一种转轴的减震组件及飞轮储能单元的制作方法

1.本实用新型涉及减震设备技术领域，具体涉及一种转轴的减震组件及飞轮储能单元。


背景技术：

2.飞轮储能系统储存电能，其作为化学电池和超级电容器的一种替代产品，具有寿命长、维护量小、高效率和高功率等优点。飞轮储能的原理是依靠电机来实现充放电，依靠旋转的飞轮存储能量，充电时电机推动飞轮转动，飞轮将电能转换为动能储存起来；放电时飞轮驱动电机，把动能转换为电能释放出去。
3.在飞轮储能系统中，飞轮转子振动过大时，会导致转子失去稳定，损坏整个储能系统，因此需要减震组件对其起到缓冲作用。
4.现有技术中，直接采用金属橡胶环作为飞轮的减震组件，但由于金属橡胶环由钢丝压制而成，压制成型所得的金属橡胶环的外形尺寸和形位公差都无法精确保证，导致装配时需要用压力机将金属橡胶环过盈压进去，而这样容易压伤周围工件，装配不到位，还会出现失效的情况，更不便于维修。


技术实现要素：

5.因此，本实用新型为了克服现有技术中的减震组件装配难度大、维修不便的缺陷，从而提供一种转轴的减震组件及飞轮储能单元。
6.为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：
7.一种转轴的减震组件，包括：沿轴承径向由内自外依次设置的内环、金属弹性件和外环；所述金属弹性件包括沿所述轴承径向由内自外依次设置的内金属环、弹性环和外金属环，所述弹性环位于第一容置腔内，所述第一容置腔至少部分由所述内金属环和所述外金属环围合形成。
8.根据本实用新型的一些实施例，所述内金属环包括位于所述弹性环内侧的内挡体、以及与所述内挡体的上端连接并朝向所述弹性环的轴向上端延伸的遮挡所述轴向上端的上挡体；所述外金属环包括位于所述弹性环外侧的外挡体、以及与所述外挡体的下端连接并朝向所述弹性环的轴向下端延伸的遮挡所述轴向下端的下挡体。
9.根据本实用新型的一些实施例，所述上挡体和所述外挡体之间具有径向间隙。
10.根据本实用新型的一些实施例，所述内金属环与所述外金属环之间设有轴向间隙。
11.根据本实用新型的一些实施例，所述内挡体位于所述下挡体的上方，所述轴向间隙位于所述内挡体和所述下挡体之间。
12.根据本实用新型的一些实施例，所述弹性环的内侧面与所述内挡体相抵，所述弹性环的外侧面与所述外挡体相抵。
13.根据本实用新型的一些实施例，所述外环包括位于所述金属弹性件径向外侧的外
环主体部、以及连接于所述外环主体部并朝向所述金属弹性件的轴向下端延伸的遮挡所述轴向下端的外环折弯部；所述内环包括位于所述金属弹性件径向内侧的内环主体部、以及连接于所述内环主体部并朝向所述金属弹性件的轴向上端延伸的遮挡所述轴向上端的内环折弯部；所述外环主体部、所述外环折弯部、所述内环主体部和所述内环折弯部形成第二容置腔的至少部分，所述金属弹性件安装在所述第二容置腔内。
14.根据本实用新型的一些实施例，所述外环主体部的轴向上端固定连接有封板，所述封板挡在所述内环折弯部的轴向上端。
15.根据本实用新型的一些实施例，所述外环和所述内环均为合金材料制成。
16.本实用新型还提供了一种飞轮储能单元，包括飞轮转子、套设在所述飞轮转子的转轴上的轴承及套设在所述轴承上的转轴的减震组件。
17.本实用新型技术方案，具有如下优点：
18.本实用新型提供的转轴的减震组件，外金属环、内金属环和弹性环组成的金属弹性件与所述内环和外环高精度配合，金属弹性件采用内外金属环的结构，可以由机床加工出精度很高的外金属环和内金属环，从而实现金属弹性件外形尺寸的高精度控制，而且该转轴的减震组件装配简单，不易失效，具有较佳的减震效果。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本实用新型的一些实施例中的转轴的减震组件的结构示意图；
21.图2为图1所示的转轴的减震组件的剖视图；
22.图3为图2中a处的局部放大视图；
23.图4为本实用新型的一些实施例中的金属弹性件的结构示意图；
24.图5为图4所示的金属弹性件的剖视图；
25.图6为装配有飞轮转子的减震组件、飞轮转子及轴承组件的剖视图；
26.图7为图6中b处的局部放大视图。
27.附图标记说明：1、外环；2、内环；3、金属弹性件；4、封板；5、轴承；6、力传感器；7、轴承压盖；8、轴承水套；9轴承水套安装座；10、轴承组件安装座；11、外环主体部；12、外环折弯部；21、内环主体部；22、内环折弯部；31、外金属环；32、内金属环；33、弹性环；34、轴向间隙；35、径向间隙；100、飞轮转子；311、下挡体；312、外挡体；321、内挡体；322、上挡体。
具体实施方式
28.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖
直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
30.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
31.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
32.参照图1至图5所示，在本实用新型提出的一种转轴的减震组件，包括：由内自外依次设置的内环2、金属弹性件3和外环1；金属弹性件3包括由内自外依次设置的内金属环32、弹性环33和外金属环31。具体说明，内环2、金属弹性件3和外环1沿着轴承5的径向由内自外依次设置，内金属环32、弹性环33和外金属环31沿着轴承5的径向由内自外依次设置。弹性环33位于第一容置腔内，第一容置腔至少由内金属环32和外金属环31围合而成。
33.具体说明，外金属环31、内金属环32和弹性环33组成的金属弹性件3与内环2和外环1精准配合，内金属环32和外金属环31之间设有的轴向间隙34，当弹性环33的轴向受压缩载荷超出弹性环33的支撑范围时，轴向间隙34被压缩消失，此时内金属环32和外金属环31之间刚性接触，从而保护弹性环33，避免弹性环33超出弹性限度，发生塑性形变而被压成永久变形，避免了弹性环33失效的情况。此外，金属弹性件3采用内外金属环的结构，可以由机床加工出精度很高的外金属环31和内金属环32，从而实现金属弹性件3外形尺寸的精确控制，而且转轴的减震组件装配简单，不易失效，具有较佳的减震效果。
34.在对外金属环31、内金属环32和弹性环33进行装配时，根据热胀冷缩的原理，将外金属环31进行冷却处理及对弹性环33进行冷却处理，将弹性环33安装在外金属环31内后，对弹性环33进行冷却处理，同时对内金属环32冷却处理，将内金属环32安装在弹性环33的内圈后，进行加热，使得外金属环31、内金属环32和弹性环33受热后膨胀，三者之间过盈配合组成金属弹性件3。
35.需要说明的是，外金属环31和内金属环32通过机床加工，高精度控制外金属环31和内金属环32的外形尺寸，使得与外环1和内环2配合的过程流畅，降低装配难度，避免拉伤外环1，提高可靠性。
36.参照图5所示，在本实用新型的一些实施例中，内金属环32和外金属环31的纵截面均呈l型，内金属环32包括位于弹性环33内侧的内挡体321、以及与内挡体321的上端连接并朝向弹性环33的轴向上端延伸的遮挡所述轴向上端的上挡体322；外金属环31包括位于弹性环33外侧的外挡体312、以及与外挡体312的下端连接并朝向弹性环33的轴向下端延伸的遮挡所述轴向下端的下挡体311。
37.在本实用新型的一些实施例中，上挡体322和外挡体312之间具有径向间隙35。当承受径向受载时，可以利用金属弹性件3的径向间隙35将振动能量吸收掉，保证了飞轮运转时的平稳性。
38.具体说明，当弹性环33受到径向力时，此时上挡体322向外挡体312的方向挤压，当径向间隙35被压缩消失，此时外挡体312和上挡体322之间刚性接触，从而保护弹性环33，避免弹性环33超出弹性限度，发生塑性形变而被压成永久变形，避免了弹性环33失效的情况。
39.参照图3所示，在本实用新型的一些实施例中，沿轴承5的轴向方向上，内金属环32与外金属环31之间设有轴向间隙34。
40.参照图5所示，在本实用新型的一些实施例中，内挡体321位于下挡体311的上方，轴向间隙34位于内挡体321和下挡体311之间。
41.具体说明，当弹性环33受到轴向力时，此时内挡体321向下挡体311的方向挤压，当弹性环33的轴向受压缩载荷到达弹性环33的支撑范围的临界点时，轴向间隙34被压缩消失，此时内挡体321和下挡体311之间刚性接触，从而保护弹性环33，避免弹性环33超出弹性限度，发生塑性形变而被压成永久变形，避免了弹性环33失效的情况。
42.在本实用新型的一些实施例中，弹性环33的内侧面与内挡体321相抵，弹性环33的外侧面与外挡体312相抵。
43.具体说明，内挡体321和外挡体312对弹性环33内外两侧进行限位，上挡体322和下挡体311对弹性环33的上下两侧进行限位，避免弹性环33在受径向力的过程中位置发生偏移，影响该减震组件的减震效果。
44.在本实用新型的一些实施例中，外环1包括位于金属弹性件3径向外侧的外环主体部11、以及连接于外环主体部11并朝向金属弹性件3的轴向下端延伸的遮挡轴向下端的外环折弯部12；内环2包括位于金属弹性件3径向内侧的内环主体部21、以及连接于内环主体部21并朝向金属弹性件3的轴向上端延伸的遮挡轴向上端的内环折弯部22；外环主体部11、外环折弯部12、内环主体部21和内环折弯部22形成容置腔的至少部分，金属弹性件3安装在容置腔内。
45.具体说明，在将金属弹性件3与外环1、内环2进行过盈装配时，同样根据热胀冷缩的原理，先对外环1及金属弹性件3进行冷却处理，将金属弹性件3装入外环1后，再对金属弹性件3和内环2进行冷却处理，将内环2与金属弹性件3配合安装，此时，外环1、金属弹性件3和内环2安装完成后，进行加热，使得外环1、金属弹性件3和内环2三者过盈配合，确保稳定性。
46.在本实用新型的一些实施例中，外环主体部11的轴向上端固定连接有封板4，封板4挡在内环折弯部22的轴向上端。
47.具体说明，封板4通过连接件与外环主体部11固定连接，以抵在内环折弯部22的轴向上端，封板4进一步将外环1、金属弹性件3和内环2三者进行固定，避免金属弹性件3和内环2受力后脱离，提高该转轴的减震组件的可靠性。
48.在本实用新型的一些实施例中，弹性环33为采用金属弹性环或橡胶弹性环。
49.具体说明，弹性环33采用不锈钢丝为主要原料，以轴向受力为主，固有频率低，阻尼适宜，耐腐蚀性好。
50.在本实用新型的一些实施例中，外环1和内环2均为合金材料制成。
51.具体说明，外环1和内环2的材质为标准钢号为40cr的结构钢，该结构钢具有良好的综合力学性能和良好的低温冲击韧性。
52.本实用新型还提供了一种飞轮储能单元，包括飞轮转子100及套设在飞轮转子100
的转轴上的减震组件。当飞轮径向受载时，可以利用金属弹性件3的弹性，将振动能量吸收，保证了飞轮运转时的平稳性。
53.参照图6和图7所示，所示，转轴的减震组件装配好后，将轴承5与转轴的减震组件配合安装，使用轴承压盖7将轴承进行固定；然后将装配有轴承5的转轴的减震组件与飞轮转子100的转轴配合，其中轴承内圈与飞轮转子100的转轴过盈配合。在轴承水套安装座9上安装轴承水套8，将装配有转轴的减震组件的飞轮储能单元与轴承水套8配合安装，将力传感器6放置在飞轮储能单元与轴承水套8之间，使用螺丝等固定件将轴承组件安装座10固定在轴承水套安装座9上。其中，力传感器6用于测定飞轮储能单元轴向力。
54.具体说明，套设有转轴的减震组件的飞轮储能单元具有良好的减震效果，维持飞轮储能单元的稳定性，降低维修成本。
55.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。