一种肘杆结构间隙冲击可控型方向随动缓冲平衡器

技术领域

本发明属于肘节式压力机缓冲减震领域，具体涉及一种肘杆结构间隙冲击可控型方向随动缓冲平衡器。

背景技术

肘节式压力机属于重型机械，由于其安装、制造、精度及运行过程中磨损的缘故，其构件间必然存在运动副间隙。随着加工制造工艺的提高，在肘节式压力机设计中，为了实现高吨位、小体积的要求，可能会压缩肘节式压力机中某些构件的尺寸，运动副间隙会明显减小，但是无法完全消除运动副间隙，而构件间的间隙通常是机构发生周期性冲击的重要原因，运动副间隙会引起微观尺度上非连续性、摩擦非线性的接触、分离、冲击等过程。同时，随着肘节式压力机转速的提高，运动副间隙的影响会更加明显，若未考虑间隙冲击的影响，机器加工装配以后，高速运转存在严重非平衡冲击力，运动副元素之间从分离到接触的过程中会引起机构的结构弹性、塑性变形，导致振动、冲击和严重的冲击噪声，破坏运动副之间的润滑，加剧运动副元素之间的磨损发热，影响机构工作精度。因此，肘节式压力机虽然具有响应路径曲线规划的优势，但同时具有机构复杂、非平衡力大的特点，研发用于抑制间隙冲击的缓冲平衡器对降低肘节式压力机的噪声、保证高速运行精度具有重要意义。

针对肘节式压力机存在的间隙冲击，现有的平衡器一般包括一组移动副和设置在移动副上的弹性结构，使肘杆结构的连杆冲击作用在移动副一端后，移动副一端通过沿固定方向向另一端移动，并作用于弹性结构形成缓冲，其主要缺陷在于，由于移动副的移动方向固定，因此只能承受单方向的平衡力，而肘节式压力机中的肘杆结构如图1所示，包括依次通过旋转副连接的驱动杆1、连杆2、角架3、次连杆4和滑块5，电机驱动驱动杆1绕其一端旋转时，驱动杆1另一端通过推动或拉动连杆2，连杆2推动或拉动角架3一端，使角架3在连杆2驱动下进行摆动，角架3另一端随之拉动或推动次连杆4，次连杆4拉动或推动滑块5沿滑轨6上下平移运动，因此肘节式压力机可视为曲柄摇杆机构与曲柄滑块机构的复合，曲柄摇杆机构的摇杆和曲柄滑块机构的曲柄合并成角架一个构件，连杆运动是平移运动和旋转运动的复合，简单的单方向平移缓冲无法应对这种复合运动的冲击，连杆与平衡器接触作用时存在接触力和扭矩，垂直于平衡器上的受力会造成平衡器的非平行冲击损伤，无法满足高效稳定的缓冲需求。

其次，肘节式压力机与缓冲平衡器采用分离式结构，在连杆与平衡器从未接触到接触作用时，无法缓解瞬间接触出现的刚性冲击，会出现较为明显的冲击噪音。

此外，弹性结构的组成较为单一，产生的缓冲作用力较小则无法合理消除冲击噪声和止点噪声，产生的缓冲作用较大则容易影响肘节式压力机的工作精度，因此一次缓冲，调试难度较大，不利于推广使用。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一，本发明提供一种肘杆结构间隙冲击可控型方向随动缓冲平衡器，能够克服肘节式压力机高速运转下产生的间隙冲击引起的机体振动、噪声、滑块运行精度低的缺陷，实现可控高效稳定的缓冲减震，解决肘节式压力机高速运转缓冲减震领域的技术难题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种肘杆结构间隙冲击可控型方向随动缓冲平衡器，包括固定装置、变向装置和缓冲装置，所述固定装置与变向装置连接构成两个旋转副，任一旋转副用于与肘杆结构的连杆相连，所述缓冲装置包括移动副和缓冲机构，所述移动副用于使两个旋转副沿移动副的移动方向往复移动，旋转副的转动轴向与移动方向垂直，所述缓冲机构用于缓冲两个旋转副相对移动时旋转副的作用力。

进一步的，所述固定装置包括连接架和固定底座，所述变向装置包括第一支撑架和第二支撑架，所述连接架与第一支撑架铰接构成一个旋转副，所述固定底座与第二支撑架铰接构成另一个旋转副，所述移动副包括滑动配合的移动件和导向件，所述移动件与第一支撑架相连，所述导向件与第二支撑架相连。

进一步的，所述连接架与第一支撑架的铰接处设有第一销轴，所述固定底座与第二支撑架的铰接处设有第二销轴，所述第一销轴与连接架之间、第二销轴与固定座之间均设有铜套。

进一步的，所述第一销轴和第二销轴端部均设有垫片和开口销。

进一步的，所述移动件为导柱，所述导向件为缓冲导轨。

进一步的，所述第一支撑架为与导柱配合的夹紧装置。

进一步的，所述夹紧装置设有开口和位于开口两侧的螺钉，所述开口用于与导柱配合。

进一步的，所述缓冲机构包括至少两种缓冲件，多种缓冲件用于在两个旋转副相对移动时依次作用逐步缓冲。

进一步的，多种缓冲件包括依次作用的阻尼器和缓冲优力胶。

进一步的，所述移动副包括位于两个旋转副中部位置且相互滑动配合的移动件和导向件，所述阻尼器至少有两个且分别连接移动副两侧的旋转副上，阻尼器用于在两个旋转副趋近时与另一个旋转副接触缓冲，所述移动件和导向件中择一个与缓冲优力胶相连，另一个用于在两个旋转副趋近时与缓冲优力胶接触缓冲。

进一步的，任一旋转副上设有通孔和位于通孔两侧的凸台，所述导向件安装在通孔内，所述移动件能够相对通孔移动，所述阻尼器安装在凸台上。

进一步的，所述阻尼器能够调节阻尼力，所述缓冲优力胶能够拆换和调节在移动副上的安装位置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明采用固定装置和变向装置，构成两个可以沿缓冲装置的移动副移动方向往复移动、并垂直于移动方向旋转的移动副，缓冲平衡器在连杆运动过程中与肘节式压力机全程连接，用移动副增加缓冲平衡器的运动行程，用旋转副实现缓冲平衡器在连杆复合运动过程中的变向随动，进而在方向随动特点下通过缓冲机构缓冲两个旋转副相对移动时任意旋转副的作用力，消除垂直于缓冲平衡器上的受力，避免复合运动对缓冲平衡器的非平行冲击，有效解决现有平衡器简单单向缓冲无法应对变方向复合运动冲击的问题，采用变方向关节随动方式实现肘节式压力机高速运转下、连杆运动间隙冲击可控、高效、稳定的缓冲，能够减震、消噪、保证滑块运行精度。

(2)本发明的缓冲机构采用多种缓冲件在两个旋转副相对移动时依次作用逐步缓冲，用缓冲力较小的初步缓冲避免产生较大的冲击噪声，用最终缓冲消除主要的间隙冲击，分多步实现缓慢施力、逐步缓冲，有效解决肘节式压力机与缓冲平衡器的瞬时的刚性冲击问题，进一步提高减震消噪效果。

(3)本发明的多种缓冲件可采用阻尼器和缓冲优力胶，用阻尼器与夹紧装置接触初步缓冲，可以调整阻尼的大小，达到不同的阻尼缓冲力，用缓冲优力胶与缓冲导轨接触最终缓冲，可以调整其安装位置和阻尼硬度，达到不同缓冲效果，解决现有调试问题，在合理消除冲击噪声和止点噪声的基础上减小对肘节式压力机工作精度的影响。

(4)本发明整体结构设计合理、加工制作简单、工艺要求基础、适合推广使用。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明背景技术中所述肘杆结构的原理图；

图2是本发明实施例的等轴侧视图；

图3是本发明实施例的主视图；

图4是本发明实施例的俯视图；

图5是本发明实施例的爆炸图；

图6是本发明实施例的安装示意图；

图7是本发明实施例的原理图；

图8是本发明实施例的运动示意图。

图中标记：驱动杆1，连杆2，角架3，次连杆4，滑块5，滑轨6；

固定装置7，连接架701，凹口7011，固定底座702；

变向装置8，夹紧装置801，开口8011，螺钉8012；第二支撑架802，通孔8021，凸台8022；

缓冲装置9，移动副91，导柱911，缓冲导轨912；缓冲机构92，阻尼器922，缓冲优力胶923；

第一销轴10，第二销轴11，铜套12，垫片13，开口销14；

图8(a)表示未缓冲状态，图8(b)表示缓冲状态。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中部”、“上”、“下”、“轴向”、“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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图2-5所示，为本发明所述一种肘杆结构间隙冲击可控型方向随动缓冲平衡器的一种较佳实施方式，所述缓冲平衡器包括固定装置7、变向装置8和缓冲装置9，所述固定装置7与变向装置8连接构成两个旋转副，任一旋转副用于与肘杆结构的连杆2相连，所述缓冲装置9包括移动副91和缓冲机构92，所述移动副91用于使两个旋转副沿移动副91的移动方向往复移动，旋转副的转动轴向与移动方向垂直，所述缓冲机构92用于缓冲两个旋转副相对移动时旋转副的作用力。

进一步的，所述固定装置7包括连接架701和固定底座702，所述连接架701用于通过焊接等方式与肘杆结构的连杆2相连，传递连杆2平移与旋转的复合运动，所述固定底座702上设有若干安装孔、用于安装在肘节式压力机的机架上、承受主要的冲击力，所述变向装置8包括第一支撑架和第二支撑架802，所述连接架701与第一支撑架铰接构成一个旋转副，所述固定底座702与第二支撑架802铰接构成另一个旋转副，使固定装置7与变向装置8连接构成两个旋转副，所述移动副91包括滑动配合的移动件和导向件，所述移动件与第一支撑架相连，所述导向件与第二支撑架802相连，使两个旋转副能够沿移动件与导向件的滑动方向往复移动，进一步简化变向缓冲。

进一步的，所述连接架701设有用于与肘杆结构的连杆2配合的凹口7011，用于提高连接紧密性。

进一步的，所述连接架701与第一支撑架的铰接处设有第一销轴10，所述固定底座702与第二支撑架802的铰接处设有第二销轴11，所述第一销轴10与连接架701之间、第二销轴11与固定座之间均设有铜套12。

进一步的，所述第一销轴10和第二销轴11端部均设有垫片13和开口销14，通过将铜套12置于连接架701内，连接架701伸入第一支撑架，第一销轴10依次穿过第一支撑架一侧、铜套12、第一支撑架另一侧并以垫片13和开口销14锁紧实现快速铰接，构成一个旋转副；通过将铜套12置于固定底座702内，固定底座702伸入第二支撑架802，第二销轴11依次穿过第二支撑架802一侧、铜套12和第二支撑架802另一侧并以垫片13和开口销14锁紧实现快速铰接，构成另一个旋转副，使旋转副之间通过铜套12实现润滑转动。

进一步的，所述移动件为导柱911，所述导向件为缓冲导轨912，采用导柱911穿过缓冲导轨912并滑动配合便于简化结构，可以通过导柱911和缓冲导轨912与第一销轴10和第二销轴11垂直，使旋转副的转动轴向与移动方向垂直。

进一步的，所述第一支撑架为与导柱911配合的夹紧装置801，便于调试导柱911的安装位置。

进一步的，所述夹紧装置801设有开口8011和位于开口8011两侧的螺钉8012，所述开口8011用于与导柱911配合，将导柱911插入开口8011内，通过螺钉8012与夹紧装置801螺纹配合锁紧开口8011，实现对导柱911的夹紧安装，便于简化结构，并快速安装和调节导柱911在第一支撑架中的安装位置，进而便于调试。

进一步的，所述缓冲机构92包括至少两种缓冲件，多种缓冲件用于在两个旋转副相对移动时依次作用逐步缓冲，相较单一缓冲，一方面可以通过多种缓冲件的分别调节降低调试难度，另一方面可以通过逐步缓冲缓慢施力，避免肘节式压力机与缓冲平衡器的瞬时的刚性冲击。

进一步的，多种缓冲件包括依次作用的阻尼器922和缓冲优力胶923，初步缓冲的缓冲力较小，可以用阻尼器922先初步缓冲，避免产生较大的冲击噪声，再通过缓冲优力胶923进行最终缓冲，消除主要的间隙冲击，实现缓慢施力、逐步缓冲，避免缓冲平衡器作用时出现明显的冲击噪音。

进一步的，所述移动副91包括位于两个旋转副中部位置且相互滑动配合的移动件和导向件，所述阻尼器922至少有两个且分别连接移动副91两侧的任一旋转副上，阻尼器922用于在两个旋转副趋近时与另一个旋转副接触缓冲，所述移动件和导向件中择一个与缓冲优力胶923相连，另一个用于在两个旋转副趋近时与缓冲优力胶923接触缓冲；例如，缓冲过程分为两步，可以将阻尼器922安装在第二支撑架802上，用于与夹紧装置801接触作用实现初步缓冲，并通过对称安装增加受力和平稳性，可以将缓冲优力胶923安装在导柱911上，用缓冲优力胶923与缓冲导轨912接触作用实现最终的缓冲。

进一步的，任一旋转副上设有通孔8021和位于通孔8021两侧的凸台8022，所述导向件安装在通孔8021内，所述移动件能够相对通孔8021移动，所述阻尼器922安装在凸台8022上，用于进一步简化和紧凑结构。

进一步的，所述缓冲导轨912端部能够与通孔8021限位，用于快速定位安装。

进一步的，所述第二销轴11包括同轴且位于移动副91两侧的两个，用于为导柱911的移动让位，进一步简化和紧凑结构。

进一步的，所述阻尼器922能够调节阻尼力，可以根据现场安装试验效果，通过调整阻尼的大小，达到不同的阻尼缓冲力，所述缓冲优力胶923能够拆换和调节在移动副91上的安装位置，可以通过调整缓冲优力胶923安装的前后位置，实现提前或延后最终缓冲开始的时间，拆换调整缓冲优力胶923的硬度，调节最终缓冲的缓冲效果，以此达到不同缓冲效果。

进一步的，所述阻尼器922为弹簧阻尼器922，用于调节弹簧的伸缩量实现阻尼力的调节。

上述缓冲平衡器在肘节式压力机中抑制间隙冲击的原理为：

如图6和图7所示，将连接架701与肘杆结构的连杆2相连，使连接架701和连杆2与第一支撑架和导柱911构成一个旋转副，将固定底座702固定安装在肘节式压力机的机架上，使固定底座702和机架与第二支撑架802和缓冲导轨912构成另一个旋转副，导柱911和缓冲导轨912通过滑动配合构成移动副91，使两个转动副沿移动副91的移动方向往复移动，转动副的转动轴向与移动方向垂直，工作过程中保证两个旋转副在一条直线上，平衡器在连杆2运动过程中全程连接，移动副91改变两个旋转副中心的长度，具体的：

如图8(a)所示，当连杆2作平移与旋转复合运动、拉动连接架701时，连接架701绕第一支撑架偏转并拉动第一支撑架和导柱911，使导柱911沿缓冲导轨912相向滑动，并驱动缓冲导轨912和第二支撑架802绕固定底座702偏转，实现两个旋转副沿移动副91的移动方向远离，阻尼器922和缓冲优力胶923处于释放状态。

如图8(b)所示，当连杆2作平移与旋转复合运动、间隙冲击惯性力推动连接架701时，连接架701绕第一支撑架偏转并推动第一支撑架和导柱911，使导柱911沿缓冲导轨912相对滑动，并驱动缓冲导轨912和第二支撑架802绕固定底座702偏转，两个旋转副沿移动副91的移动方向趋近，先由阻尼器922与第一支撑架接触初步缓冲，阻尼器922的弹簧压缩，避免产生较大的冲击噪声，再随着两个旋转副的继续趋近和变向，阻尼器922的弹簧进一步压缩，由缓冲优力胶923与缓冲导轨912接触作用实现最终缓冲，消除主要的间隙冲击，实现逐步缓冲的效果，避免缓冲平衡器作用时出现明显的冲击噪音。

缓冲后，随连杆2作平移与旋转复合运动拉动连接架701，缓冲优力胶923与阻尼器922依次逐步释放，回复至图8(a)所示状态，如此往复工作。因此，针对现有缓冲平衡器只能应对简单的单方向平移缓冲、无法应对复合运动冲击的缺陷，上述缓冲平衡器通过引入两个旋转副，在连杆2平移与旋转运动时，通过变向装置8随连杆2转动，实现连杆2运动间隙冲击的方向随动型变向高效缓冲，避免因冲击力的垂直分量导致缓冲平衡器的崩溃，同时通过引入一个移动副91，使两个旋转副保持在移动副91的移动方向上移动，实现方向随动缓冲平衡器随连杆2位置变化的移动，进而通过缓冲机构92的多种缓冲件依次作用、逐步缓冲两个转动副相对移动时任意转动副的作用力，以可控型方向随动缓冲应对复合运动下肘杆结构的间隙冲击。

针对现有平衡器容易产生瞬时的刚性冲击且调试难度较大的缺陷，上述缓冲平衡器通过缓冲机构92的阻尼器922和缓冲优力胶923分两步实现缓冲施力、逐步缓冲，可避免肘节式压力机与缓冲平衡器的瞬时的刚性冲击，进一步的，其安装调节方法包括：

安装固定装置7，将连接架701与连杆2固定连接为一体，将固定底座702安装在肘节式压力机的机架上，在固定装置7上装配变向装置8，在变向装置8上装配缓冲装置9，初步确定阻尼器922的阻尼与前后位置，调整缓冲优力胶923的安装位置时，尽量设置阻尼较小、缓冲作用时间较短，避免缓冲作用力过大降低肘节式压力机的工作精度。

安装好缓冲平衡器以后，进行现场试验，根据肘节式压力机的现场试验噪声监测，判断缓冲平衡器的具体效果：如果缓冲效果不明显，可逐步增加缓冲机构92的阻尼、调整阻尼器922与缓冲优力胶923的安装位置，提高缓冲力来改善缓冲效果，具体分为初步缓冲与最终缓冲两种方法的调整：①初步缓冲应避免夹紧装置801与阻尼器922接触时的冲击噪声，在不产生冲击噪声的前提下，可适当增加阻尼器922的阻尼，向前移动阻尼器922位置来增加压缩量；②最终缓冲以消除连杆2运动到上止点时产生的冲击噪声为目标，如果上止点冲击噪声仍然存在，可增加缓冲优力胶923的硬度、向缓冲导轨912方向移动，在消除上止点冲击噪声的前提下，减小缓冲平衡器产生的缓冲作用力，以尽量减小对肘节式压力机工作精度的影响。

综上，本发明肘杆结构间隙冲击可控型方向随动缓冲平衡器结构设计合理、加工制作简单、工艺要求基础、能够克服肘节式压力机高速运转下产生的间隙冲击引起的机体振动、噪声、滑块运行精度低的缺陷，实现高效稳定的缓冲减震，解决肘节式压力机高速运转缓冲减震领域的技术难题，适合推广使用。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。