一種高速飛輪、飛輪組及自動(dòng)離合機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種高速飛輪、飛輪組及自動(dòng)離合機(jī)構(gòu)。其中一種高速飛輪，其特征在于：包括飛輪（2），所述飛輪（2）厚度從飛輪（2）中心沿半徑至外緣遞減，所述飛輪（2）外緣中部設(shè)置有凹槽（9）。本實(shí)用新型有別于傳統(tǒng)的飛輪結(jié)構(gòu)形式及結(jié)合、脫開方式，在實(shí)現(xiàn)大慣量同時(shí)降低質(zhì)量，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)飛輪組自動(dòng)離合，尤其在高速及高效的場(chǎng)合效果明顯。
【專利說明】一種高速飛輪、飛輪組及自動(dòng)離合機(jī)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種高速飛輪、飛輪組及自動(dòng)離合機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]通常飛輪結(jié)構(gòu)為圓餅狀，在轉(zhuǎn)速一定時(shí)，其心部應(yīng)力最大，外緣應(yīng)力最小，這主要由于飛輪每一處離心應(yīng)力都要由飛輪心部承受，當(dāng)直徑與寬度確定的情況下，也就是目標(biāo)值轉(zhuǎn)動(dòng)慣量確定的情況下，轉(zhuǎn)速越高心部應(yīng)力越大，如果超出許應(yīng)應(yīng)力的話，就不得不降低飛輪直徑，降低飛輪直徑固然能降低離心應(yīng)力，但同時(shí)也降低飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，因?yàn)樗鼈兌加谥睆降钠椒接嘘P(guān)，為彌補(bǔ)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量減少同時(shí)滿足許應(yīng)應(yīng)力，就要加大飛輪寬度，研究表明圓餅狀這種飛輪結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)速越高飛輪的寬度增加越大，飛輪的重量也越大。高速飛輪加減重孔會(huì)使減重孔周圍形成很大的應(yīng)力集中，靠提高材質(zhì)會(huì)得不償失，同時(shí)減重孔在高速情況下增大風(fēng)阻，不利于蓄能利用。由此可見，飛輪結(jié)構(gòu)為圓餅狀其使用有一定局限性，適宜于低速，在高速情況下使用時(shí)顯得笨重。另外在高速時(shí)，飛輪軸不能太細(xì)，否則易形成軸的共振，但太粗時(shí)軸承不易選擇，由此可見高速飛輪的設(shè)計(jì)與低速飛輪的設(shè)計(jì)差別很大。隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，飛輪用于高速的場(chǎng)合越來越多，高速時(shí)飛輪的離心應(yīng)力影響飛輪設(shè)計(jì)的比重很大，此時(shí)傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式如圓餅狀、加減重孔等形式實(shí)現(xiàn)大慣量同時(shí)降低質(zhì)量比較困難。
[0003]傳統(tǒng)飛輪結(jié)合形成飛輪組時(shí)，飛輪之間一般采用螺栓連接，特別是對(duì)于大型飛輪由于連接螺栓較多，當(dāng)飛輪組的慣量要求變化時(shí)，飛輪連接或脫開時(shí)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，工作效率低下，另外飛輪上由于有螺栓孔，在高速時(shí)螺栓孔形成應(yīng)力集中，因此這種飛輪連接形式也不適于高速場(chǎng)合。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種高速飛輪、飛輪組及自動(dòng)離合機(jī)構(gòu)，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:一種高速飛輪，其特征在于:
[0006]包括飛輪，所述飛輪厚度從飛輪中心沿半徑至外緣遞減，所述飛輪外緣中部設(shè)置有凹槽。
[0007]所述飛輪沿半徑的剖面所呈梯形的梯形斜度為7° ；
[0008]所述飛輪軸直徑為dl，飛輪的內(nèi)孔直徑為d2，飛輪的裝軸承處直徑為d3，凹槽寬度為b,飛輪外緣寬度為B,飛輪外徑為Dl,凹槽內(nèi)徑為D2,其關(guān)系為:
[0009]d2=dl+5mm, d3 ≥ 2d2, b=0.4B, D2=0.6D1。
[0010]一種利用上述高速飛輪的飛輪組，包括飛輪軸承、多個(gè)串聯(lián)的飛輪、滑套、飛輪軸、箱體、內(nèi)齒和外齒；其中，所述飛輪通過飛輪軸承支撐于箱體內(nèi)，飛輪軸從多個(gè)串聯(lián)的飛輪的中心孔中穿過，滑套設(shè)置于飛輪軸上，滑套上的外齒與飛輪上的內(nèi)齒相連。
[0011]所述滑套通過設(shè)置于其上的內(nèi)花鍵與設(shè)置于飛輪軸上的外花鍵相連。
[0012]一種利用上述的高速飛輪和上述的飛輪組的自動(dòng)離合機(jī)構(gòu)，其特征在于:[0013]包括環(huán)行槽、氣缸、撥叉和撥叉軸；其中，
[0014]所述撥叉設(shè)置于滑套中的環(huán)行槽內(nèi)并與撥叉軸相連，氣缸與撥叉軸相連，氣缸與撥叉軸均設(shè)置于箱體(8)上。
[0015]本實(shí)用新型的技術(shù)效果為:
[0016]本實(shí)用新型有別于傳統(tǒng)的飛輪結(jié)構(gòu)形式及結(jié)合、脫開方式，在實(shí)現(xiàn)大慣量同時(shí)降低質(zhì)量，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)飛輪組自動(dòng)離合，尤其在高速及高效的場(chǎng)合效果明顯。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型剖視圖，飛輪與飛輪軸處于結(jié)合狀態(tài)；
[0018]圖2是本實(shí)用新型飛輪與飛輪軸處于脫開狀態(tài)圖；
[0019]圖3是本實(shí)用新型自動(dòng)離合裝置剖視圖；
[0020]圖4是本實(shí)用新型剖視圖局部放大圖。
[0021]附圖標(biāo)記為:
[0022]I一飛輪軸承，2—飛輪，3—滑套，4一飛輪軸，5—?dú)飧祝?—撥叉，7—撥叉軸，8—箱體，9 一凹槽，10 —內(nèi)齒，11 一外花鍵，12—環(huán)行槽，13—內(nèi)花鍵，14 一外齒。
【具體實(shí)施方式】
[0023]本實(shí)用新型屬于基 礎(chǔ)部件，可用于需要用高速飛輪作為蓄能的各個(gè)領(lǐng)域。本實(shí)用新型屬于高速飛輪組的飛輪 結(jié)構(gòu)形式及自動(dòng)離合機(jī)構(gòu)，主要用于要求具有高速(一般外緣速度≥120m/s )、大慣量和低質(zhì)量及要求自動(dòng)離合場(chǎng)合。
[0024]參見圖1至圖4，本實(shí)用新型涉及的一種高速飛輪、飛輪組及自動(dòng)離合機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)為:
[0025]一種高速飛輪，包括飛輪2，所述飛輪2厚度從飛輪2中心沿半徑至外緣遞減，飛輪2沿半徑的剖面呈梯形，所述飛輪2外緣中部設(shè)置有凹槽9。
[0026]本實(shí)用新型高速飛輪中的飛輪2沿半徑的剖面所呈梯形的梯形斜度具體可為7° ；所述飛輪軸直徑為dl，飛輪的內(nèi)孔直徑為d2，飛輪的裝軸承處直徑為d3，凹槽寬度為b，飛輪外緣寬度為B，飛輪外徑為D1，凹槽內(nèi)徑為D2，其關(guān)系為:d2=dl+5mm，d3≥2d2，b=0.4B，D2=0.6D1。即飛輪2的內(nèi)孔直徑d2等于飛輪軸4直徑dl加5mm，飛輪2的裝軸承處直徑d3大于等于2倍d2，凹槽9寬度b等于0.4倍飛輪外緣寬度B，凹槽9內(nèi)徑D2等于0.6倍飛輪2外徑Dl。
[0027]一種利用上述高速飛輪的飛輪組，包括飛輪軸承1、多個(gè)串聯(lián)的飛輪2、滑套3、飛輪軸4、箱體8、內(nèi)齒10和外齒14 ;其中，所述飛輪2通過飛輪軸承I支撐于箱體8內(nèi)，飛輪軸4從多個(gè)串聯(lián)的飛輪2的中心孔中穿過，滑套3設(shè)置于飛輪軸4上，滑套3上的外齒14與飛輪2上的內(nèi)齒10相連。
[0028]本實(shí)用新型飛輪組中的滑套3具體可通過設(shè)置于其上的內(nèi)花鍵13與設(shè)置于飛輪軸4上的外花鍵11相連。
[0029]一種利用上述高速飛輪和飛輪組的自動(dòng)離合機(jī)構(gòu)，包括環(huán)行槽12、氣缸5、撥叉6和撥叉軸7 ;其中，所述撥叉6設(shè)置于滑套3中的環(huán)行槽12內(nèi)并與撥叉軸7相連，氣缸5與撥叉軸7相連，氣缸5與撥叉軸7均設(shè)置于箱體8上。[0030]由于飛輪2的應(yīng)力分布是心部大沿半徑到外緣遞減，因此將飛輪2沿半徑的剖面設(shè)計(jì)成梯形，也就是心部尺寸最寬沿半徑到外緣遞減；另外由于飛輪2的應(yīng)力心部的中部最大，因此將飛輪2中部外緣部分去除形成凹槽9，使得飛輪2沿半徑的剖面成為馬鞍形，通過以上重新設(shè)計(jì)就形成一種有別于傳統(tǒng)的飛輪結(jié)構(gòu)形式，這種形式與圓餅狀飛輪相比主要是改變了飛輪的應(yīng)力分布，使心部的應(yīng)力大幅降低，因此飛輪2直徑可以加大，從而實(shí)現(xiàn)飛輪具有大慣量同時(shí)降低質(zhì)量的目的，使得高速飛輪2的造價(jià)降低。
[0031]為提高飛輪軸4的剛性，將飛輪2用飛輪軸承I單獨(dú)支撐，飛輪2開中心孔將飛輪軸4從孔中穿過，使得飛輪軸4不承擔(dān)飛輪2重量，只承擔(dān)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩，這就使飛輪軸的剛性大幅提高，減少了軸的共振的發(fā)生，飛輪軸軸承也易選擇。
[0032]為使飛輪2能夠快速連接或脫開，氣缸5與撥叉軸7均裝在箱體8上，氣缸5與撥叉軸7相連，撥叉軸7上裝有撥叉6，撥叉6裝在滑套3的環(huán)行槽12內(nèi)，滑套3 —邊與飛輪2相連，一邊與飛輪軸4相連。當(dāng)需要飛輪2與飛輪軸4結(jié)合時(shí)，氣缸推動(dòng)撥叉軸7旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)撥叉6旋轉(zhuǎn)，由于撥叉6在滑套3的環(huán)行槽12內(nèi)，所以可推動(dòng)滑套3移動(dòng)(滑套3上帶有內(nèi)花鍵13與飛輪軸4上外花鍵11相聯(lián))，直至滑套3上的外齒14與飛輪上的內(nèi)齒10相聯(lián)，這時(shí)飛輪與飛輪軸處于結(jié)合狀態(tài)，飛輪軸4帶動(dòng)飛輪2旋轉(zhuǎn)。
[0033]當(dāng)需要飛輪2與飛輪軸4脫開時(shí)，氣缸推動(dòng)撥叉軸7旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)撥叉6旋轉(zhuǎn)，推動(dòng)滑套3移動(dòng)，直至滑套3上的外齒14與飛輪2上的內(nèi)齒10脫開，這時(shí)飛輪2與飛輪軸4處于脫開狀態(tài)，飛輪軸4轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)飛輪2靜止。按照這種方式將飛輪串聯(lián)，可實(shí)現(xiàn)任意結(jié)合或脫開一個(gè)或多個(gè)飛輪，這樣就能形成可變慣量的飛輪組。
[0034]對(duì)于飛輪應(yīng)按圖1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，按照飛輪所要求的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和轉(zhuǎn)速進(jìn)行有限元強(qiáng)度分析確定材質(zhì)，材料必須采用鍛件，制造時(shí)必須進(jìn)行無損探傷并進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)。
[0035]本實(shí)施例沒有詳細(xì)敘述的部件和結(jié)構(gòu)屬本行業(yè)的公知部件和常用結(jié)構(gòu)或常用手段，這里不一一敘述。
【權(quán)利要求】
1.一種高速飛輪，其特征在于:包括飛輪(2)，所述飛輪(2)厚度從飛輪(2)中心沿半徑至外緣遞減，所述飛輪(2)外緣中部設(shè)置有凹槽(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高速飛輪，其特征在于:所述飛輪(2)沿半徑的剖面所呈梯形的梯形斜度為V ;所述飛輪軸直徑為dl，飛輪的內(nèi)孔直徑為d2，飛輪的裝軸承處直徑為d3，凹槽寬度為b，飛輪外緣寬度為B，飛輪外徑為D1，凹槽內(nèi)徑為D2，其關(guān)系為:d2=dl+5mm，d3 ≥ 2d2, b=0.4B, D2=0.6D1。
3.一種利用如權(quán)利要求1或2所述高速飛輪的飛輪組，其特征在于:包括飛輪軸承(I)、多個(gè)串聯(lián)的飛輪(2)、滑套(3)、飛輪軸(4)、箱體(8)、內(nèi)齒(10)和外齒(14);其中，所述飛輪(2)通過飛輪軸承(I)支撐于箱體(8)內(nèi)，飛輪軸(4)從多個(gè)串聯(lián)的飛輪(2)的中心孔中穿過，滑套(3)設(shè)置于飛輪軸(4)上，滑套(3)上的外齒(14)與飛輪(2)上的內(nèi)齒(10)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述飛輪組，其特征在于:所述滑套(3)通過設(shè)置于其上的內(nèi)花鍵(13)與設(shè)置于飛輪軸(4)上的外花鍵(11)相連。
5.一種利用如權(quán)利要求1或2所述高速飛輪和權(quán)利要求3所述飛輪組的自動(dòng)離合機(jī)構(gòu)，其特征在于:包括環(huán)行槽(12)、氣缸(5)、撥叉(6)和撥叉軸(7);其中，所述撥叉(6)設(shè)置于滑套(3)中的環(huán)行槽(12)內(nèi)并與撥叉軸(7)相連，氣缸(5)與撥叉軸(7)相連，氣缸(5)與撥叉軸(7 )均設(shè)置于箱體(8 )上。
【文檔編號(hào)】F16D25/12GK203614657SQ201320671531
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2013年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月29日
【發(fā)明者】張廣勇, 胡覺凡, 李衛(wèi)東, 彭磊, 韓建平, 惠雪亮 申請(qǐng)人:中國重型機(jī)械研究院股份公司