公轉(zhuǎn) 線速度速率的平方成正比，因此F=l/2 CdApV2
(C。為阻力系數(shù)等于0.45， A為2個副慣性輪(6)的迎風(fēng)截面積， P為空氣的密度等于1.2X10—3g*Cm—3 ， V2為主慣性輪(9)輪外緣的轉(zhuǎn) 動線速度)。由于本實用新型實施例中2個副慣性輪(6)的迎風(fēng)截面積A 小于對比文件《一種雙速疊加效應(yīng)的約束流體慣性蓄能動力補償裝置》 中的2個副慣性輪(6)的迎風(fēng)截面積A,所以，本實用新型實施例中2 個副慣性輪(6)的空氣摩擦阻力F〈F工(Fi為一種雙速疊加效應(yīng)的約束流 體慣性蓄能動力補償裝置中的2個副慣性輪(6)的空氣摩擦阻力)。因 此，本實用新型實施例的若干個副慣性輪(6)在角速度疊加轉(zhuǎn)動中產(chǎn)生 的空氣摩擦阻力數(shù)值小、儲能效率高。本實用新型實施例中的主慣性輪(9)和2個副慣性輪(6)的總動 能Et通過2個驅(qū)動齒輪(12)與傳動齒輪(19)的嚙合最終傳遞給主軸 (22)，當本實用新型實施例中的外界動力源——1.5kw的兩相電動機關(guān) 閉電源電路后，主軸(22)軸端的輸出法蘭盤(16)經(jīng)減速后向與其相 連接的負載主軸輸出動能Et。本實用新型實施例中的若干個副慣性輪(6)采用單銳角輪外緣慣性 輪的幾何外形構(gòu)造，所得到的有益效果是減小了若干個副慣性輪(6)在 雙速疊加轉(zhuǎn)動運行中產(chǎn)生的空氣摩擦阻力數(shù)值，從而可實現(xiàn)提高若干個 副慣性輪(6)儲能效率的理想。本實用新型一種單銳角輪外緣慣性輪的慣性儲能機械裝置可以匹配 安裝到農(nóng)機工具、汽車、船舶等的動力源與負載之間作為動力補償裝置， 也可以安裝在風(fēng)力發(fā)電機的風(fēng)葉輪軸與發(fā)電機之間作為風(fēng)速穩(wěn)定器，還 可以安裝在發(fā)電機與電動機之間作為慣性儲能發(fā)電機組，集合批量的百 噸級慣性儲能發(fā)電機組配備熱能發(fā)電廠可滿足發(fā)電廠的用電低谷儲能。
權(quán)利要求1. 一種單銳角輪外緣慣性輪的慣性儲能機械裝置包括輸入法蘭盤(1)、主軸油封(2)、前固定拴(3)、前端面蓋(4)、固定螺絲(5)、若干個副慣性輪(6)、流動實物體(7)、副軸油封(8)、主慣性輪(9)、油面定位孔螺絲(10)、若干個副軸(11)、若干個驅(qū)動齒輪(12)、副軸固定螺帽(13)、后端面蓋(14)、后固定拴(15)、輸出法蘭盤(16)、主軸軸承(17)、電動機油泵(18)、傳動齒輪(19)、機油管(20)、副軸軸承(21)、主軸(22)、機殼(23)、導(dǎo)向軸承(24)、底座(25)，其特征在于上述底座(25)的上部與機殼(23)的外徑底部固定連接，上述的前端面蓋(4)、后端面蓋(14)中心孔的內(nèi)徑分別與主軸軸承(17)的外徑固定連接，前端面蓋(4)、后端面蓋(14)內(nèi)側(cè)分別由若干個固定拴(3)、(15)固定連接一個不轉(zhuǎn)動的傳動齒輪(19)，傳動齒輪(19)中心孔內(nèi)徑與導(dǎo)向軸承(24)的外徑固定連接，上述的主軸(22)穿過主慣性輪(9)中心孔其軸外徑中部與主慣性輪(9)的中心孔內(nèi)徑固定連接，上述的主慣性輪(9)的前端面靠近輪體外緣的部位間隔均等角度沿軸縱向鉆有若干個穿透主慣性輪(9)輪體至后端面的圓形孔，每個圓形孔內(nèi)徑分別與兩個副軸軸承(21)的外徑固定連接，每兩個副軸軸承(21)的內(nèi)徑分別與一根穿透主慣性輪(9)輪體的副軸(11)的外徑中部固定連接，主慣性輪(9)的輪體兩端面與副軸(11)的外徑之間由副軸油封(8)密封，主慣性輪(9)內(nèi)部空心加層由螺絲(10)封閉有可流動的實物體(7)，上述的若干個副軸(11)伸出主慣性輪(9)輪體兩側(cè)外的軸徑都穿過一個副慣性輪(6)的中心孔并與副慣性輪(6)的中心孔內(nèi)徑固定連接，上述的若干個副慣性輪(6)是內(nèi)部具有空心加層的圓形輪，空心加層內(nèi)封閉有可流動的實物體(7)，上述的若干個副軸(11)的兩端軸外徑分別穿過一個驅(qū)動齒輪(12)的中心孔并與驅(qū)動齒輪(12)中心孔的內(nèi)徑固定連接，若干個副軸(11)的兩軸端外徑固定連接副軸固定螺帽(13)，主軸(22)伸出機殼(23)殼體外的兩側(cè)軸外徑分別與前端面蓋(4)、后端面蓋(14)內(nèi)側(cè)固定連接的傳動齒輪(19)中心孔內(nèi)固定的軸承(24)的內(nèi)徑以及前端面蓋(4)、后端面蓋(14)中心孔內(nèi)固定的軸承(17)的內(nèi)徑固定連接，上述的若干個驅(qū)動齒輪(12)通過與不轉(zhuǎn)動的傳動齒輪(19)嚙合實現(xiàn)動力連接，前端面蓋(4)、后端面蓋(14)與機殼(23)之間由螺絲(5)固定連接，伸出機殼(23)殼體的主軸(22)外徑前端固定的輸入法蘭盤(1)與外界動力源輸出軸固定連接，伸出機殼(23)殼體的主軸(22)外徑后端固定的輸出法蘭盤(16)與負載輸入軸固定連接，前端面蓋(4)、后端面蓋(14)中心部位外側(cè)固定主軸油封(2)，主軸油封(2)的內(nèi)徑與主軸(22)的外徑滑動接觸，電動機油泵(18)由螺絲固定在后端面蓋(14)外側(cè)底部，電動機油泵(18)的機油管(20)由螺絲固定在機殼(23)殼體內(nèi)側(cè)底部，機殼(23)殼體內(nèi)側(cè)底部加注的潤滑油液面高度不接觸若干個副慣性輪(6)，若干個副慣性輪(6)與機殼(23)殼體內(nèi)側(cè)之間留有適當?shù)拈g隙，接通電源啟動電動機油泵(18)由機油管(20)進口吸入潤滑油并通過機油管(20)出口直接噴射到若干個驅(qū)動齒輪(12)的齒面上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單銳角輪外緣慣性輪的慣性儲能機械 裝置，其特征在于所述的若干個副慣性輪(6)是外輪緣為單銳角幾何 外形構(gòu)造的圓形輪。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單銳角輪外緣慣性輪的慣性儲能機械 裝置，其特征在于所述的若干根副軸(11)的徑向上分別固定有若干 個副慣性輪(6)。
專利摘要一種單銳角輪外緣慣性輪的慣性儲能機械裝置主要包括底座、機殼、主軸、主慣性輪流動實物體傳動齒輪、副軸、副慣性輪、驅(qū)動齒輪、流動實物體、前后端面蓋、軸承，底座上部與機殼底部連接，前、后端面蓋中心孔分別連接軸承，前、后端面蓋內(nèi)側(cè)分別固定中心孔內(nèi)有軸承的傳動齒輪，主軸中部與主慣性輪中心孔連接，主慣性輪端面間隔均等角度開的縱向孔內(nèi)分別由軸承固定若干個副軸，加層內(nèi)封閉流動實物體，若干個副軸的兩側(cè)與副慣性輪、驅(qū)動齒輪的中心孔連接，副慣性輪外緣是單銳角的幾何外形構(gòu)造，主軸兩側(cè)外徑分別與傳動齒輪軸承的內(nèi)徑以及主軸軸承的內(nèi)徑連接，驅(qū)動齒輪與傳動齒輪嚙合，前、后端面蓋由螺絲固定在機殼兩端，本實用新型用于動力源與負載之間作為慣性動力補償裝置。
文檔編號F16F15/16GK201215156SQ20082011934
公開日2009年4月1日 申請日期2008年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月16日
發(fā)明者董長軍 申請人:董長軍