CN1088164C - 扭转及平移振动去除装置 - Google Patents

Abstract

一种扭转振动及平移振动去除装置(34)或平衡装置包括至少一个环形扭转振动阻尼块(42)和多个平移振动补偿块(50)的组合。环形扭转振动阻尼块(42)可装在一壳体中的环形槽(46)中，以能在平衡装置(34)中自由移动。环形扭转振动阻尼块(42)也可设有一容置平移振动补偿块(50)的环形槽(46)。补偿块(50)在扭转振动阻尼块(42)的环形槽(46)中自由移动，从而在平衡装置(34)旋转过程中，补偿块(50)在阻尼块(42)的环形槽(46)内移动，以在环形扭转振动阻尼块在第一中空空间中转动时采取一减少平移振动的位置，从而减少扭转振动。

Description

扭转及平移振动去除装置

发明领域

本发明一般地涉及平衡装置和振动阻尼装置。具体地说，本发明涉及一种设计来用于同时去除扭转及平移振动的组合的扭转及平移振动去除装置。

发明背景

旋转***例如旋转轴经常会受到扭转振动和平移振动。一般来说，扭转振动是指引起旋转件(例如旋转轴)绕其中心纵向轴线振荡转动的振动。另一方面，平移振动一般是指引起旋转件在与其中心纵向轴线垂直方向移动的振动。

扭转振动及平移振动在各种不同***如用于汽车、喷气式飞机的发动机及类似物中均有出现。例如，在发动机的情况下，可认为扭转振动和平移振动是由构成发动机的各个部分的滑动块和旋转块的运动引起的。这些块包括活塞、连杆、曲柄及类似物。除滑动块和旋转块的运动外，这些汽缸在发动机运行过程中的燃烧过程会引起扭转振动及平移振动。

为了减少扭转振动，过去曾提出过采用不转动的粘性扭转阻尼装置。图1示出装在一皮带盘上的这样一种不转动的粘性扭转阻尼装置。皮带盘30可旋转地由一轴31驱动并设有一包含有一圆盘阻尼块32的圆柱腔。该皮带盘30的圆柱腔的内壁与该阻尼块32的外表面之间的空间限定了一剪切空隙，该剪切空隙通常填充有一被选用的适当的粘性流体，以在皮带盘30的惯量与阻尼块32的惯量的比值给定情况下使扭转阻尼最大化。发生在皮带盘30与阻尼块32之间的剪切空隙中的剪切阻尼的量取决于空间的大小、流体的粘性以及皮带盘与阻尼块之间的相对转速。

虽然上述不转动的粘性扭转阻尼装置能够抵销一些扭转振动，但还存在许多缺点和不足。一方面，该不转动的粘性扭转阻尼装置并非设计来针对在垂直于旋转轴的中心纵向轴线的方向上、由该旋转轴的运动引起的平移振动。其结果则是在***中仍存有一能对***运转、性能和寿命产生不利影响的不平衡状态。

与此同时，也需要有一种同时去除平移及扭转振动的装置，这种装置尺寸较小、设计紧凑，以便能用于现有机器和***。

发明概况

本发明提供一种组合的扭转及平移振动去除装置，这种装置特别适用于同时去除旋转元件例如转轴中的扭转振动和平移振动。按照本发明的平衡装置就能通过尺寸较小而紧凑的设计来实现这些结果。因此，本发明能将现有的机器和***装备成可去除扭转及平移振动的方式。按照本发明的平衡装置能设计成适于装在旋转件上的装置。或者，如果空间允许，也可对该旋转件本身加以修改以实施具体描述如下的本发明的特征。

按照本发明的一个方面，扭转振动和平移振动去除装置包括：装有沿至少一侧开放的环形槽的壳体，与该壳体固定、以使一侧关闭并限定与外部密封的环形中空内部的罩盖，以及用于将壳体安装在该旋转件上的装置。一环形扭转振动阻尼块位于中空内部中，该环形扭转振动阻尼块具有尺寸小于界定该中空内部的内壁表面的外周表面，故在该环形扭转振动阻尼块的外周表面与该中空内部的内壁表面之间存在剪切空隙。其特征在于，该环形扭转振动阻尼块设有至少一个环形槽，并且在该中空内部中装有粘性流体。在该环形扭转振动阻尼块的环形槽内装有多个平移振动补偿块。该平移振动补偿块可在环形扭转振动阻尼块的环形槽内自由移动，从而在扭转及平移振动去除装置旋转过程中，该平移振动补偿块在环形扭转振动阻尼块的环形槽内移动，以在扭转振动阻尼块在中空内部中转动时采取减少旋转件中的平移振动的位置，从而减少扭转振动。

按照本发明的另一方面，扭转振动和平移振动去除装置包括：具有中空内部的本体；装在本体中空内部的环形扭转振动阻尼块，该扭转振动阻尼块装有至少一个环形槽，在本体中空内部的粘性流体；其特点是还包括多个装在扭转振动阻尼块的环形槽内并以单环排列的平移振动补偿块。该多个平移振动补偿块可在环形扭转振动阻尼块的环形槽内自由移动，从而在本体旋转过程中，该平移振动补偿块在环形扭转振动阻尼块的环形槽内移动，以在扭转振动阻尼块在中空内部中转动时采取减少平移振动的位置，从而减少扭转振动。

按照本发明的另一实施例，扭转振动和平移振动去除装置包括：具有中空内部的本体，环形扭转振动阻尼块，装在该第一中空空间中的粘性流体；装在第二中空空间中的平移振动补偿块最好配置成单环排。该多个平移振动补偿块可在第二中空空间中自由移动，从而在本体旋转过程中，该平移振动补偿块在第二中空空间内移动，以在环形扭转振动阻尼块在第一中空空间中转动时采取减少平移振动的位置，从而减少扭转振动，该本体具有第一和第二中空空间，该第一和第二中空空间通过本体的壁部隔开；该环形扭转振动阻尼块装在该第一中空空间中；以及多个装在该第二中空空间中的平移振动补偿块。该第一中空空间的尺寸大于该扭转振动阻尼块，从而在扭转振动阻尼块的外周与界定第一中空空间的本体的内壁表面之间存在剪切空隙。

附图简单说明

图1为装有不转动粘性阻尼装置的皮带盘的的横截面图；

图2为表示安装在磁电机上的、按照本发明一实施例的扭转及平移振动去除装置的横截面图；

图3为沿图2中3-3线剖切的、图2所示扭转及平移振动去除装置的横截面图；

图4为装有一按照本发明的前平衡装置的磁电机曲柄轴组件的分解图；

图5为装有一按照本发明的后平衡装置的曲柄轴组件的分解图；

图6为装有一按照本发明的前和后平衡装置的双汽缸发动机的立体图；

图7为按照本发明另一实施例的扭转及平移振动去除装置的一部分的横截面图；

图8为按照本发明又一实施例的扭转及平移振动去除装置的一部分的横截面图；

图9为按照本发明另一实施例的扭转及平移振动去除装置的一部分的横截面图；

图10为按照本发明另一实施例的扭转及平移振动去除装置的一部分的横截面图；

图11为按照本发明又一实施例的扭转及平移振动去除装置的一部分的横截面图；

图12为按照本发明另一实施例的扭转及平移振动去除装置的一部分的横截面图；

图13为按照本发明又一实施例的扭转及平移振动去除装置的一部分的横截面图；

图14为按照本发明另一实施例的扭转及平移振动去除装置的一部分的横截面图；

图15为按照本发明又一实施例的扭转及平移振动去除装置的一部分的横截面图；

图16为按照本发明另一实施例的扭转及平移振动去除装置的一部分的横截面图；

图17为按照本发明又一实施例的扭转及平移振动去除装置的一部分的横截面图；

图18为按照本发明另一实施例的扭转及平移振动去除装置的一部分的横截面图。

本发明具体描述

本发明提供一种对旋转件如转轴之类中的扭转振动和平移振动同时进行补偿的平衡装置或振动去除装置。一般来说，平衡装置或振动去除装置包括至少一个扭转振动阻尼块和多个平移补偿块。该扭转振动阻尼块最好为圆柱、环形或圆盘形式，这种阻尼块对可能由各种来源例如内燃机活塞的燃烧引起的扭转振动进行补偿或去除。该扭转振动阻尼块可由提供所需重量等级的各种材料例如金属(如钢、不锈钢、碳化钨等)和陶瓷材料如氮化硅制成。该平移振动补偿块最好为球状、圆柱状重物或盘状重物形式，这种补偿块对可能由各种来源例如因推进器节距不均匀造成的质量不平衡、流体动力学不平衡或空气动力学不平衡引起的平移振动进行补偿或去除。这种补偿块也由提供所需重量等级的材料例如金属(如钢、不锈钢、碳化钨等)和陶瓷材料如氮化硅制成。以下对实施按照本发明的前述特点的各种平衡装置进行具体描述。

参照图2，按照本发明的平衡装置或扭转及平移振动去除装置34的一个实施例由一适于安装在旋转件如转轴上的盘状本体36组成。该盘状本体36包括一设有围绕壳体外周延伸的连续环形槽的壳体38。该环形槽的一侧向外部开放，罩盖40与壳体38紧固以关闭环形槽的开放侧，并在与外部密封的本体36内限定环状的中空内部。

环形扭转振动阻尼块42位于本体36的中空内部内。该环形扭转振动阻尼块42具有一尺寸小于界定该本体36的中空内部的内壁表面的外周表面，从而在该环形扭转振动阻尼块42的外周表面与该本体的中空内部的内壁表面之间存在剪切空隙44。在图3的横截面图中更清楚地示出这些剪切空隙44。扭转振动阻尼块42在壳体38内不转动，且无明显的径向运动。

扭转振动阻尼块42为整块的盘状件。如图2所示，该扭转振动阻尼块42设有连续环形槽46。该连续环形槽46形成在面对径向向内朝向平衡装置的纵向旋转轴线48的扭转振动阻尼块42的一侧。

在阻尼块42中的环形槽46内配置有多个平移振动补偿块50。在图2所示的实施例中，该平移振动补偿块50为圆球形式，尽管众所周知，该平移振动补偿块还可采取其它形式，例如圆柱或盘状的重量。

如图3所示，该平移振动补偿块50被配置成单环排。该平移振动补偿块50可在扭转振动阻尼块42中形成的环形槽46内***。环形槽46中的每个平移振动补偿块50的重量和尺寸较佳为相同或基本相同。用于实现平移振动补偿的补偿块50较佳为球状，尽管也可采用其它形状如圆柱形或盘状的补偿块。

界定环形槽46的扭转振动阻尼块42的内部表面最好加以硬化，以使平移振动补偿块50的滚动阻力为最小。较佳为整个环形槽46和形成于扭转振动阻尼块42的外周与界定本体36的中空内部的内壁表面之间的剪切空隙44灌注粘性流体。该粘性流体提供用于平移振动补偿块50的润滑和阻尼，并在剪切空隙44中提供粘性阻尼。

如图3所示，本体36的中央部设有中央通孔52，用于将平衡装置安装在旋转件如转轴上。中央通孔52周围还有若干通孔54。这些通孔54可使平衡装置在旋转件上固定就位。

按照本发明的扭转及平移振动去除装置可用于旋转件受到扭转振动及平移振动的几乎任何场合。特别适用于本发明的一个实例是如图4所示的磁电机-曲柄轴组件。这里并不涉及磁电机-曲柄轴组件的具体细节，故有关该组件各种特点的具体描述从略。磁电机-曲柄轴组件通常包括曲柄轴56，磁电机盘片或飞轮58，磁电机定子63，以及两个外壳零件60、61。外壳零件60适于安装在汽缸体上并设有供曲柄轴56的前端穿过延伸的通孔。磁电机定子63安装在外壳零件60上并设有一供曲柄轴56的前端穿过延伸的通孔。磁电机盘片或飞轮58可运转地安装在曲柄轴56的突出前端并遍布整个磁电机定子63。外壳零件61与另一磁电机外壳零件60螺合以罩复磁电机组件。

如图4所示，本发明的扭转及平移振动去除装置34被安装在磁电机盘片(飞轮)58上。该振动去除装置34系通过使本体36上的通孔54与磁电机上的相应孔对准并利用如图2所示的螺丝62将振动去除装置固定就位。在图4所示的结构中，扭转及平移振动去除装置34系作为用于磁电机曲柄轴组件的一前平衡装置。

图5示出按照本发明的平衡装置的另一用途。在图5中，曲柄轴组件56装有作为后平衡装置的扭转及平移振动去除装置34。在这种结构中，本体36中央部的中央通孔52可以开有螺纹，用于接受曲柄轴组件端部的螺纹64。

图6示出本发明的扭转及平移振动去除装置的又一用途。图6表示装有一对扭转及平移振动去除装置34’，34”的双汽缸发动机66。一个扭转及平移振动去除装置34’用作与磁电机连接的前平衡装置，而另一个扭转及平移振动去除装置34”则用作被安装到曲柄轴上的后平衡装置。

在运转过程中，本发明的扭转及平移振动去除装置适于通过旋转件(例如磁电机或转轴)的转动而加以转动。当扭转及平移振动去除装置转动时，平移振动补偿块50可在扭转振动阻尼块42中的环形槽46内***，以自然地采取减少或基本消除平移振动的位置。同时，环形的扭转振动阻尼块在本体36的中空内部内自由转动，从而起减少或基本消除平移振动的作用。

由此可见，本发明提供一种用于同时减少或基本消除扭转振动及平移振动的机构。而且平衡装置的结构相当紧凑，尺寸较小。这意味着该平衡装置适于装在空间有限的现有***和机器上使用。此外，该平衡装置在减小平移振动外还减小扭转振动的能力意味着扭转振动对于平移振动补偿块50的性能的影响要比不提供扭转振动阻尼块的另一种情况比小得多。在上述的本发明的结构中，扭转振动阻尼块42的扭转振动等级与安装在旋转件上运转的本体36相比大大降低。由于容置平移振动补偿块50的环形槽或滚道46被装入扭转振动阻尼块42，扭转振动对于平移振动补偿块50性能的影响大为减少。

图7示出本发明的另一实施例。该实施例的扭转及平移振动去除装置70包括本体72，扭转振动阻尼块74和多个平移振动补偿块76。应理解图7所示仅为平衡装置的一部分，该平衡装置的整个结构与图2所示类似。

本体72包括壳体78和固定在壳体78一侧的罩盖80。该壳体78设有向壳体的一侧开放并沿壳体的环形圆周延伸的环形槽。该罩盖80以适当方式与壳体固定以关闭壳体的开放侧，并从而在本体72内限定与外部密封的中空内部。该壳体78的开放侧允许将扭转振动阻尼块74和平移振动补偿块76装入该壳体78的环形槽内。一旦将扭转振动阻尼块74和平移振动补偿块76装入该壳体78的环形槽内，即将罩盖80与壳体78紧固。

该环形扭转振动阻尼块74的尺寸为使该环形扭转振动阻尼块74的外部尺寸小于该本体72内界定该中空内部的内壁表面的尺寸，从而在该环形扭转振动阻尼块74的外部表面与该本体72内界定该中空内部的内壁表面之间限定剪切空隙82。该环形扭转振动阻尼块74设有两个通过扭转振动阻尼块74的中央壁部86相互隔开的环形槽84。该两个环形槽84位于平衡装置中心平面88的相对两侧，并与壳体72的中心平面88等间隔。在该本体72的中空内部中装有粘性流体，以灌注剪切空隙82和环形槽84。

在该环形扭转振动阻尼块的每个环形槽84内装有一个环排平移振动补偿块76。尽管图7所示为在每个环形槽84内装有仅一个环排平移振动补偿块76，应理解每条槽84内均包含以类似于图3所示方式配置的单环排平移振动补偿块。最好是一条槽中的所有平移振动补偿块76重量和尺寸相同或基本相同，而另一条环形槽中的所有平移振动补偿块76重量和尺寸相同或基本相同。而且一条环形槽84中的补偿块与另一条环形槽84中的补偿块重量和尺寸也相同或基本相同。

图8示出本发明的又一实施例，其中，平衡装置90包括本体92，环形扭转振动阻尼块94，以及三组平移振动补偿块96、98、100。该本体92包括具有环形槽的壳体102。该壳体102上的环形槽一端开放以允许将环形扭转振动阻尼块94和平移振动补偿块96、98、100装入该壳体102内。该环形槽增加了从一端(即关闭端)到相对端(即开放端)的宽度。罩盖104与该壳体102固定以关闭环形槽的开放端并从而在本体92内限定环形中空内部。

如对其它实施例的上述描述所示，阻尼块94的尺寸定为在该阻尼块94的外部表面与界定本体92的中空内部的内壁表面之间提供一剪切空隙99。此外，环形阻尼块94设有三个环形槽106、108、110。环形槽106、108、110沿与平衡装置的旋转轴线97平行的方向相互隔开。环形槽106的宽度和深度均小于位于中间的环形槽108，而该位于中间的环形槽108的宽度和深度均小于环形槽110。

平移振动补偿块96以类似于图3所示的单环排加以配置。类似地，将平移振动补偿块98、100以类似于图3所示的单环排配置在其相应的环形槽内。最小的槽106中的每个平移振动补偿块96具有相同或基本相同的重量和尺寸，位于中间的环形槽108中的每个平移振动补偿块98重量和尺寸相同或基本相同，而环形槽110中的每个平移振动补偿块100重量和尺寸相同或基本相同。而且，补偿块96的重量和尺寸小于位于中间的环形槽108中的补偿块98，而补偿块98的重量和尺寸小于环形槽110中的补偿块100。如图8所示，三个环形槽沿与平衡装置绕其旋转的纵向轴线平行的方向相互隔开。

在图8所示的实施例中，粘性流体灌满环形槽106、108、110以及扭转振动阻尼块94的外表面与界定本体92的中空内部的内壁表面之间的剪切空隙99。

在图8所示的本发明的实施例中，扭转及平移振动去除装置或平衡装置112包括本体114，环形扭转振动阻尼块116，以及四组平移振动补偿块118、120、122、124。本体114包括设有向壳体126一侧开放的环形槽的壳体126，以及关闭壳体126的开放侧的罩盖128。

扭转振动阻尼块116设有四个环形槽130、132、134、136。环形槽130、134、136向扭转振动阻尼块116的一侧开放以可***补偿块118、122、124。罩盖138与环形扭转振动阻尼块116紧固以关闭并密封环形槽130、134、136。环形槽132向扭转振动阻尼块116的相对侧开放并通过罩盖140加以罩复。

补偿块118、120、122、124作为类似于图3所示的单环排被配置在其相应的槽130、132、134、136内。如图可见，每个环形槽130、132、134、136均具有不同的尺寸。环形槽132的宽度和深度大于环形槽130的宽度和深度，环形槽134的宽度和深度大于环形槽132的宽度和深度，径向最外面的环形槽136的宽度和深度大于位于径向中间的环形槽134的宽度和深度。

环形槽130中的每个补偿块118较佳地具有相同或基本相同的重量和尺寸，环形槽132中的每个补偿块120较佳地具有相同或基本相同的重量和尺寸，环形槽134中的每个补偿块122较佳地具有相同或基本相同的重量和尺寸，并且环形槽136中的每个补偿块较佳地具有相同或基本相同的重量和尺寸。

此外，一条槽与下一条槽的补偿块的重量和尺寸均不相同。如图9所示，环形槽130中的补偿块118的尺寸和重量小于环形槽132中的补偿块120，在径向中间的环形槽134中的补偿块122的尺寸和重量较佳地要大于补偿块120，而径向最外面的环形槽136中的补偿块124的尺寸和重量则大于径向中间的环形槽134中的补偿块122。如所有前述实施例一样，扭转振动阻尼块116的外部尺寸小于本体114中中空内部的内部尺寸，故在环形扭转振动阻尼块116的外周表面与界定本体114的中空内部的内壁表面之间存在剪切空隙142。

图9所示的实施例具有可在剪切空隙142中放入一种粘性流体而在环形槽130、132、134、136中放入不同的粘性流体的优点。已发现为了改善平移振动补偿块118、120、122、124的反应速度而应采用一轻润滑和阻尼流体。以这种方式，当平衡装置开始转动时，补偿块118、120、122、124即开始相当快地转动。另一方面，在剪切空隙142中最好采用具有较差润滑特性的粘性较大的流体例如硅油。

图10所示实施例的平衡装置144包括本体146、一对环形扭转振动阻尼块148以及两组平移振动补偿块150。本体146包括设有两条配置在平衡装置的中心平面153的相对侧面的隔开的环形槽的壳体152。每条环形槽均沿壳体152的一侧开放，并且在壳体的每侧设有罩盖以关闭该开放侧。

每个环形扭转振动阻尼块148均设有相应的径向向内朝向平衡装置的纵向轴线开放的环形槽156。每个环形扭转振动阻尼块148均具有尺寸小于界定相应的中空内腔的内壁表面的外周表面，从而在扭转振动阻尼块与相应的界定相应的中空内腔的内壁表面之间存在剪切空隙158。

被配置在相应的扭转振动阻尼块148的环形槽156中的补偿块150设置成类似于图3所示的单环排。一条环形槽156中的补偿块的尺寸和重量彼此相同或基本相同，而在另一条环形槽156中的补偿块的尺寸和重量相同或基本相同。同时，在图10所示的实施例中，一条环形槽156中的补偿块与另一条环形槽156中的补偿块的尺寸和重量也相同或基本相同。

图11示出平衡装置160的一实施例，该平衡装置包括本体162，三个环形扭转振动阻尼块164、166、168，以及三组平移振动补偿块170、172、174。本体162包括设有三条环形槽的壳体176，该环形槽沿壳体176的一侧开放，以便***扭转振动阻尼块164、166、168以及平移振动补偿块170、172、174。罩盖178与壳体176的开放侧紧固以关闭该环形槽并从而限定本体162内的三个中空内部。壳体176的环形槽通过壁部186彼此加以隔开。

三个扭转振动阻尼块系包括径向最里面的阻尼块164、径向中间的阻尼块166以及径向最外面的阻尼块168。径向最里面的阻尼块164设有容置配置成类似于图3所示的单环排的平移振动补偿块170的环形槽180。类似地，径向中间的阻尼块166设有其中配置有补偿块172的环形槽182，而最外面的阻尼块168则设有其中容置补偿块174的环形槽184。补偿块172、174也配置成类似于图3所示的单环排。每个扭转振动阻尼块164、166、168的尺寸对在相应的阻尼块164、166、168与界定相应的本体162的中空内部的内壁表面之间的相应的剪切空隙175进行限定。

环形槽180中的所有补偿块170具有相同或基本相同的尺寸和重量，环形槽182中的所有补偿块172具有相同或基本相同的尺寸和重量，环形槽184中的所有补偿块174具有相同或基本相同的尺寸和重量。位于径向最里面阻尼块164的环形槽180中的补偿块170的尺寸和重量小于径向中间阻尼块166的环形槽182中的补偿块172。类似地，径向中间阻尼块166的环形槽182中的补偿块172的尺寸和重量小于径向最外面阻尼块168的环形槽184中的补偿块174。

图12所示实施例的平衡装置190与图11所示的实施例类似，它包括本体192，三个环形扭转振动阻尼块194、196、198，以及三组平移振动补偿块200、202、204。本体192由设有三条环形槽的壳体206加以限定，每条环形槽容置环形阻尼块194、196、198中的一个。容置环形阻尼块196、198的壳体206中的环形槽向该壳体的一侧开放，而容置环形阻尼块194的壳体206中的环形槽则向该壳体的对面开放。壳体206设有罩盖208，用于将阻尼块194、196、198保持在壳体206的相应中空内部内。

如图12可见，环形阻尼块194在尺寸小于环形阻尼块196，而环形阻尼块196的尺寸小于环形阻尼块198。在另一实施例中，阻尼块194、196、198的尺寸设计为对相应的阻尼块194、196、198的外周与其中容置该阻尼块194、196、198的相应中空内部的内壁表面之间的剪切空隙205进行限定。

如图12所示，两个较小的阻尼块194、196沿轴线方向被相互隔开，而最大的阻尼块198则与两个较小的阻尼块194、196径向向外隔开。每个阻尼块194、196、198设有相应的、其中容置有相应组的补偿块200、202、204的环形槽210、212、214。环形本体194中的环形槽210的宽度和深度小于阻尼本体196中的环形槽212的宽度和深度尺寸，而阻尼块198中的环形槽214的宽度和深度则大于阻尼块196中的环形槽212的宽度和深度。

补偿块200被以一类似于图3所示的方式配置成单环排。类似地，补偿块202和补偿块204被配置成相应的单环排。最小的环形槽210中的每个补偿块200的尺寸和重量相同或基本相同，中间尺寸环形槽212中的每个补偿块202的尺寸和重量相同或基本相同，最大的环形槽214中的每个补偿块204的尺寸和重量相同或基本相同。同样，环形阻尼块194的环形槽210中的补偿块200的尺寸和重量小于环形阻尼块196的环形槽212中的补偿块202。另外，环形阻尼块196的环形槽212中的补偿块202的尺寸和重量小于环形阻尼块198的环形槽214中的补偿块204。

图13示出平衡装置220的又一实施例，该实施例的平衡装置包括本体222，环形扭转振动阻尼块224，以及一组平移振动补偿块226。本体222包括壳体228，该壳体具有沿壳体228一侧开放的环形槽以便***阻尼块224以及罩复壳体228的开放侧的罩盖230。

扭转振动阻尼块224设有向阻尼块224的一侧开放以便***多个补偿块226的环形槽232。阻尼块224的开放侧通过罩盖234加以关闭。阻尼块224的结构设计成在阻尼块224的外周表面与界定容置阻尼块224的中空内部的内壁表面之间设有剪切空隙236。

设于环形槽232内的多个补偿块226和阻尼块224被配置成类似于图3所示的单环排。另外，每个补偿块226的尺寸和重量最好相同或基本相同。图13并示出可使平衡装置220与旋转件如曲柄轴或磁电机紧固的通孔238。

图13所示的本发明的实施例类似于上述图9的实施例，其中可在剪切空隙236中放置一种粘性流体，而在环形阻尼块224的中空内部240中放置不同的粘性流体，以在平衡装置220开始转动时实现补偿块226的快速反应。扭转振动阻尼块224在壳体228中形成的环形槽内可自由转动而无明显的径向运动。

图14所示的本发明的实施例类似于图13的实施例，只是在图14所示的实施例中，在环形扭转振动阻尼块224与界定壳体228中的中空内部的一个内壁表面之间设有滚针轴承242。该滚针轴承242通过一例如扣环244沿内部剪切空隙237固定就位。当扭转振动阻尼块224的径向位置必须以很高的精度加以保持时，或者当在壳体228与环形阻尼块224之间在内部剪切空隙237处有过分的力或摩擦时，图14中所示的平衡装置220的实施例是有利的。

图15示出本发明的不同实施例，其中，扭转振动阻尼块与平移振动补偿块分别设置在壳体中的分开的槽中。如图15所示，平衡装置250包括本体252，三个环形扭转振动阻尼块254、256、258和三组平移振动补偿块260、262、264。本体252包括设有六个环形槽的壳体266，其中三个环形槽向壳体266的一侧开放，三个环形槽向壳体266的相对侧开放。罩盖268与壳体266的相对侧紧固以关闭该环形槽并在本体252内限定多个中空内部。

阻尼块254、256、258位于平衡装置250的中心平面的一侧，而各组补偿块260、262、264则位于平衡装置中心平面的相对侧。每组补偿块260均位于环形阻尼块254、256、258中的一个的对面。阻尼块254、256、258的轴向尺寸从径向最里面的阻尼块254到径向最外面的阻尼块258递减。

补偿块260、262、264的每一组均配置成类似于图3所示的单环排。如其它已描述的实施例一样，所有补偿块260的尺寸和重量相同或基本相同，所有补偿块262的尺寸和重量相同或基本相同，所有补偿块264的尺寸和重量相同或基本相同。另外，径向最里面的补偿块260的尺寸和重量小于径向中间的补偿块262，而径向中间的补偿块262的尺寸和重量小于径向最外面的补偿块264。

环形扭转振动阻尼块254、256、258的尺寸设计为在相应阻尼块254、256、258的外周表面与其中容置阻尼块的相应的中空内部的内壁表面之间提供剪切空隙257。并在每个剪切空隙257中配置粘性流体。在其中配置有补偿块260、262、264的每个环形槽中最好也提供一轻质润滑及阻尼流体。灌注其中配置有补偿块260、262、264的环形槽的粘性流体最好不同于配置在剪切空隙257中的粘性流体，并最好加以选择，以在平衡装置开始转动时使补偿块260、262、264达到良好反应速度。也可在包含该补偿块260、262、264的每个环形槽中使用具有不同粘性的流体，以实现每组补偿块所需的不同等级的反应速度。也可在用于阻尼块254、256、258的每个剪切空隙中采用不同的流体或不同粘性的流体。

图16示出与图15类似的平衡装置270的一实施例，只是阻尼块272、274、276和补偿块278、280、282以重叠关系位于平衡装置中心平面的两侧。在图15所示的实施例中，平衡装置270系由本体284加以限定，该本体包括壳体286，该壳体设有三条向壳体286的一侧开放的环形槽和三条向壳体286的相对侧开放的环形槽。若干罩盖288与壳体286的相对侧紧固以关闭这些环形槽并将阻尼块和补偿块保持在本体252的相应中空内部内。在图15所示的实施例中，各组补偿块278、280、282的尺寸和重量从径向最里面的补偿块278到径向最外面的补偿块282递增。图17示出平衡装置300的又一实施例，它包括本体302，扭转振动阻尼块308和设于扭转振动阻尼块308径向向内和径向向外的两组平移振动补偿块310。本体302包括一设有三条相互位于同一平面的环形槽的壳体304。该壳体304中的环形槽向壳体304的一侧开放，罩盖与该壳体304的开放侧紧固以关闭该环形槽并在本体302内限定三个中空内部。

扭转振动阻尼块308的尺寸设计为在阻尼块308的外周与界定其中装有阻尼块308的中空内部的内壁表面之间提供剪切空隙312。在该剪切空隙312中放置粘性流体。

径向最里面的环形槽314和径向最外面的环形槽316每个均容置一组补偿块310。每组补偿块310均配置成图3所示的单环排。位于每个相应的槽314、316中的补偿块310的尺寸和重量相同或基本相同。另外，在径向最外面的槽316中的补偿块310的尺寸和重量与径向最里面的槽314中的补偿块310的尺寸和重量相同或基本相同。图17并示出多个通孔320中的一个，这些通孔便于将平衡装置300与一旋转构件例如一转轴紧固。

以上描述并在附图中示出的扭转及平移振动去除装置的各种实施例根据具体***的要求而适用于各种情况。例如图2和3示出的本发明的实施例提供了可能是最紧凑的设计，故可用于存在空间限制和约束的各种应用场合。图7所示的实施例通过两组独立的平移振动补偿块提供了对于平移振动的附加的补偿能力。

图9所示的本发明的实施例在一特定应用的平移平衡要求较高时特别有用。在这方面，图9的配置提供了从旋转轴以不同的径向距离隔开的一系列不同滚道或通道。图8所示的实施例提供了类似于图9结构的优点，但还对于机器的几何尺寸不允许各种滚道在同一平面径向配置的情况提供了一种可供替代的配置。

图10所示的本发明的实施例提供了类似于图7结构的优点，只是它还提供能在每条滚道和剪切空隙中采用两种不同流体(即不同粘性的流体)的另外的好处。即，中央壁部157一侧的剪切空隙和阻尼块中的环形槽中可灌满或部分灌入一种流体或具有特定粘性的流体，而中央壁部157另一侧的剪切空隙和阻尼块中的环形槽中可灌满或部分灌入不同种类的流体或具有不同粘性的流体。如果所关心的是***在加速到工作速度的过程中的稳定性，则图10所示的配置可能是有用的。

图11所示的本发明的实施例对于同时要求对扭转振动和平移振动作精密补偿的一紧凑和重量较轻的装置可能特别有用。从旋转轴以不同径向距离设置的多个阻尼块对在一特定***中可能出现扭转谐波的装置提供了转动得更好的可能性。因此，这种配置能大大改善装置的平衡质量、反应速度和工作稳定性。

图12所示的配置综合了图10和11所示配置的优点，从而提供了可替代的又一方案。图13所示的实施例提供了在剪切空隙中采用一种流体或一种具有特定粘性的流体，而在补偿块在其中运动的滚道中则采用不同的流体或具有不同粘性的流体。因此，可在剪切空隙中采用具有良好扭转阻尼特性但润滑特性不好的硅油，而在用于实现补偿块快速反应时间的滚道中则采用具有良好润滑特性的轻质合成油。此外，在剪切空隙中采用重油就有可能增加剪切空隙的尺寸，从而使制造公差对于平衡装置性能的影响为最小。

图14所示的实施例提供了与图13所示的实施例类似的优点，但还提供另外的优点即阻尼块的对中更为精密。在阻尼块与壳体之间的预期负荷可能较高而必须采用滚针轴承时图14所示实施例的配置也是有用的。

图15和16所示的实施例提供了与以上讨论的图11、12和13所示结构类似的优点，只是补偿块与阻尼块分开，故可在每条槽或通道中采用不同的流体或不同粘性的流体。

在上述本发明的各实施例中，平衡装置在扭转意义上起着对任何具体频率均未调谐的未调谐阻尼装置的作用，但仍很好地适合于在很大频率范围上补偿振动。在***的具体特性要注意到具有特定频率或落在一频率范围中的振动的一些应用中，可采用如图18所示的调谐块阻尼装置/未调谐粘性阻尼装置。图18所示的平衡装置或阻尼装置320包括本体322，该本体由其中形成有一对该壳体324的一侧开放的环形槽的壳体324组成。罩盖326与壳体324的开放端固定以关闭该壳体的开放端并限定壳体中的中空内部。

环形扭转振动阻尼块328位于本体322的中空内部内。该环形阻尼块328具有U形横截面并设有槽330。多个平移振动补偿块332装在该环形槽330内并配置成类似于图3所示的单环排。装在该环形槽330中的补偿块332最好具有彼此相同的重量和尺寸。

两个圆环状弹性件334也位于本体322的中空内部并配置在环形阻尼块328的相对侧。该弹性件334与环形阻尼块328和本体322的中空内部固定，从而在平衡装置320转动过程中对环形阻尼块328的角度运动进行限制。

可对图18所示的平衡装置320进行调谐以通过适当选择弹性件334的材料和特性对特定扭转振动频率或扭转振动频率范围进行减振。即，已调谐阻尼装置的固有频率等于弹性件334的旋转刚度的平方根除以阻尼块328的惯性。通过适当选择弹性件334的材料和特性，就可将已调谐阻尼装置的固有频率设计成与扭转振动频率或扭转振动频率范围相对应，这一点是应予特别关注的。

应当理解，在上述每个实施例的描述中平衡装置均设有与图2、3所示的通孔52、54类似的通孔，用于将该平衡装置在旋转元件(例如轴、磁电机或其它旋转体)上固定就位。同样，在每个所揭示的实施例中，补偿块也可为圆球形式或采取其它形式如圆柱形重块或盘形重块。

本发明提供用于有效地去除或基本消除扭转振动及平移振动的各种不同的实施例。在初步试验中，已发现按照本发明的平衡装置大大减少了振动。根据采用平衡装置的不同具体情况，采用平衡装置所产生的优点能以许多不同的形式实现。例如，在喷气雪橇中采用平衡装置能使雪橇手操纵雪橇的时间长得多而没有这种交通工具通常会产生的连续振动。在这种情况及其它情况下，从改善旋转元件的运转和效率并因此将***作为一个整体的角度来看，扭转振动及平移振动的减少也是有利的。这反过来又提高了机器或***的寿命。

按照本发明的平衡装置的各种实施例的优点还在于它们尺寸较小，结构紧凑。这意味着该平衡装置能与现有的***和机器连接使用。

按照本发明的平衡装置除了能减小平移振动外并有减小扭转振动的能力意味着扭转振动对于平移振动补偿块性能的影响要比没有扭转振动阻尼块的情况小得多。与没有平移振动补偿块的情况相比，扭转振动阻尼块大大减少了平移振动的等级。

虽然上述并在附图中示出的平衡装置的各种实施例皆系装在旋转元件上的分开的平衡装置，但应理解，本发明还能以其它形式加以实施。例如，如果旋转件上空间允许，也可直接在旋转件上形成环形槽，而用这些槽来容置按照附图所示的各种实施例的阻尼块和补偿块。

本发明的原理、较佳实施例和操纵方式已如前述。然而本发明的保护范围倾向于并不只限于以上揭示的具体实施例。这里所揭示的实施例只是示意性而不是限制性的。其它人员可在不脱离本发明的精神的前提下进行变化和改动并采用与此等同的办法。因此，所有这些变化、改动和等同的办法均落在如所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内。

Claims (24)

1.一种用于同时去除旋转件上的扭转振动及平移振动的扭转及平移振动去除装置，包括：

装有沿至少一侧开放的环形槽的壳体；

与所述壳体固定、以使一侧关闭并限定与外部密封的环形中空内部的罩盖，该中空内部由内壁表面加以界定；

用于将所述壳体安装在该旋转件上的装置；

位于中空内部中的环形扭转振动阻尼块，所述环形扭转振动阻尼块具有尺寸小于界定所述中空内部的内壁表面的外周表面，以在所述环形扭转振动阻尼块的外周表面与所述中空内部的内壁表面之间存在剪切空隙，所述环形扭转振动阻尼块设有至少一个环形槽；

装在该中空内部中的粘性流体；

其特征在于，还包括：多个装在该环形扭转振动阻尼块的环形槽内的平移振动补偿块，所述平移振动补偿块可在环形扭转振动阻尼块的环形槽内自由移动，从而在扭转及平移振动去除装置旋转过程中，所述平移振动补偿块在环形扭转振动阻尼块的环形槽内移动，以在扭转振动阻尼块在中空内部中转动时采取减少旋转件中的平移振动的位置，从而减少扭转振动。

2.如权利要求1所述的扭转及平移振动去除装置，其特征在于，所述扭转振动阻尼块中的环形槽为第一环形槽，并包括装在所述扭转振动阻尼块中的第二环形槽，所述第二环形槽通过扭转振动阻尼块的壁部与第一环形槽隔开，所述多个平移振动补偿块配置在扭转振动阻尼块中的第一环形槽中，并包括多个装在扭转振动阻尼块的第二环形槽中的可自由移动的平移振动补偿块。

3.如权利要求2所述的扭转及平移振动去除装置，其特征在于，所述第一和第二环形槽与所述壳体的中心平面等间隔。

4.如权利要求2所述的扭转及平移振动去除装置，其特征在于，所述第二环形槽位于第一环形槽径向向外。

5.如权利要求2所述的扭转及平移振动去除装置，其特征在于，所述第一环形槽中的多个平移振动补偿块重量基本相同，所述第二环形槽中的多个平移振动补偿块重量基本相同，第一环形槽中的多个平移振动补偿块具有与第二环形槽中的多个平移振动补偿块不同的重量。

6.如权利要求1所述的扭转及平移振动去除装置，其特征在于，所述中空内部被分成彼此隔开的第一和第二中空内部，所述扭转振动阻尼块为配置在第一中空内部中的第一扭转振动阻尼块，并包括装在所述第二中空内部内的第二环形扭转振动阻尼块。

7.如权利要求6所述的扭转及平移振动去除装置，其特征在于，所述第二扭转振动阻尼块设有一环形槽，并包括多个配置在所述第二扭转振动阻尼块的环形槽中的平移振动补偿块。

8.如权利要求1所述的扭转及平移振动去除装置，其特征在于，所述扭转振动阻尼块设有配置成沿平行于壳体的旋转轴线的方向彼此邻近的第一、第二和第三环形槽，所述多个平移振动补偿块配置在扭转振动阻尼块的第一环形槽中，并包括多个配置在第二环形槽中的平移振动补偿块和多个配置在第三环形槽中的平移振动补偿块。

9.如权利要求1所述的扭转及平移振动去除装置，其特征在于，所述第一环形槽中的多个平移振动补偿块的每一个均具有不同于第二环形槽和第三环形槽中的每个平移振动补偿块的重量。

10.一种用于同时去除旋转件上的扭转振动及平移振动的扭转振动及平移振动去除装置，包括：

具有中空内部的本体；

装在所述本体中空内部的环形扭转振动阻尼块，所述扭转振动阻尼块设有至少一环形槽；

在所述本体中空内部的粘性流体；

其特征在于，还包括；多个装在扭转振动阻尼块的环形槽内并以单环排列的平移振动补偿块，所述多个平移振动补偿块可在环形扭转振动阻尼块的环形槽内自由移动，以在本体旋转过程中，所述平移振动补偿块在环形扭转振动阻尼块的环形槽内移动，以在扭转振动阻尼块在中空内部中转动时采取减少旋转件中的平移振动的位置，从而减少扭转振动。

11.如权利要求10所述的扭转及平移振动去除装置，其特征在于，所述本体适于安装在旋转件上。

12.如权利要求11所述的扭转及平移振动去除装置，其特征在于，还包括用于将所述本体安装在旋转件上的装置。

13.如权利要求10所述的扭转及平移振动去除装置，其特征在于，所述扭转振动阻尼块中的环形槽为第一环形槽，并包括装在所述扭转振动阻尼块中的第二环形槽，所述第二环形槽通过扭转振动阻尼块的壁部与第一环形槽隔开，所述多个平移振动补偿块配置在扭转振动阻尼块中的第一环形槽中，并包括多个装在扭转振动阻尼块的第二环形槽中的可自由移动的平移振动补偿块。

14.如权利要求13所述的扭转及平移振动去除装置，其特征在于，所述第二环形槽位于第一环形槽径向向外。

15.如权利要求13所述的扭转及平移振动去除装置，其特征在于，所述第一环形槽中的多个平移振动补偿块重量基本相同，所述第二环形槽中的多个平移振动补偿块重量基本相同，第一环形槽中的多个平移振动补偿块具有与第二环形槽中的多个平移振动补偿块不同的重量。

16.如权利要求10所述的扭转及平移振动去除装置，其特征在于，所述中空内部被分成彼此隔开的第一和第二中空内部，所述扭转振动阻尼块为配置在第一中空内部中的第一扭转振动阻尼块，并包括装在所述第二中空内部内的第二环形扭转振动阻尼块。

17.如权利要求16所述的扭转及平移振动去除装置，其特征在于，所述第二扭转振动阻尼块设有环形槽，并包括多个配置在所述第二扭转振动阻尼块的环形槽中的平移振动补偿块。

18.如权利要求10所述的扭转及平移振动去除装置，其特征在于，所述扭转振动阻尼块设有配置成沿平行于壳体的旋转轴线的方向彼此邻近的第一、第二和第三环形槽，所述多个平移振动补偿块配置在扭转振动阻尼块的第一环形槽中，并包括多个配置在第二环形槽中的平移振动补偿块和多个配置在第三环形槽中的平移振动补偿块。

19.如权利要求16所述的扭转及平移振动去除装置，其特征在于，还包括一对设于中空内部内的隔开的弹性体元件，所述弹性体元件与环形扭转振动补偿块固定并与界定中空内部的内壁表面固定。

20.一种用于同时去除旋转件上的扭转振动及平移振动的扭转振动及平移振动去除装置，包括：

具有中空内部的本体；

环形扭转振动阻尼块；

装在所述第一中空空间中的粘性流体；

其特征在于，还包括：装在第二中空空间中并配置成单环排的平移振动补偿块，所述多个平移振动补偿块可在所述第二中空空间中自由移动，从而在本体旋转过程中，该平移振动补偿块在第二中空空间内移动，以在环形扭转振动阻尼块在第一中空空间中转动时采取减少平移振动的位置，从而减少扭转振动，

所述本体具有第一和第二中空空间，所述第一和第二中空空间通过本体的壁部隔开；

所述环形扭转振动阻尼块装在该第一中空空间并具有外周，所述第一中空空间的尺寸大于该扭转振动阻尼块，以便在扭转振动阻尼块的外周与界定第一中空空间的本体的内壁表面之间存在剪切空隙。

21.如权利要求20所述的扭转及平移振动去除装置，其特征在于，所述本体适于安装在旋转件上。

22.如权利要求21所述的扭转及平移振动去除装置，其特征在于，还包括用于将所述本体安装在旋转件上的装置。

23.如权利要求20所述的扭转及平移振动去除装置，其特征在于，所述本体包括通过本体的壁部与第一中空空间隔开的第三中空空间，所述第一中空空间位于第二中空空间与第三中空空间之间，并包括多个配置在该第三中空空间中并配置成单环排的平移振动补偿块。

24.如权利要求23所述的扭转及平移振动去除装置，其特征在于，所述第一中空空间位于所述第三中空空间径向向外处。

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