控制回轉軸系統振動的裝置及方法

專利名稱：控制回轉軸系統振動的裝置及方法
技術領域：
本發明涉及控制回轉軸系統振動的裝置及方法。
背景技術：
在回轉式機械里，由于回轉軸系統的不平衡使得在接近極限轉速時會產生很大的振動。為了控制這一振動，首先需要調整回轉軸系統的平衡，消除由于不平衡而產生的振動。
但是，在已經取得平衡后的回轉軸系統里發生共振時，還是需要某種振動控制方法。目前，對回轉軸系統的控制方法主要有以下幾種。
最簡單、常用的方法是采用具有彈性的軸承座，利用彈性支撐產生衰減的方法。這一方法中采用的彈性體，一種是防振橡膠(例如，下文中所示Tallian，T.E.，and Gustafsson，O.G.，ASLE Trans.，Vol.8，3(1965)，195)，另一種是板簧(例如，下文中所示伊藤制儀「機械設計」6，12(1962)，30)。
在Kirk，R.G，and Gunter，E.J.，J.Engineering for Industry，2(1972)，221和Ota，H.，and Kanbe，Y.，J.Applied Mechanics，Vol.98，1(1976)，144的兩篇文章中，采用振動吸收理論討論了在彈性支撐系統里的消振效果。
在巖田，野波「機論」49-446，10(1983)，1897的著作中，實現了對基于振動吸收理論確定的最佳參數的有源控制。
另外，在飛機用燃氣輪機發動機中，廣泛使用帶壓縮膜減震器的軸承座來抑制振動。例如以下兩文中說明的事實Morton，P.G.，Proc.Instn.Mech.Eng.，180(1965)，295和Ehrich，F.，and Childs，D.，Mech.Eng.5(1984)，66)。
最近，在采用磁性軸承座支撐的回轉軸系統中，利用各種各樣的控制理論對其有源控制的方法進行了研究。例如，在日本特許廳公開的2003-166535號公報中的描述。
特別是，對于離心分離機中的振動控制，開發并使用了如下的技術。
(1)將分離缸像擺錘般的配置，使其可以自由的旋轉，并在回轉軸上安裝了由油壓減震器和橡膠減震器組合而成的緩沖裝置(如請參考日本特許廳公開的No.07-088401的專利)。
(2)在具有回轉中心軸的圓筒內放置若干的球體，利用這些球體的移動自動調整平衡的球體平衡器(如請參考日本特許廳公開的No.10-180147的專利)。
(3)當連接在旋轉拖動裝置上的回轉軸與振動傳感器相接觸時，使馬達停止轉動的技術(如請參考日本特許廳公開的2003-144977號公報)。
進一步，對于洗衣機中的振動控制，還開發并使用了如下的技術。
(1)根據振動傳感器對洗滌槽振動的檢測結果調節支撐洗滌槽的懸掛系統的衰減能力的振動控制方法(參考日本特許廳公開的No.05-131075的專利)。
(2)將洗滌槽懸掛在由吊桿、上卷機構和卷動筒組成的防振裝置下，并在卷動筒的內表面上涂布具有觸變功能的粘性彈性體的振動控制方法(參考日本特許廳公開的No.11-207082的專利)。
但是，在上述已有的振動控制裝置和方法中，都含有以下的缺點。
(1)防振橡膠的彈性系數隨著時間的推移和氣溫的變化有很大的改變，使得控制參數值的精確調整和維持十分困難。
(2)若軸承座采用彈性支撐結構，則必須改變作為控制對象的回轉機械的結構，使得結構更加復雜，同時也使回轉機械的安全性降低。
(3)盡管采用振動吸收理論得到了最佳控制值，但是要將如像衰減系數一樣的參數值調整到最佳值，仍然十分困難。
(4)采用帶壓縮膜減震器的軸承座的方法，采用基于各種各樣的控制理論的方法等，都需要大型、復雜的裝置，若將其應用到一般的回轉機械上，則將帶來成本的大幅增加。
(5)至今為止，多數振動控制方法都是基于對穩態振動的控制而提出的，因此也有一定的振動控制效果，但是，對于非穩態振動的控制效果仍是一個未知領域。
因此，提出一種不需要對控制參數值進行微調，并且具有簡單結構、易于對回轉軸系統的振動進行控制的裝置和方法是十分必要的。

發明內容
本說明書中，詞匯“回轉軸系統”指的是至少由一個回轉軸及該回轉軸所支持的一個回轉體所構成系統。詞匯“回轉機械”指的是包含回轉軸系統的機械系統，它包括各種各樣的領域里使用的機械、裝置、系統或其中的一個部分。并且，本發明不僅限于以上使用對象。
本說明書中，為了抑制回轉軸系統的回旋搖擺振動，使用的經過初始壓力壓縮后的彈性體指的是為了產生非連續的彈性回復力而加上初始壓力的彈性體。這樣的彈性體，在本說明書中，也被稱為“輔助彈簧”。詞匯“輔助彈簧”僅是為了與回轉軸系統中的“固有彈簧”相區別，而將其稱為“輔助”，上面所提到的彈性體是一種模型化的表達。
本說明書中，詞匯“不連續彈簧”指的是回復力不連續的彈簧。
本發明的目的是提供一種對至少由一個回轉軸及該回轉軸所支持的一個回轉體所構成的回轉軸系統的回旋搖擺振動進行控制的裝置及方法。
本發明涉及的上述振動控制裝置的一種情況是，其具有對回轉軸系統的回轉搖擺振動進行抑制的振動控制機構，以及至少一個直徑方向與回轉軸的軸向相垂直，同時包裹著上述回轉軸，可以感受到軸的回旋搖擺振動，但不能旋轉的包裹物。上述振動控制機構包括，至少一個與上述非旋轉包裹物的外表面保持一定間隙，能控制上述回轉軸系統的回旋搖擺振動，被初始壓力壓縮后的彈性體，以及限定上述彈性體的動作范圍的限制機構。
間隙的大小，既可以根據彈性體的要求設定，也可以同時考慮彈性體和限制機構的要求進行設定。
本發明涉及的振動控制裝置的另一種情況是，其具有對回轉軸系統的回轉搖擺振動進行抑制的振動控制機構，以及直徑方向與回轉軸的軸向相垂直，同時包裹著上述回轉軸，可以感受到軸的回旋搖擺振動，但不能旋轉的第一非旋轉包裹物，以及與上述第一非旋轉包裹物的外表面保持一定間隙設置的第二非旋轉包裹物。上述振動控制機構包含了能從第二非旋轉包裹物的直徑方向的外側對上述回轉軸系統的回旋搖擺振動進行控制的，被初始壓力壓縮后的彈性體，以及限定上述彈性體的動作范圍的限制機構。
本發明中的非旋轉包裹物只要具備回轉軸不與彈性體或第二非旋轉套環直接接觸的功能，其形狀和結構沒有要求。例如，在這里列舉的幾個實施例中，雖然都使用了軸承座，但是，本發明中的軸承座，并不是像一般的軸承座那樣，用來支撐重量。
非旋轉包裹物既可以是同軸的第一非旋轉套環也可以是第二非旋轉套環。此時，一定的間隙，存在于第二非旋轉套環的外表面與彈性體中間的空間中。例如，將支持回轉軸的軸承座作為第一非旋轉套環時，通過設置，將使一定大小的間隙的設置更加容易。
限制彈性體的動作范圍的限制機構，既可以是機械式實現也可以是電磁式實現。這一限制機構的作用是為了保持作用于彈性體上的初始壓力。通過保持初始壓力，可以使彈性體呈現不連續彈簧的特性。
可以同時采用多個包含彈性體和限制機構的振動控制機構。此時，彈性體或間隙，或者這兩者同時可以具有不同的方向。
利用在第一非旋轉包裹物和第二非旋轉包裹物間設置一個具有一定大小的間隙，可以使抑制回旋搖擺振動的回復力具有不連續性質。
本發明涉及的是針對回轉軸系統的振動進行控制的裝置和方法，只適用于對回轉軸系統的回旋搖擺振動的控制，而不是用于控制往復運功的振動。
現參照附圖對本發明的上述以及其他的目的及功能進行更加詳細的說明。


圖1A為說明本發明的理論模型的正剖面示意圖。
圖1B為圖1A的理論模型的的平面示意圖。
圖2為不連續彈簧的回復力特性曲線圖。
圖3為利用圖1A的理論模型，對輔助彈簧上沒有預壓情況下，在極限速度附近的振動情況的數值計算結果圖。
圖4為輔助彈簧有預壓情況下產生諧振時的共振曲線圖。
圖5為輔助彈簧有預壓情況下的數值模擬結果圖。
圖6為與圖5相同情況下但改變衰減系數c2的數值模擬結果圖。
圖7為輔助彈簧具有剛性方向差情況下的數值模擬結果圖。
圖8為非穩態振動的數值模擬結果圖。
圖9A為本發明中的一個實施例里使用的實驗裝置的抽象示意圖。
圖9B表示圖9A中所示裝置的振動控制結構的剖面示意圖。
圖10為采用圖9A中所示裝置，在沒有輔助彈簧時的共振曲線圖。
圖11為采用圖9A中所示裝置，在裝有給予預壓的輔助彈簧時的共振曲線圖。
圖12為采用圖9A中所示裝置，改變輔助彈簧中的板簧片數時的共振曲線圖。
圖13為含有與圖9B中所示裝置不同的方向差的振動控制結構，在裝有給予預壓的輔助彈簧時的基本概念圖。
圖14A為取消圖13中所示振動控制結構中的套環后，在沒有預壓情況下的概念圖。
圖14B為取消圖13中所示振動控制結構中的套環后，在有預壓情況下的概念圖。
圖15為改變圖13中所示振動控制結構中的板簧數后的概念圖。
圖16為改變圖13中所示振動控制結構中的板簧數后的又一種情況下的概念圖。
圖17為改變軸心位置，間隙產生變化時的數值模擬結果圖。
圖18為傳統洗衣機的模型示意圖。
圖19A為在洗衣機中采用本發明所示的振動控制裝置的一個實施例的示意圖。
圖19B表示圖19A中洗衣機的振動控制結構的剖面示意圖。
圖19C表示圖19A中洗衣機的振動控制結構細部的抽象正面圖。
圖19D表示在圖19A中不同位置上安裝振動控制結構的實施例的模型示意圖。
圖19E表示圖19D中洗衣機的振動控制結構的剖面示意圖。
圖20A為在洗衣機中采用本發明所示的振動控制裝置的又一個實施例的示意圖。
圖20B表示圖20A中洗衣機的振動控制結構的剖面示意圖。
圖21A為在洗衣機中采用本發明所示的振動控制裝置的又一個實施例的示意圖。
圖21B表示圖21A中洗衣機的振動控制結構的剖面示意圖。
圖22表示圖21A中洗衣機側面的剖面圖。
圖23A為在洗衣機中采用本發明所示的振動控制裝置的又一個實施例的示意圖。
圖23B表示圖23A中洗衣機的振動控制結構的剖面示意圖。
圖24為在離心燒結裝置中采用本發明所示的振動控制裝置的一個實施例的剖面示意圖。
圖25為在離心分離機中采用本發明所示的振動控制裝置的一個實施例的剖面示意圖。
圖26為圖25的I-I剖面圖。
圖27為采用本發明前的自激振動的振動曲線圖。
圖28為采用本發明后的自激振動的振動曲線圖。
圖29為在離心分離機中采用本發明所示的振動控制裝置的又一個實施例的剖面示意圖。
圖30為圖29中的一部分的放大圖。
圖31A為本發明所示的振動控制裝置的又一個實施例的剖面示意圖。
圖31B為圖31A的V-V剖面圖。
圖32為圖31A所示的振動控制裝置的自激振動的振動曲線圖。
具體實施例方式
以下參照附圖對本發明中涉及的回轉軸系統的振動控制裝置及方法的原理、實驗和應用進行具體的說明。
第一實施例圖1A和圖1B為本發明中回轉軸系統的振動控制裝置的理論模型的平面圖和頂視圖。下面運用這一理論模型對本發明的第一實施例的原理進行說明。
在圖1A和圖1B中，回轉軸R所支持的旋轉速度為ω的回轉體1是圓盤型轉子。由回轉軸R和圓盤型轉子1構成回轉軸系統。圓筒型的非旋轉包裹物2包裹著圓盤型轉子1，其可以感受到回轉軸的回旋搖擺振動，但不會隨回轉軸轉動。在這個非旋轉包裹物2的外面設置一個間隙，或者是隔著一個間隙δ放置一個環狀材料(中間材料)3，在這一間隙或環狀材料的外面安裝數個輔助彈簧(彈性體)4和輔助減震器5。
這里假設回轉軸R垂直安裝，不考慮重力的影響。回轉軸由數個軸承座B支撐。
現在，設定一個直角坐標系O-xyz，其z軸為連接最上面和最下面的軸承座B的中心的法線，相對于這一z軸，令圖1A中沿著紙面與其垂直的軸為x軸，與x軸和z軸垂直的軸為y軸。回轉軸的振動搖擺平面為x-y平面。圓盤型轉子1的幾何中心為M(x，y)。非旋轉包裹物2的直徑方向(x軸方向)與回轉軸R垂直相交。
由于加有預壓，輔助彈簧4表現出不連續的彈簧特性。在本實施例中于非旋轉包裹物2的外面沿著x軸和y軸安裝了4個輔助彈簧4。輔助彈簧4由自然長度壓縮δ后與環狀材料3相連接。用制動器6(限制機構)對輔助彈簧4的動作范圍進行了限制，使其可以收縮，但不能伸長。例如，圓盤型轉子1沿著x軸的正方向(圖1A及圖1B的右側)移動時，若x＝δ，則非旋轉包裹物2將與環狀材料3相接觸，并將其壓縮。這一由環狀材料3施加的壓力超過輔助彈簧4的預壓k2δ的大小后，環狀材料3就會移動，右側的輔助彈簧4就會因壓力而收縮，同時，由于環狀材料3的離開，左側的輔助彈簧4的長度不會改變。
圖2顯示了輔助彈簧4的回復力特性。由于有預壓，所以彈簧的特性變得不連續。
本發明的理論模型與圓盤型轉子的位移r{=(x2+y2)}]]>有關，系統的特性在r＞δ的狀態和0＜r＜δ的狀態間變化。即以r＝δ為界，在柔軟的彈簧狀態(r＞δ的狀態)和堅硬的彈簧狀態(0＜r＜δ的狀態)間變化。
并且，圓盤型轉子1以一定的半徑r振動旋轉時，僅僅表現出圖2所示特性中的一點。這是與往復振動不同的地方，也意味著本說明書所涉及的振動控制方法只適用于回轉軸系統。
設輔助彈簧4的彈性系數為k2x，k2y，輔助減震器5的衰減系數為C2x，C2y。回轉軸R產生位移時，由輔助彈簧4和輔助減震器5產生的彈力和阻力可以表示為下式。
F2x＝-k2xx，F2y＝-k2yy(r＞δ)
D2x=-c2xx·,D2Y=-c2Yy·(r>δ)]]>F2x＝F2y＝D2x＝D2y＝0(r≤δ) (1)當輔助彈簧沒有方向差時，k2x＝k2y(＝k2)，c2x＝c2y(＝c2)。下面對運動方程進行說明。非旋轉包裹物2與環狀材料3不相接觸時(0＜r＜δ)，求圓盤型轉子1的運動方程。首先使用圓盤型轉子1在水平支撐時的靜擾度est對下列無量綱量進行定義。
x·=x/est,y·=y/est,t·=tk1/m]]>ω·=ωk1/m,e·=e/est,c·=c/mk1---(2)]]>這里m是圓盤型轉子1和非旋轉包裹物2的質量，e表示圓盤型轉子1的靜止不穩平衡，c1是衰減系數，k1是軸的彈性系數，ω是旋轉速度。
由此得到，圓盤型轉子1的無量綱運動方程為(省去無量綱量的)，x··+cx·+x=eω2cosωt]]>y··+cy·+y=eω2sinωt---(3)]]>當非旋轉包裹物2與環狀材料3相接觸時(r≥δ)，式(1)所定義的作用力發生了變化，運動方程為x··+cx·+x=eω2cosωt+F2x+D2x]]>y··+cy·+y=eω2sinωt+F2y+D2y---(4)]]>以下結合輔助彈簧有預壓和無預壓情況下的數值模擬結果對上述原理在實施例中應用時的作用進行說明。
輔助彈簧無預壓時，在第一實施例中，輔助彈簧4的長度僅僅縮短了δ，其制動器6沒有產生作用。此時，輔助彈簧4的長度處于自然狀態，與輔助套環3相接觸，沒有預壓。
因此，盡管彈性系數是不連續的，回復力卻是連續的。此時F2x，F2y，D2x及D2y可用下式表示。
F2x＝k2x(r-δ)x/r F2y＝k2y(r-δ)y/r (r＞δ)
D2x=c2xr·x/r,D2y=c2yr·y/r,(r>δ)]]>F2x＝F2y＝D2x＝D2y＝0(r≤δ) (5)利用式(5)對極限速度附近發生的振動進行數值計算的結果表示于圖3。圖3中的共振曲線具有如下特征。
(1)r＜δ時，在共振點ω＝1.0附近產生共振，但當r＞δ，輔助彈簧4產生作用時，則在共振點ω＝1.5的附近產生共振。
(2)共振曲線在整體上逐漸趨于剛性。
(3)對于在極限速度附近發生的振動，輔助彈簧4沒有控制振動的作用。
下面，對有預壓存在的情況，即實施例一中圖2所示的狀態進行說明。此時圓盤型轉子1的轉子回復力顯示出不連續的性質。同時，還是假定輔助彈簧4沒有方向差。
首先推導轉子回復力的表達式。注意到極限速度附近的共振現象。O(εo)的減諧振動解可以假設為下式。
x＝Rcos(ωt+β)y＝Rsin(ωt+β) (6)將上述式(1)代入式(4)，設振動頻率ω項兩邊的系數具有同樣的精度O(ε)，則振幅R與位相角β有如下關系。
rfR·=ω2ec2cosβ-Rc2G(ω)-2ω3esinβ-2Rω2(c+c2)]]>rbβ·=2ωRG(ω)-2ω3ecosβ-ω2ec2sinβ-Rcc2ω-Rc22ω---(7)]]>這里，rf＝c22+4ω2、rb＝R(c22+4ω2)、G(ω)＝1+k2-ω2對式(1.7)，令左邊的時間微分等于0，求其穩定解并對解的穩定情況用Routh-Hurwitz穩定判別法進行討論。
圖4為減諧振動的共振曲線。下面參照圖4對這一共振曲線的特征與振動控制效果進行說明。在本例中，由非旋轉包裹物2與輔助彈簧4是相接觸還是不相接觸，將系統分為兩種狀態。
在r≤δ時，因為輔助彈簧4的彈性系數很小，當ω=(k/m)]]>時產生共振(以下將處于這一狀態的系統稱為“系統1”)。在r≥δ時，因為輔助彈簧4的剛性發生變化，當ω={(k1+k2)/m}]]>時發生共振(以下將處于這一狀態的系統稱為“系統2”)在圖4里，將系統1和系統2的共振曲線畫在了一張圖上，現實中實際存在的僅是實線所示的共振曲線。圖4里的實線是經過穩定判斷的穩定解。圖4里的虛線是實際中并不存在的共振曲線。對于這個系統，振幅很小時表現為系統1的共振曲線，振幅很大時表現為系統2的共振曲線。采用輔助彈簧4后，共振曲線的峰值將向高速方向移動。
在這一系統中，從低速端開始慢慢的增加轉動速度時，在AB的范圍內，因為r≤δ，振幅由共振曲線AB所決定。當旋轉速度超過B點以后，假設振幅比δ更大，則變為系統2，由于受到曲線GH的約束，振幅將減小。并且，如果假設振幅比δ更小的話，系統處于系統1的狀態，因而振幅按照曲線BC和曲線DE所示的結果變大，其結果可以考慮為振幅的大小在點B與點E的連線附近振蕩。因此旋轉速度超過E點后，正如共振曲線的安定段EF所示，可以假設振幅將發生變化(以下稱其為“振幅變化假定”)下面利用數值模擬的結果對具有預壓的相應情況進行說明。首先，從抑制振動的目的出發，加大輔助減震器5的衰減，使高速端(系統2)的共振峰減小。圖5表示了數值模擬的結果。解析解也同時表示在該圖中。計算中采用的間隙為δ＝0.07。解析解與數值積分的結果非常一致。而且，在BE范圍內，正如上面說明的“振幅變化假定”一樣，振幅基本以δ＝0.07的大小作周期運動(振幅的變化范圍用“·”表示)，這一振動模式，在超過圖4的E點后依然繼續存在，直到到達H點后，進入高速端的共振曲線(系統2)。隨后，系統2的共振曲線中的間隙值再次變為δ，又轉回到小振幅的系統1的共振曲線。
下面對實際應用中的問題進行討論。系統1(原系統)的參數設定和調整都十分困難，系統2(附加系統)中彈簧的剛度和衰減的大小都可以自由的調整。由圖5的結果可知，系統1的振幅非常大，大約達到1左右，本例中將其抑制到大約0.1左右，由此可以看到本方案的效果。但是，振幅的周期變化超過E點后仍然持續保持到高速端的峰值處，基于控制振動的目的是不理想的，而且，與“振幅變化假定”的設想也有一定的差距。
下面對參數的影響進行說明。為了將振動抑制到更小，進一步加大了衰減系數c2，可以想像高速端的峰值比間隙δ更小。這一情況的計算結果如圖6所示。從這一結果可知，振幅周期振蕩的范圍變得更廣。本來只有小振幅諧振的速度范圍，變成振幅的周期性振蕩，從控制振動的角度，這是很不理想的現象。
下面對輔助彈簧的剛性具有方向性的系統進行說明。為了解決一直分布到高速端的振幅周期性振蕩問題，考慮了脫離圓軌道的可能性，對輔助彈簧4的剛性分布增加了方向性。方向差設為k2x/k2y＝1.7時的計算結果如圖7所示。由于有了方向差，振幅的周期振蕩現象在中途消失了，回到了小振幅的穩定解。
下面對非穩態振動的情況進行說明。首先考察以一定的角加速度通過極限速度附近的共振點時的情況。這時，式(4)的條件變化為下式。
ψ··=λ,ψ·=λt+ω0,ψ=12λt2+ω0t+ψ0---(8)]]>λ為加速度、ψ是以x軸為基準測量出的不平衡的角度、ω0為加速開始時的旋轉速度、ψ0表示開始加速時的不平衡角度。圖8表示了在初始值ω0＝0.5、ψ0＝0的條件下的計算結果。
通過考察圖5所示的與上述例子相對應的穩態振動的共振曲線，可知在非穩態振動的情況下，這一振動控制方法也是有效的。
第二實施例以下結合具體實驗對本發明中所涉及的回轉軸系統中的振動控制裝置的第二實施例進行說明。在圖9A和圖9B中給出了本實驗里使用的振動控制裝置的概略圖。在用符號100表示的本發明中所涉及回轉軸系統中的振動控制裝置中，彈性體的懸垂軸22由其上端的上部軸承座20和下端的下部軸承座23進行固定支撐。懸垂軸22位于上部軸承座20和下部軸承座23之間，下部軸承座23的旁邊，安裝了一個與其同軸的圓盤21。下部軸承座23的外套環與第一實施例中說明的理論模型中的非旋轉包裹物2相當。在與下部軸承座23外套環的外表面保持間隙δ的地方，安裝了一個同軸的套環24。為了控制這一套環24的回旋搖擺振動，套環24外側的4個固定點與4條一端固定，另一端向前伸出的板簧(彈性體)25相接觸。因此，由于每個板簧25與套環24之間的摩擦，由板簧25使套環24的回旋搖擺振動得到衰減。4個板簧25都經過一定的預壓壓縮。4個板簧25的端頭處都設有限制其動作范圍的制動器26，由其維持需要的預壓。
在這一實驗中使用的懸垂軸22，其長度l＝700mm，直徑d＝12mm，圓盤21的直徑為260mm，厚為10mm。懸垂軸22通過圓盤21后繼續向下方延伸60mm與作為下部軸承座23的球軸承(井6205)相嵌。下部軸承座23的外套環與套環24間的間隙為δ＝2mm。
以下對使用上述振動控制裝置100在不同條件下的實驗結果進行說明。
為了進行比較，首先考察取消振動控制裝置100中的板簧25(以及制動器26)后，得到如圖10所示的共振曲線。由此可知，在極限速度附近產生了很大的共振現象。為了安全，實驗只進行到振幅為7mm為止。
然后在控制裝置100中安裝上板簧25(以及制動器26)，并且在板簧25沒有方向差的情況下進行了實驗。
在板簧25沒有方向差的情況下得到了圖11所示的共振曲線。與圖10中極限速度附近大約8mm以上的振幅相比，在這里被控制到只有大約2mm左右。但是從極限速度附近到高速端都分布著振幅大約為間隙δ程度的準周期運動。這一實驗結果與上述圖6中表示的理論分析的定性結果基本一致。出于安全的考慮，實驗中最大速度只作到ω≈800rpm為止。
通過改變x方向或y方向的板簧25的個數，給板簧25帶來方向差后得到如圖12所示的共振曲線。超過共振點以后準周期運動消失了，得到了在高速端的具有小振幅的安定共振曲線(諧振振動的穩定解)，準周期運動的范圍大幅度縮小。振幅也小到只有2mm左右，可以確認振動控制的效果。這一實驗結果與圖7所示的理論分析的結果非常一致。因此，不需要對參數進行精心的選擇，只要調整間隙的大小，就可以將回旋搖擺振動振幅的大小控制在要求的范圍內。
在本實施例中，采用板簧25作輔助彈簧，采用改變x方向和y方向的板簧的個數得到了輔助彈簧的方向差，除此方法外利用其他的方法也可以產生方向差。但是由于板簧在其半徑方向只需要很小的空間，而且由于板簧的重疊還可以產生摩擦力，所以這比起采用大的緩沖器有更多的優點。
在本發明中，彈性體(在上述的實施例中為板簧)或間隙的大小，或者兩者同時，可以具有方向差。由于方向差的存在，在對準周期運動(回旋搖擺)進行快速收斂控制時，可以迅速抑制圓軌道上的振動。由于方向差的存在，可以破壞回旋搖擺的軌跡，方向差可通過分別控制彈性體或間隙的大小變化，或者兩者大小的同時變化來實現。要使彈性體產生方向差，例如可以通過如下方法(1)幾個彈性體的強度各不相同，(2)在不同的方向(例如兩個正交的方向)上配置不同數量的彈性體，(3)將幾個彈性體與非旋轉包裹物的外表面間的距離(間隙的大小)取得不一致。
要使間隙產生方向差，例如，可以通過使間隙的內、外邊界的軌跡不是同心圓來實現。例如第一非旋轉套環的外環采用圓形的軸承座，讓這一軸承座與第二非旋轉套環不同心，即間隙的圓形內邊界的軌跡(軸承座的外邊界)與間隙的外邊界的軌跡(第二非旋轉套環的內邊界)不是同心圓，即可讓間隙產生方向差。或者讓間隙的外邊界的軌跡為圓形，內邊界的軌跡為橢圓形也可以產生方向差。產生方向差的方法并不僅限于本例中所列舉的方法。
作為第二實施例的引申，下面說明用其他的方法使輔助彈簧產生方向差的例子。其基本概念表示于圖13、圖14A、圖14B、圖15和圖16中。
圖13中的構成表現了輔助彈簧加有預壓的例子。如圖中所示，回轉軸30的外邊沿由軸承31所支撐，軸承31的外套環的外沿與同軸安裝的套環32間有一間隙δ＝1mm。為了控制套環32的回旋搖擺，套環32外沿上的一個固定位置與一端固定，一端向x方向(圖中表示為水平方向)伸長的一組板簧33相接觸。板簧33加有預壓。板簧33的遠端，裝了一個控制其動作范圍的制動器34，其另一個作用是維持加上的預壓。
圖14A中的構成表現了取消圖13中的套環32和板簧33的制動器34后，輔助彈簧33沒有預壓的例子。雖然軸承31的外套環的外沿與套環32間有一δ＝1mm的間隙，這也只是對板簧32上的A點而言的。
圖14B中的構成表現了在圖14A中的板簧33的遠端增設制動器34后，板簧33加有預壓的狀態。
圖15和圖16是除圖13的x方向上加上板簧33以外，在y方向(圖中表示為垂直方向)也加上板簧33并施以預壓，而且通過調節板簧33的個數，產生方向差的例子。
圖15的例子中，在x方向加有2個板簧33，y方向上加有3個重疊在一起的板簧，在x方向和y方向上保持一定的方向差。
圖16的例子中，在x方向和y方向上同時加有3個重疊在一起的板簧33。雖然在x方向和y方向上板簧33沒有方向差，但是由于軸30的軸心產生移動后，安裝在軸30的外側的軸承31的外環將與套環32的內面產生接觸。由于回轉軸30的軸心產生移動，帶來軸承31的外環與套環32的內面間的間隙不斷變化，如圖17所示的實驗結果也與圖7所示的理論分析結果十分相近。
第三實施例下面通過與傳統方法進行比較來說明本發明在洗衣機中的具體應用。
如圖18所示的傳統洗衣機，洗滌槽40通過帶動其旋轉的回轉軸41以及減速器(圖中沒有表示)與馬達42相連接。在洗滌槽40的外面有一個接受從洗滌槽40進行排水的外槽43，洗滌槽40在外槽43的里面旋轉。為了防止振動，外槽43的側下部與多孔網架44的側上部通過鋼絲繩45進行連接，多孔網架44在此起著懸吊架的功能。
圖19A、圖19B、圖19C、圖19D和圖19E表示了本發明在洗衣機中的具體應用。在圖19A、圖19B和圖19C中與圖18表示的傳統例子一樣，洗滌槽40通過帶動其旋轉的回轉軸41以及減速器(圖中沒有表示)與馬達42相連接。本實施例中，在馬達42外殼的下方安裝了一個向下伸出的軸46。這一軸46由于直接安裝在馬達42的外殼上，不能旋轉。在這一軸46的外側，僅僅隔著一個間隙δ，安裝有一個同軸的套環47。在套環47的外面，還安裝有輔助彈簧(彈性體)48、輔助減速器(衰減物)49。對應于輔助彈簧48，還安裝了制動器(限制機構)50。
圖19D和圖19E是將振動控制裝置安裝在與圖19A不同的位于外槽43外側的具體應用例。在圖19D和圖19E中，洗衣機外槽43的外面僅僅間隔一個間隙δ安裝了一個同軸的套環51。在套環51的外側安裝了幾個兼作輔助彈簧(彈性體)48和輔助減速器(衰減器)49的板簧52，對應于板簧52，還安裝了制動器(限制機構)53。套環51通過鋼絲繩54與多孔網架44的上部相連接。
雖然本例中，在套環51的外面8個地方均勻的安裝了板簧52，實際上只需要在幾個適當的地方進行安裝即可。
外槽43、多孔網架44和鋼絲繩45與圖18所示的傳統例相同。
根據本實施例，只需要簡單的結構就可以使洗衣機中的洗滌槽在制動時產生的回旋搖擺得到控制。由于馬達42的回轉軸41周邊的結構都可以小型化，不需要大型的緩沖器，只需要幾個板簧，就可以兼有彈性體和減速器的功能。
第四實施例下面說明本發明在洗衣機中的具體應用的又一個例子。如圖20A所示的洗衣機中，洗滌槽60通過帶動其旋轉的回轉軸61以及減速器與馬達62相連接。在洗滌槽60的外面有一個接受從洗滌槽60進行排水的外槽63，洗滌槽60在外槽63的里面旋轉。為了防止振動，外槽63由固定于多孔網架64的側上部和外槽63的側下部的鋼絲繩65吊裝固定。
圖20A和圖20B中，洗滌槽60通過帶動其旋轉的回轉軸61以及減速器與馬達62相連接。在其回轉軸61的中間，安裝有一個軸承66。這一軸承66的外套環與相當于第一實施例中理論模型中的非旋轉包裹物2。在這一外套環的外側安裝有套環67。在軸承66的外套環的外側，僅僅隔著一個間隙δ，安裝有一個套環67。在套環67的外面，還安裝有輔助彈簧(彈性體)68、輔助減速器(衰減物)69。對應于輔助彈簧68，還安裝了制動器(限制機構)70。洗滌槽60、回轉軸61、馬達62、外槽63、軸承66、套環67、輔助彈簧68、輔助減速器69和制動器70都由多孔網架64的底部面向上方安裝的幾個保持彈簧71支撐。
根據本實施例，只需要簡單的結構就可以使洗衣機中的洗滌槽在制動時產生的回旋搖擺得到控制。
由于與馬達62相連接的回轉軸61周邊的結構都很小型化，不需要大型的緩沖器，只需要幾個板簧，就可以兼有彈性體和減速器的功能。
第五實施例下面說明本發明在洗衣機中的具體應用的又一個例子。在圖21A和圖22表示的洗衣機中，安裝在外槽80里，沿水平方向軸旋轉的洗滌槽81通過帶動其旋轉的回轉軸82以及減速器與馬達83相連接。外槽80接受從洗滌槽81排出的水。為了防止振動，外槽80由一端固定在多孔網架84內面，另一端固定在外槽80外面的數只彈簧85吊裝固定。而且，外槽80還由固定在多孔網架84下部內面的數只減速器86支撐。
圖21A和圖21B中，洗滌槽81通過帶動其旋轉的回轉軸82以及減速器與馬達83相連接。在其回轉軸82的中間，安裝有一個軸承87。這一軸承87的外套環與相當于第一實施例中理論模型中的非旋轉包裹物2。在這一外套環的外側安裝有套環88。在軸承87的外套環的外側，僅僅隔著一個間隙δ，安裝有一個套環88。在套環88的外面，還安裝有輔助彈簧(彈性體)89、輔助減速器(衰減物)90。對應于輔助彈簧89，還安裝了制動器(限制機構)91。輔助彈簧89、輔助減速器90和制動器91都由多孔網架84的側面面向側方向安裝的支持物92支撐。
根據本實施例，只需要簡單的結構就可以使洗衣機中的洗滌槽在制動時產生的回旋搖擺得到控制。
由于與馬達83相連接的回轉軸82周邊的結構都很小型化，不需要大型的緩沖器，只需要幾個板簧，就可以兼有彈性體和減速器的功能。
第六實施例下面說明本發明在洗衣機中的具體應用的又一個例子。在圖23A里表示的洗衣機中，安裝在外槽100里，沿傾斜方向回轉軸旋轉的洗滌槽101通過帶動其旋轉的回轉軸102以及減速器與馬達103相連接。外槽100接受從洗滌槽101排出的水。為了防止振動，外槽100由一端固定在多孔網架104內面，另一端固定在外槽100上面的數只彈簧105吊裝固定。而且，外槽100還由固定在多孔網架104下部內面的數只減速器106支撐。
圖23A和圖23B中、洗滌槽101通過帶動其旋轉的回轉軸102以及減速器與馬達103相連接。在其回轉軸102的中間，安裝有一個軸承107。這一軸承107的外套環與相當于第一實施例中理論模型中的非旋轉包裹物2。在這一外套環的外側安裝有套環108。在軸承107的外套環的外側，僅僅隔著一個間隙δ，安裝有一個套環108。在套環108的外面，還安裝有輔助彈簧(彈性體)109、輔助減速器(衰減物)110。對應于輔助彈簧109，還安裝了制動器(限制機構)111。輔助彈簧109、輔助減速器110和制動器111都由位于多孔網架104的側面面向側方安裝的支持物112支撐。
根據本實施例，只需要簡單的結構就可以使洗衣機中的洗滌槽在制動時產生的回旋搖擺得到控制。
由于與馬達103相連接的回轉軸102周邊的結構都很小型化，不需要大型的緩沖器，只需要幾個板簧，就可以兼有彈性體和減速器的功能。
第七實施例下面說明本發明在離心燒結裝置中的具體應用的一個實施例。離心燒結裝置是指，通過將需要燒結的原料裝載到一個高速旋轉的工作倉中，在需要燒結的原料表面上加上離心力，進行加熱，得到致密薄膜以及燒結物的裝置。由離心力得到的力的大小，希望能達到10～700000G的程度，最好是在1000～10000G的范圍中。
例如對于一個半徑為8cm的高速旋轉圓盤，在將原料置于其邊沿的時候，原料表面所受到的離心力，在旋轉速度為500rpm時為22G、1000rpm時為89G、1500rpm時為201G、2000rpm時為357G、3000rpm時為804G、5000rpm時為2236G、10000rpm時為8944G、20000rpm時為35776G、50000rpm時為223600G。這一作用力比通常的熱壓燒結中所加的作用力大很多，現有理論也證明了，這一作用對提高陶瓷膜、陶瓷和金屬粉體加工的成型物的致密化是有效的。因此，離心力對促進粒子的最密化充填，促進物質內的擴散，使燒結過程中存在的彈性變形，粘性流動，液相等情況時的溶解—析出更加致密化。使得陶瓷及金屬的成型物更加致密，同時也使得低溫燒結成為可能。對加熱溫度一般沒有什么特別的限制，希望能夠在300～1800℃的范圍，最好維持在500～1500℃的范圍里。因為在500℃以下的溫度時，物質的擴散十分困難，而高于1500℃時，物質的擴散速度劇烈增加，使得離心力的作用不易發揮。
圖24表示了在上述離心燒結裝置中采用本發明的振動控制裝置的一個應用例。本實施例的燒結裝置中，在頂蓋120的下面，安裝的向下的棒狀物120a的端面處安裝了振動控制軸承121。在振動控制軸承121的下方，依次共軸安裝了放置燒結物122的轉子123，下部軸承124和連接在馬達126的負載端的旋轉中繼接頭125。本實施例中的回轉軸127由振動控制軸承121，下部軸承124和旋轉中繼接頭125組成，在轉子123的中心支持其轉動。轉子123被加熱容器密封。在加熱容器128的外周附近安裝有給燒結物122加熱的加熱器129和其外側的絕熱物130。
本實施例中的回轉軸127，直徑為3φ，長度為75mm，材質為鋼琴弦線(SWP-B)。轉子123由氮化硅陶瓷制成，其外徑為180φ。這里所提到的材料及尺寸都僅僅是作為例子用的，本發明并不僅限于此。轉子123的重量為1.4kg時，共振旋轉數是570rpm。由于在轉子的上方采用了振動控制軸承，共振旋轉數到達570rpm時，也沒有發生旋轉搖擺的情況，可以十分順利的起動。這個結果，對于旋轉速度一會增加，一會減少的非穩定振動系統的振動是有效的。
第八實施例圖25和圖26說明本發明在離心分離機中的具體應用實施例。離心分離機由基礎部A和其上部安裝的罩140構成。罩140的內部包含裝載需要進行分離處理的樣品的轉子141，以及為抑制轉子141的轉動帶來的振動而安裝在罩140內部下方的振動控制裝置S。在轉動時，上端蓋142密閉了罩140上方的開口。轉子141在其中心的下部與回轉軸143的一端相連接，這個回轉軸143的另一端與安裝在基礎部A下方的馬達144相連接，由馬達144帶動轉子141旋轉。回轉軸143由基礎部A中的上下兩個軸承145a和145b固定。為了確定支撐軸承145a和145b的位置，與支撐軸承145a和145b的內環和外環相接觸的位置上安裝了軸套146a、146b、146c、147a和147b。
振動控制裝置S包括支撐回轉軸143的軸承148，在與軸承148的外套環(第一非旋轉套環)間隔一個間隙的位置，同軸安裝的套環149(第二非旋轉套環)。振動控制裝置S還包括一端固定在套環149外方的4個固定點上的4組板簧簧片150和為限制板簧簧片150的動作范圍安裝的4個制動器151。每組板簧簧片150由一片或多片板簧構成，當套環149發生回旋搖擺時，由其外側的預壓可以抑制其振動。板簧簧片150和制動器151組合成了振動控制裝置。圖26是與圖9B中說明的結構一樣的振動控制裝置S的平面圖。
4組板簧簧片150由其彈性系數的不同，間隙大小的不同或上述兩個因素的同時調整，可以產生需要的方向差。
軸承148、套環149、板簧150的固定部位(固定位置)和制動器151都在罩140底部的基板152上。為了安裝基版板152，在罩140的底部預設了安裝孔153。
在利用本發明，如上所述構成的離心分離機的回轉軸系統振動控制裝置中，軸承148的外套環(第一非旋轉套環)超過間隔的范圍后，振動控制裝置(板簧簧片150和制動器151)啟動，使回轉軸143受到很大的回復力。另一方面，當第一非旋轉套環不超過間隔的范圍時，由振動控制裝置產生的回復力根本不作用到回轉軸143上。因此，可以將振動控制在非常小的范圍。
在本發明中，當積層板簧簧片150由多片疊合使用時，盡管可能發生由不連續彈簧帶來的自激振動，由于間隙只有很小的距離，將產生使自激振動停止的作用。其基本原理是，由于積層板簧的衰減很大，使得自激振動將被抑制。
圖27表示了沒有使用本發明時的自激振動的振動曲線，圖28表示了使用本發明時的自激振動的振動曲線。由圖27可知，到達發生自激振動的速度時，振幅將在一瞬間變得無限大。同時由圖28可知，盡管到達了發生自激振動的速度，振幅的增加得到控制，自激振動被抑制。特別是，使用積層板簧時，彈簧間的摩擦將會吸收能量，振動控制裝置可以更加小型、單純。
采用本實施例可以，(1)將共振振幅的大小控制到任意值(由間隙的大小決定)，(2)自激振動也可以控制到間隙所確定的范圍內。
在參考圖25到圖28說明的第七實施例中，雖然振動控制裝置安裝在罩140的下方，參照下面依據圖29和圖30的說明，振動控制裝置也可以安裝在罩140的上方。
第九實施例圖29和圖30說明本發明在離心分離機中的另一個具體應用實施例。由于本圖中對離心分離機的結構說明，采用的符號與圖25完全相同，這里省略具體說明。
在罩140的內部，轉子141的上部開口處，嵌進了一個密封蓋160(圖25的實施例中沒有這一蓋子，因為只有轉子141的上部才有開口)。振動控制裝置S’安裝于罩140的上端蓋142的下面(圖25的實施例中振動控制裝置S安裝于罩140的下方)。連接在振動控制裝置S’上的軸161固定在轉子141的密封蓋160上面。
振動控制裝置S’包括支撐回轉軸161的軸承162，在與軸承162的外套環(第一非旋轉套環)間隔一個間隙的位置，安裝的套環(第二非旋轉套環)163。振動控制裝置S’還包括一端固定在套環163外側的4個固定點上的4組板簧簧片164和為限制板簧簧片164的動作范圍安裝的4個制動器(在本圖中沒有表示出來，與圖25實施例中的制動器151相同)。每組板簧簧片164由一片或多片板簧構成，當套環163發生回旋搖擺時，由其外側的預壓可以抑制其振動。板簧簧片164和制動器組合成了振動控制裝置。以上振動控制裝置S’的平面構成與圖9B中說明的結構一樣。
4組板簧簧片164由其彈性系數的不同，間隙大小的不同或上述兩個因素的同時調整，可以產生需要的方向差。
本實施例中的振動控制裝置S’的功能與前面敘述的實施例中的振動控制裝置S一樣。因此，在第九實施例中，與第八實施例一樣，可以通過簡單的構造，實現對離心分離機共振振動的控制。
第八實施例(圖25至圖28)和第九實施例(圖29和圖30)并不僅限于圖中所示的結構。例如，在圖中所示的是將回轉軸143與馬達144直接相連接的傳動機構，但是將兩者通過皮帶進行傳動時，本發明所涉及的用于回轉軸系統控制回旋搖擺的裝置和方法也一樣適用。另外，離心分離機的轉子141安裝在回轉軸143的尖端上，其實也可以安裝在回轉軸143中間的任何位置。離心分離機的馬達144，在圖示的例子中，安裝于轉子141的下方，其實也可以安裝在轉子141的上方，其位置可以任意設計。馬達144可以使用電動馬達，空氣壓縮機，油壓馬達等，對其種類沒有限制。關于振動控制裝置的安裝位置，圖中給出了安裝在罩140的底面(第八實施例的振動控制裝置S)和其上端蓋142的底面(第九實施例的振動控制裝置S’)，其實，也并非除此不可，其他的位置，例如基礎部A的上面或者基礎部A的內部也是可以的。根據具體要求，同時采用幾個振動控制裝置也是可以的。關于離心分離機的轉子141，也沒有特別的限制，其可以是將液體中的漂浮物除去的形式，回收和脫水等過程中使用的直接將待處理物放入旋轉容器的形式，或將裝好樣品的樣品容器插入旋轉容器中后使樣品分離的形式等。
第十實施例圖31A和圖31B說明本發明在其他具體應用中的一個實施例。本實施例是不使用第二非旋轉套環的例子。
在本實施例中的振動控制裝置T，包含安裝在與回轉軸170的外側間隔一個間隙的軸承171，包裹著軸承171并與回轉軸170同軸安裝的套環172(第一非旋轉套環)。振動控制裝置T還包括一端分別固定在套環172外側的4個位于殼體173上的固定位置的4組板簧簧片174和為限制板簧簧片174的動作范圍安裝的4個制動器175。每組板簧簧片174由多片板簧構成，在本例中水平(x)方向的2組板簧簧片都由3片疊成，垂直(y)方向的2組板簧簧片則由2片疊成。當套環172發生回旋搖擺時，分別由各組板簧174，通過其外側，向其施加壓力抑制其振動。板簧簧片174和制動器175組合成了振動控制裝置。
4組板簧簧片174由于其彈性系數的不同，間隙大小的不同或上述兩個因素的同時調整，可以產生需要的方向差。
在如上所述的振動控制裝置T中，回轉軸170的振動超過間隙的范圍后，振動控制裝置啟動，使回轉軸170受到很大的回復力。當回轉軸170的振動不超過間隙的范圍時，由振動控制裝置產生的回復力根本不作用到回轉軸170上。因此，可以將振動控制在非常小的范圍。
第十一實施例本實施例是將能連續衰減回轉體能量的裝置(自激振動衰減組件)與圖31表示的不連續彈簧裝置(共振振動衰減組件)進行組合應用的例子。自激振動衰減組件，例如可以通過不設間隙，直接將板簧與回轉軸接觸得到。只要是可以連續不斷的使回轉能量衰減的裝置都可以是這里所稱的自激振動衰減組件，其結構沒有具體要求，多層板簧可以使得裝置更加小巧。并且，自激振動衰減組件與共振振動衰減組件組合時的各自的數量也可以容易選擇。
下面，根據圖32對本實施例進行說明。圖32對在圖4中增加自激振動衰減組件時的作用進行了說明。在圖4中，對于利用由加有預壓的輔助彈簧構成的共振振動衰減組件，可以將轉子的振動控制在間隙δ的大小程度的事實進行了說明。再加上自激振動衰減組件后，回轉體的能量被連續衰減，振幅的峰值變小。(a)的能量衰減比(b)變得更大。特別是，當加上大的衰減時，(c)振幅的峰值可能變得比間隙δ的大小更小。
當回轉系統正常運轉時，系統處于安定狀態，并不是一定需要共振振動衰減組件。
但是，在旋轉過程中，渦輪的一片葉片產生損壞時，或者采用在轉子中插入試管的離心分離機，不慎將試管忘在其中進行運轉等情況發生時，回轉系統工作倉的重心或轉子的重心將偏離平衡，將發生大振幅的振動。共振振動衰減組件在這種情況下將有效的發揮作用。即是，當由于不平衡在極限速度附近出現大的振動時，或者是由于不能及時的排除引起振動的不平衡的因素時，上述圖4所說明的作用和共振振動衰減組件的作用，將可以把轉子的振動控制在與間隙δ的大小同程度的范圍內。
因此，雖然產生了不平衡因素，也不需停止運轉。由此，異常監測器也可以省去。并且，由于回轉系統中某一個部分的不平衡不會波及到整個回轉系統，因此本實施例可以作為回轉系統的安全裝置而被廣泛使用。
本發明所述的控制回轉軸系統回旋搖擺振動的裝置與方法可以應用于離心分離機，洗衣機，脫水機，扁平軸，液體容器，球體平衡器等的回轉軸系統的回旋搖擺振動的控制。并且，也可適用于對汽車，飛機，船舶等中的發動機中使用的回轉軸系統的回旋搖擺振動的控制。也可以用作磁性軸承的備用結構。
本發明所述的控制回轉軸系統回旋搖擺振動的裝置能有效控制在旋轉過程中，當渦輪的一片葉片產生損壞時，或者采用在轉子中插入試管的離心分離機，不慎將試管忘在其中進行運轉等情況發生時，旋轉系統工作倉的重心或轉子的重心會偏離平衡等，運行中發生的異常情況。即是，當系統運行時，雖然產生了振動，也不需停止運轉，在運行中即可以簡單的控制回旋搖擺。
本發明所述的控制回轉軸系統回旋搖擺振動的裝置可以做成一體化的組件，并且還可以做成能在回轉軸系統上自由裝卸的組件。
本公司對本發明中提出的權利要求書中規定的目的和各個要點，以及由此產生的各種變化、變型擁有權利。例如，適用于本發明的回轉軸系統中的回轉軸，在實施例中是垂直安裝的，但是，要求的權利不限于此，水平安裝的同樣包括在內。本發明適用的空間位置的選擇也同樣有著很大的自由度(例如，回轉軸的上部、中間、下部等)。
本發明的裝置和方法，除以上所述之外，還可應用于各種各樣的回轉機械，特別是可以廣泛適用于這些機械的組件，權利要求也不限于以上用途。
權利要求
1.一種對至少由一個回轉軸及該回轉軸所支持的一個回轉體所構成的回轉軸系統的回旋搖擺振動進行控制的裝置，其包括至少一個安裝在該回轉軸的直徑方向上，包圍該回轉軸并與該回轉軸相垂直，不能旋轉，但可以感受到回轉軸的回旋搖擺振動的非旋轉包裹物；具有對回旋搖擺振動進行控制的振動控制機構，該振動控制機構包括至少一個與該非旋轉包裹物的外表面保持一定間隙，能控制該回轉軸系統的回旋搖擺振動，被預壓壓縮的彈性體，以及規定該彈性體的動作范圍的限制機構。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，該非旋轉包裹物為支持該回轉軸的軸承。
3.如權利要求1或2所述的裝置，其特征在于，涉及一種由該彈性體或該彈性體與該限制機構的組合來設定間隙范圍的裝置。
4.一種對至少由一個回轉軸及該回轉軸所支持的一個回轉體所構成的回轉軸系統的回旋搖擺振動進行控制的裝置，其包括安裝在該回轉軸的直徑方向上，包圍該回轉軸并與該回轉軸相垂直，不能旋轉，但可以感受到該回轉軸的回旋搖擺振動的第一非旋轉包裹物；在該第一非旋轉包裹物的外側間隔規定的間隙安裝的第二非旋轉包裹物；具有對回旋搖擺振動進行控制的振動控制機構，該機構包括一個能從該第二非旋轉包裹物的直徑方向的外側對該回轉軸系統的回旋搖擺振動進行控制的，被預壓壓縮的彈性體，以及規定該彈性體的動作范圍的限制機構。
5.如權利要求4所述的裝置，其特征在于，該振動控制機構是一種當該第二非旋轉包裹物的振動超過上述規定的范圍時，其將很大的回復力作用到該回轉軸，同時，當該第二非旋轉包裹物的振動不超過上述規定的范圍時，回復力完全不作用到該回轉軸的裝置。
6.如權利要求4所述的裝置，其特征在于，涉及一種間隙大小變化的，控制該回轉軸的回旋搖擺振動的控制力與該間隙的大小相關，該回復力來自于該回轉軸自身或來自于該回轉軸及多個彈簧的裝置。
7.如權利要求4、5或6中任一項所述的裝置，其特征在于，該第一非旋轉包裹物為支持該回轉軸的軸承。
8.如權利要求4～6中任一項所述的裝置，其特征在于，該第二非旋轉包裹物為套環狀物體。
9.如權利要求4～8中任一項所述的裝置，其特征在于，該振動控制機構是在眾多位置安裝的裝置。
10.如權利要求9所述的裝置，其特征在于，涉及一種由一個振動控制機構中的彈性體與另一個振動控制機構中的彈性體形成方向差，來得到對回旋搖擺振動的控制力的裝置。
11.如權利要求4～10中任一項所述的裝置，其特征在于，涉及一種由形成間隙的方向差，來得到對回旋搖擺振動的控制力的裝置。
12.如權利要求9、10或11中任一項所述的裝置，其特征在于，該彈性體是板簧簧片。
13.如權利要求12所述的裝置，其特征在于，該板簧簧片是由一片板簧或由幾片板簧疊加成的積層板簧構成。
14.如權利要求13所述的裝置，其特征在于，至少有一個板簧與另一個板簧使用的板簧簧片的片數是不同的。
15.如權利要求4～14中任一項所述的裝置，其特征在于，該限制機構是利用機械或電氣的方法來限制彈性體動作范圍的裝置。
16.如權利要求4～15中任一項所述的裝置，其特征在于，涉及一種對該間隙的范圍，該彈性體回復力的大小，對該彈性體進行壓縮的預壓的大小和該限制機構進行調節的調節裝置。
17.如權利要求4～16中任一項所述的裝置，其特征在于，該回轉體是在非穩定狀態下振動的裝置。
18.如權利要求4～17中任一項所述的裝置，其特征在于，該回轉軸系統是由回轉機械所組成的裝置。
19.如權利要求18中所述的裝置，其特征在于，該回轉機械是包含洗衣機，離心分離機在內的裝置。
20.如權利要求19中所述的裝置，其特征在于，該洗衣機含有洗滌槽與馬達，該回轉軸系統是由該馬達與安裝在與該馬達的回轉軸相連接的軸上的該洗滌槽構成的裝置。
21.如權利要求20中所述的裝置，其特征在于，該第一非旋轉包裹物的位置，可以位于該洗滌槽的下方，或位于與該洗滌槽相接觸的正下方，或位于該洗滌槽的側面，或位于與該洗滌槽相接觸的任何相近的位置。
22.一種對至少由一個回轉軸及該回轉軸所支持的一個回轉體所構成的回轉軸系統的回旋搖擺振動進行控制的方法含有安裝在該回轉軸的直徑方向上，包圍該回轉軸并與該回轉軸相垂直，不能旋轉，但可以感受到該回轉軸的回旋搖擺振動的第一非旋轉套環；一個在該第一非旋轉套環的外側間隔規定的間隙安裝的第二非旋轉套環；根據該回轉軸系統的回旋搖擺振動的大小，來決定是否與該第二非旋轉套環的外表面相接觸，從而決定將施加了預壓壓縮后的輔助彈簧安裝在該第二非旋轉套環附近的位置；該輔助彈簧與該第二非旋轉套環的外表面相接觸與否，決定了該回轉軸系統的振動特性，r≤δ時，該輔助彈簧的彈性系數k很小，系統具有以ω=k/m]]>共振的第一特征，r≥δ時，輔助彈簧的彈性系數k2發生了變化，系統具有以ω=(k+k2)/m]]>共振的第二特征，這里ω是該回轉體的回轉速度，δ是間隙在沿該非旋轉包裹物直徑方向的大小，m是該回轉體和包裹物的總質量，r是該回轉體的位移。
23.一種對至少由一個回轉軸及該回轉軸所支持的一個回轉體所構成的回轉軸系統的回旋搖擺振動進行控制的方法含有安裝在該回轉軸的直徑方向上，包圍該回轉軸并與該回轉軸相垂直，不能旋轉，但可以感受到該回轉軸的回旋搖擺振動的第一非旋轉套環；在該第一非旋轉套環的外側間隔規定的間隙安裝的第二非旋轉套環；根據該回轉軸系統的回旋搖擺振動的大小，來決定是否與該第二非旋轉套環的外表面相接觸，從而決定將施加了預壓壓縮后的輔助彈簧安裝在該第二非旋轉套環附近的位置，對于該回轉軸的回旋搖擺振動，當該回轉軸沒有到達間隙的另一端，只有很小的位移時，只有很小的回復力對其進行控制，當該回轉軸到達了間隙的另一端，相對于較大的位移，會產生很大的回復力對其進行控制，上述大的回復力和小的回復力，統稱大小不連續的力。
24.如權利要求1～21中任一項所述的裝置，其特征在于，涉及一種用增加至少一個對該回轉體的能量進行連續衰減的機構來控制該回轉軸系統的回旋搖擺振動的裝置。
25.如權利要求24所述的裝置，其特征在于，對該回轉體的能量進行連續衰減的機構是指將數個板簧與回轉軸直接接觸的裝置。
26.如權利要求22或23中所述的控制回轉軸系統的回旋搖擺振動的方法，其特征在于，涉及一種同時使用上述對回轉體的能量進行連續衰減的方法。
全文摘要
本發明涉及一種對至少由一個回轉軸及該回轉軸所支持的一個回轉體所構成的回轉軸系統的回旋搖擺振動進行控制的裝置。在回轉軸上嵌套的軸承座(23)的外面，設置了一個與軸承座間留有間隙的套環(24)。振動控制裝置由被初始壓力壓縮后的板簧(25)和控制這些板簧動作范圍的制動器(26)構成，從套環(24)的外側沿直徑方向來控制回轉軸系統的回旋搖擺振動。
文檔編號F16F15/04GK1878969SQ200480032779
公開日2006年12月13日 申請日期2004年9月10日 優先權日2003年9月10日
發明者石田幸男, 劉軍, 內村勝次, 森光英樹, 石黑裕之 申請人:新東工業株式會社, 石田幸男, 劉軍