專利名稱：重力平衡器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種振動(dòng)吸能方式的波力發(fā)電裝置，特別是涉及消除重力對(duì)吸能擺振子振動(dòng)影響的重力平衡器。
背景技術(shù)：
波力發(fā)電是利用海浪的能量實(shí)現(xiàn)發(fā)電。海浪的能量是以波動(dòng)形式存在，為了利用海浪的能量，波力發(fā)電裝置是通過吸收海浪能量，將其轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，再由機(jī)械能裝換成其他形式能量實(shí)現(xiàn)發(fā)電。在波力發(fā)電裝置中，吸收海浪能量最直接的方法是利用海浪引起吸能系統(tǒng)振動(dòng)實(shí)現(xiàn)吸能。在吸能系統(tǒng)處于共振狀態(tài)下，從海浪中吸取的能量最大。由于海浪的周期較長(zhǎng)，一般可利用的海浪周期在3秒到15秒之間，為了保證吸能系統(tǒng)在海浪的激勵(lì)下形成共振，要求系統(tǒng)的剛度較弱，但這樣就造成吸能系統(tǒng)的擺振子在重力作用下產(chǎn)生很大的初始變形位移，這個(gè)初始位移一般在2米到56米之間(直線振動(dòng))，或2弧度到56弧度之間(擺式振動(dòng))， 因此，有效的振動(dòng)系統(tǒng)難以構(gòu)成；另一方面，由于系統(tǒng)剛度較弱，振動(dòng)時(shí)重力對(duì)其影響較大， 易產(chǎn)生強(qiáng)非線性，難以建立系統(tǒng)的共振狀態(tài)?；谏鲜鰞煞矫娴目紤]，吸能系統(tǒng)中必須消除或盡量減小重力對(duì)吸能系統(tǒng)的影響?，F(xiàn)有波力發(fā)電裝置吸能形式不統(tǒng)一，形式多種多樣，吸能效率低。利用海浪上下起伏引起發(fā)電裝置內(nèi)吸能系統(tǒng)上下運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)發(fā)電是其中主要形式之一。公知吸能系統(tǒng)處于共振狀態(tài)時(shí)吸能效率最高。但由于海浪的特性時(shí)常發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)吸能系統(tǒng)共振是很困難的。困難之一是大幅度振動(dòng)時(shí)重力引起系統(tǒng)處于強(qiáng)非線性狀態(tài)，系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)共振。也就是擺振子在上下運(yùn)動(dòng)過程中始終受重力作用，沒有力來完全或部分平衡重力的作用，使吸能系統(tǒng)的難以形成共振狀態(tài)，吸能效率低。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種重力平衡器，此重力平衡器能消除重力對(duì)吸能系統(tǒng)的影響，為吸能系統(tǒng)形成共振狀態(tài)提供條件，以提高吸能效率。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的重力平衡器，包括支架、擺振子和彈性機(jī)構(gòu)，其特征在于還包括軌道，所述軌道是位于上方的固定軌道和位于下方的活動(dòng)軌道，固定軌道固定在支架上不動(dòng)，活動(dòng)軌道通過支鉸軸鉸接在支架上，擺振子與活動(dòng)軌道剛性連接，彈性機(jī)構(gòu)跨連在上方的固定軌道和下方的活動(dòng)軌道之間；所述彈性機(jī)構(gòu)的上端和下端與固定軌道和活動(dòng)軌道為滑動(dòng)或滾動(dòng)連接；固定軌道是水平直線或曲線；活動(dòng)軌道是曲線，曲線形狀通過力平衡方程或能量平衡方程或拓?fù)鋬?yōu)化得到，保證其有自治控制能力，即保證軌道間的彈性機(jī)構(gòu)隨擺的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)彈性機(jī)構(gòu)提供的恢復(fù)力與擺振子的重力隨時(shí)平衡。優(yōu)點(diǎn)是彈性機(jī)構(gòu)架設(shè)在兩個(gè)軌道之間，在擺振子運(yùn)動(dòng)時(shí)，連接兩個(gè)軌道之間的彈性機(jī)構(gòu)隨其一起運(yùn)動(dòng)，并發(fā)生變形。彈性機(jī)構(gòu)的彈性體變形產(chǎn)生的恢復(fù)力對(duì)支鉸軸的力矩與擺振子的重力對(duì)支鉸軸產(chǎn)生的力矩平衡，從而使重力對(duì)擺振子的轉(zhuǎn)動(dòng)不產(chǎn)生影響，使擺振子處在一種“懸浮”狀態(tài)。如上所述的重力平衡器，其特征在于固定軌道和活動(dòng)軌道、彈性機(jī)構(gòu)構(gòu)成一個(gè)平衡機(jī)構(gòu)，多個(gè)平衡機(jī)構(gòu)平行布置，每個(gè)活動(dòng)軌道的曲線相同。優(yōu)點(diǎn)是可以用多個(gè)彈性機(jī)構(gòu)來分擔(dān)擺振子的重量力矩，使重力平衡器可以應(yīng)用于較大的重力平衡需求狀態(tài)。如上所述的重力平衡器，其特征在于固定軌道和活動(dòng)軌道、彈性機(jī)構(gòu)和變軌器構(gòu)成一個(gè)平衡裝置，兩個(gè)平衡裝置反向安裝，第一平衡裝置中是固定變軌器，第二平衡裝置中是活動(dòng)變軌器，活動(dòng)變軌器安裝在固定變軌器的對(duì)面，擺振子剛性連接一個(gè)撥動(dòng)活動(dòng)變軌器的撥動(dòng)件?？蓪⑵胶廛壍婪殖啥喽危ㄟ^變軌器實(shí)現(xiàn)其工作的連續(xù)續(xù)性。優(yōu)點(diǎn)是在擺振子大幅度運(yùn)動(dòng)的情況下，將較長(zhǎng)活動(dòng)軌道分成兩段甚至多段，1使得整個(gè)重力平衡裝置的體積縮小，減少重量；2降低對(duì)彈性機(jī)構(gòu)彈性體的大幅度變形的要求。軌道可以設(shè)計(jì)成一根連續(xù)的軌道。但為了放松對(duì)彈性體的要求，設(shè)計(jì)成分段的多根軌道，通過變軌器，分段實(shí)現(xiàn)其功能。所述的支架是整個(gè)重力平衡器的支撐與連接件，支鉸軸和平衡裝置都安裝在支架上。所述的支鉸軸為一長(zhǎng)軸，支鉸軸通過軸承安裝在支架上，支鉸軸上安裝有擺振子、 活動(dòng)軌道和撥動(dòng)件(如凸輪)。擺振子、活動(dòng)軌道和撥動(dòng)件(如凸輪)與支鉸軸之間的連接可采用鍵連接。所述的彈性機(jī)構(gòu)至少包括與上端固定軌道連接的上端連接件，與下端活動(dòng)軌道連接的下端連接件，和上端、下端連接件之間的彈性體。所述的彈性機(jī)構(gòu)的一個(gè)方案是為彈簧拉力機(jī)構(gòu)，彈簧拉力機(jī)構(gòu)由滑輪、軸銷、連接桿、拉簧和螺栓組成，兩個(gè)滑輪通過軸銷分別與連接桿連接，螺栓固定在連接桿上，拉簧在兩個(gè)連接桿之間并與連接桿連接。平衡裝置的固定軌道與活動(dòng)軌道之間用彈簧拉力機(jī)構(gòu)聯(lián)系在一起，通過彈簧拉力機(jī)構(gòu)聯(lián)系處固定軌道和活動(dòng)軌道間距離改變來改變拉簧的拉力，以提供平衡重力的力。所述的一對(duì)變軌器(固定的和活動(dòng)的)，可以有多種結(jié)構(gòu)；固定變軌器可以是個(gè)固定在支架上的卡口件；活動(dòng)變軌器可以是個(gè)能轉(zhuǎn)動(dòng)的卡口件，配以復(fù)位彈簧和撥動(dòng)件。所述的活動(dòng)變軌器的一個(gè)方案是由頂簧、拉力彈簧、滑動(dòng)楔塊、推桿、推桿上部滾輪、銷軸、曲桿、下支撐架和彈簧座組成，曲桿上端開有凹槽，曲桿通過銷軸與下支撐架鉸接，滑動(dòng)楔塊安裝在彈簧座上與滑動(dòng)楔塊間為滑動(dòng)連接，曲桿下部側(cè)面與滑動(dòng)楔塊接觸，頂簧在滑動(dòng)楔塊下部方與滑動(dòng)楔塊接觸，頂簧安放在彈簧座中，拉力彈簧的一端與曲桿下端連接，另一端與下支架連接，推桿一端通過滾輪與凸輪接觸，另一端與滑動(dòng)楔塊接觸，彈簧座和下支撐架安裝在支架上，曲桿上的凹槽朝向活動(dòng)軌道。當(dāng)采用曲線分段和變軌器后，由于有兩個(gè)平衡裝置，并且兩個(gè)平衡裝置反向安裝， 在擺振子越過水平位置向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，其中一個(gè)平衡裝置的活動(dòng)軌道將彈簧拉力機(jī)構(gòu)下端的滑輪引入活動(dòng)軌道的下端面軌道，彈簧拉力機(jī)構(gòu)的滑輪與活動(dòng)軌道的下側(cè)面接觸，在彈簧拉力機(jī)構(gòu)的作用下，彈簧拉力機(jī)構(gòu)對(duì)支鉸軸產(chǎn)生的力矩與擺振子上的擺振子重力對(duì)支鉸軸產(chǎn)生的力矩相平衡，從而使重力對(duì)擺振子的轉(zhuǎn)動(dòng)不產(chǎn)生影響；在擺振子越過水平位置向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧拉力機(jī)構(gòu)下端的滑輪滑入變軌器上部的凹槽，由變軌器持住彈簧拉力機(jī)構(gòu)下端的滑輪，使滑輪脫離活動(dòng)軌道，解除彈簧拉力機(jī)構(gòu)與活動(dòng)軌道的連接。在解除一個(gè)彈簧拉力機(jī)構(gòu)與活動(dòng)軌道的連接時(shí)，另一個(gè)彈簧拉力機(jī)構(gòu)來平衡擺振子重力對(duì)支鉸軸產(chǎn)生的力矩相平衡，兩個(gè)平衡裝置交替作用，在擺振子運(yùn)動(dòng)過程中，兩平衡裝置的固定軌道和活動(dòng)軌道保證彈簧拉力機(jī)構(gòu)自動(dòng)移動(dòng)至預(yù)設(shè)的位置，時(shí)刻保持彈簧拉力機(jī)構(gòu)來平衡擺振子重力對(duì)支鉸軸產(chǎn)生的力矩相平衡，使整個(gè)過程中重力對(duì)擺振子的轉(zhuǎn)動(dòng)不產(chǎn)生影響，為吸能系統(tǒng)能形成共振狀態(tài)及提高吸能效率提供了條件。重力平衡器工作時(shí)，將安裝有本重力平衡器的吸能系統(tǒng)安放在船艙內(nèi)(或類似擺動(dòng)物)，在擺振子前端安裝重物，支鉸軸上安放扭簧，擺振子一端由支鉸軸支撐，在重力平衡器作用下，另一端則“懸浮”在船艙內(nèi)，在海浪作用下，船體上下震蕩和前后擺動(dòng)，由于慣性力的作用，“懸浮”在船艙內(nèi)的重物將與船艙產(chǎn)生很大的相對(duì)位移，吸能系統(tǒng)將這種相對(duì)位移產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再將機(jī)械能轉(zhuǎn)換電能。本實(shí)用新型的重力平衡器，此重力平衡器能消除重力對(duì)吸能系統(tǒng)的影響，為吸能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)共振狀態(tài)創(chuàng)造了條件，從而保證了高效率吸能。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的A-A剖視圖。圖3是圖1的B-B剖視圖。圖4是圖1的K向視圖。圖5是活動(dòng)軌道曲線圖表一一個(gè)平衡裝置，固定軌道平面線，活動(dòng)軌道曲面線。圖6. 1和圖6. 2是活動(dòng)軌道曲線圖表二 二個(gè)平衡裝置，固定軌道平面線，活動(dòng)軌道曲面線。其中圖6. 1是活動(dòng)軌道12的曲線，圖6. 2是第2活動(dòng)軌道12. 2的曲線。
具體實(shí)施方式
圖1標(biāo)記的說明支架1，第1平衡裝置2. 1，第2平衡裝置2. 2，第3平衡裝置2. 3， 擺振子3，支鉸軸4，鍵5。圖2標(biāo)記的說明滑輪6，軸銷7，連接桿8，螺栓9，拉簧10，彈簧拉力機(jī)構(gòu)11，活動(dòng)軌道12、固定變軌器13、固定道軌14。圖3標(biāo)記的說明第2滑輪6. 2，第2軸銷7. 2，第2連接桿8. 2，第2螺栓9. 2，第 2拉簧10. 2，第2彈簧拉力機(jī)構(gòu)11. 2，第2活動(dòng)軌道12. 2，活動(dòng)變軌器13. 2，第2固定道軌 14. 2，凸輪15，推桿16，滑動(dòng)楔塊17，拉力彈簧18，頂簧19，曲桿20，銷軸21，下支撐架22， 彈簧座23，推桿上部滾輪24。參見圖1，本實(shí)用新型重力平衡器的實(shí)施例是個(gè)有三個(gè)平衡裝置的典型實(shí)施例(表達(dá)了多種可能的組合方向)，第ι平衡裝置2. 1，第2平衡裝置2. 2，第3平衡裝置2. 3。第一平衡裝置2. 1和第3平衡裝置2. 3相同，起承受力加倍的作用；第一平衡裝置2. 1與第2平衡裝置2. 2反向，起減小整體裝置體積和降低彈性體變形能力要求的作用。本實(shí)施例包括支架1、三個(gè)平衡裝置2. 1,2.2,2. 3、支鉸軸4、擺振子3，支鉸軸4通過軸承安裝在支架1上，擺振子3固定在支鉸軸4上，第1平衡裝置2. 1由固定道軌14、彈簧拉力機(jī)構(gòu)11、活動(dòng)軌道12和固定變軌器13組成(參見圖2)，活動(dòng)軌道12固定在支鉸軸4上，固定道軌14固定安裝在支架1上部；彈簧拉力機(jī)構(gòu)11為兩端部安裝有滑輪6的彈簧拉緊機(jī)構(gòu)，活動(dòng)軌道12的下端面為光滑面，固定道軌14的上表面為光滑面，固定變軌器13 上部側(cè)面開有凹槽(即卡口)，彈簧拉力機(jī)構(gòu)11的上下兩滑輪6分別與固定道軌14的上表面和活動(dòng)軌道12的下端面滾動(dòng)接觸，固定變軌器13的凹槽朝向活動(dòng)軌道12 ；第2平衡裝置2. 2反向安裝(參見圖3)，其活動(dòng)變軌器13. 2安裝在固定變軌器13對(duì)面的支架1上，活動(dòng)變軌器13. 2的曲桿20是個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)件，上端的凹槽(即卡口)在復(fù)位彈簧和凸輪的作用下擒住或釋放第2彈簧拉力機(jī)構(gòu)11. 2上的第2滑輪6. 2。由于將活動(dòng)軌道的曲線分段為兩段，然后采用兩個(gè)反向安裝的平衡裝置2. 1和 2. 2，在擺振子3越過水平位置向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，其中第1平衡裝置2. 1的活動(dòng)軌道12將彈簧拉力機(jī)構(gòu)11下端的滑輪6引入活動(dòng)軌道12的下端面軌道，彈簧拉力機(jī)構(gòu)11的滑輪6與活動(dòng)軌道12的下側(cè)面接觸，在彈簧拉力機(jī)構(gòu)11的作用下，彈簧拉力機(jī)構(gòu)11對(duì)支鉸軸4產(chǎn)生的力矩與擺振子3上的擺振子重力對(duì)支鉸軸4產(chǎn)生的力矩相平衡，從而使重力對(duì)擺振子3的轉(zhuǎn)動(dòng)不產(chǎn)生影響；第2平衡裝置2. 2的第2彈簧拉力機(jī)構(gòu)11. 2的滾輪6. 2，進(jìn)入活動(dòng)變軌器13. 2上部的凹槽，使其脫離第2活動(dòng)軌道12. 2的軌道。在擺振子3越過水平位置向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，由第1平衡裝置2. 1的固定變軌器13的凹槽持住彈簧拉力機(jī)構(gòu)11的下端的滾輪6，使之脫離活動(dòng)軌道12，解除彈簧拉力機(jī)構(gòu)11與活動(dòng)軌道12的連接。第2平衡裝置中的活動(dòng)變軌器13. 2，其曲桿20凹槽向上作微小運(yùn)動(dòng)，釋放第2滾輪6. 2，使之進(jìn)入第2活動(dòng)軌道12. 2的軌道，此時(shí)第2活動(dòng)軌道12. 2與其上部的第2彈簧拉力機(jī)構(gòu)11. 2連接，第2彈簧拉力機(jī)構(gòu)11. 2對(duì)支鉸軸4產(chǎn)生的力矩與擺振子3 上的擺振子重力對(duì)支鉸軸4產(chǎn)生的力矩相平衡，從而使重力對(duì)擺振子3的轉(zhuǎn)動(dòng)不產(chǎn)生影響。從本實(shí)施例中可以看出，第1活動(dòng)軌道12與第2活動(dòng)軌道12. 2曲線彎曲方向反向。所謂反向，其標(biāo)志是曲線在支鉸軸4處的線位一低一高。由于兩個(gè)平衡裝置2. 1和2. 1反向安裝，在解除一個(gè)彈簧拉力機(jī)構(gòu)與活動(dòng)軌道的連接時(shí)，另一個(gè)彈簧拉力機(jī)構(gòu)來平衡擺振子重力對(duì)支鉸軸產(chǎn)生的力矩，兩個(gè)平衡裝置交替作用，使整個(gè)過程重力對(duì)擺振子的轉(zhuǎn)動(dòng)不產(chǎn)生影響，能使吸能系統(tǒng)能形成共振狀態(tài)，吸能效率高。平衡裝置的固定道軌上表面為平面或曲面。本實(shí)施例選擇便于制造的平面。平衡裝置的活動(dòng)軌道的下端面為曲面。其曲面形狀可通過力平衡方程或能量平衡方程或拓?fù)鋬?yōu)化得到，保證固定道軌和活動(dòng)軌道間彈簧拉力機(jī)構(gòu)隨擺振子的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)， 實(shí)現(xiàn)彈簧拉力機(jī)構(gòu)的恢復(fù)力與擺振子的重力隨時(shí)平衡。具體舉例見活動(dòng)軌道曲面形狀圖表 5-7。參見圖3，本實(shí)施例中第2平衡裝置2. 2的活動(dòng)變軌器13. 2的一種結(jié)構(gòu)，由頂簧 19、拉力彈簧18、滑動(dòng)楔塊17、推桿16、推桿上部滾輪M、銷軸21、曲桿20、下支撐架22和彈簧座23組成，曲桿20上端開有凹槽，曲桿20通過銷軸21與下支撐架22鉸接，滑動(dòng)楔塊 17安裝在彈簧座23上與滑動(dòng)楔塊17間為滑動(dòng)連接，曲桿20下部側(cè)面與滑動(dòng)楔塊17接觸， 頂簧19在滑動(dòng)楔塊17下部方與滑動(dòng)楔塊17接觸，頂簧19安放在彈簧座23中，拉力彈簧 18的一端與曲桿20下端連接，另一端與下支架1連接，推桿16 —端通過推桿上部滾輪M 與凸輪15接觸，另一端與滑動(dòng)楔塊17接觸，彈簧座23和下支撐架22安裝在支架1上，曲桿20上的凹槽朝向第2活動(dòng)軌道12. 2。凸輪15固定在支鉸軸4上。[0040]在頂簧19的作用下，滑動(dòng)楔塊17向上運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)曲桿20的凹槽持住第2活動(dòng)軌道12. 2上的第2滑輪6. 2。當(dāng)擺振子3帶動(dòng)支鉸軸4轉(zhuǎn)動(dòng)，支鉸軸4轉(zhuǎn)動(dòng)使凸輪15向下擠壓推桿上部滾輪M時(shí)，帶動(dòng)推桿16向下運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)滑動(dòng)楔塊17向下運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，曲桿20與滑動(dòng)楔塊17間產(chǎn)生空隙，在拉力彈簧18的作用下，曲桿20的凹槽釋放第2活動(dòng)軌道12. 2 上的第2滾輪6. 2 ；在擺振子3越過水平位置后，滑動(dòng)楔塊17上的推桿16恢復(fù)原位，滑動(dòng)楔塊17上移，推動(dòng)曲桿20使曲桿20上部凹槽處于向下關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)擺振子3越過水平位置向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，第2活動(dòng)軌道12. 2上的第2滑輪6. 2進(jìn)入活動(dòng)變軌器13. 2上部的凹槽，使其脫離第2活動(dòng)軌道12. 2的軌道；當(dāng)擺振子3越過水平位置向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，曲桿20上的凹槽向上作微小運(yùn)動(dòng)，釋放第2滑輪6. 2，使之進(jìn)入第2活動(dòng)軌道12. 2的軌道，此時(shí)第2活動(dòng)軌道12. 2與其上部的第2彈簧拉力機(jī)構(gòu)11. 2的第2滑輪6. 2接觸。參見圖2，彈簧拉力機(jī)構(gòu)11的一種結(jié)構(gòu)，由滑輪6、軸銷7、連接桿8、拉簧10和螺栓9組成，上下兩個(gè)滑輪6分別通過軸銷7分別與連接桿8連接，螺栓9固定在連接桿8上， 拉簧10在兩個(gè)連接桿8之間并與連接桿8連接。參見圖1，支架1是整個(gè)重力平衡器的支撐與連接件，支鉸軸4和平衡裝置2. 1、 2.2、2.3都安裝在支架1上。支鉸軸4為一長(zhǎng)軸，支鉸軸4通過軸承安裝在支架1上，支鉸軸4上安裝有擺振子 3、活動(dòng)軌道12和凸輪15，擺振子3、活動(dòng)軌道12和凸輪15與支鉸軸4之間用鍵5連接。本實(shí)用新型活動(dòng)軌道曲面形狀圖例一、二 圖5是活動(dòng)軌道曲線圖表一一個(gè)平衡裝置，固定軌道平面線，活動(dòng)軌道曲面線。圖6. 1和圖6. 2是活動(dòng)軌道曲線圖表二 二個(gè)平衡裝置，固定軌道平面線，活動(dòng)軌道曲面線。其中圖6. 1是活動(dòng)軌道12的曲線，圖6. 2是第2活動(dòng)軌道12. 2的曲線。圖例一一個(gè)平衡裝置時(shí)，固定軌道為曲線面，活動(dòng)軌道曲面形狀如圖表5所示。圖例二 二個(gè)平衡裝置時(shí)，固定軌道為直線平面，活動(dòng)軌道曲面形狀如圖表6. 1和 6. 2所示。其中圖6. 1是活動(dòng)軌道12的曲線，圖6. 2是第2活動(dòng)軌道12. 2的曲線。說明表中坐標(biāo)單位為mm，點(diǎn)號(hào)從左至右順序排列。本實(shí)用新型的原理在于1.通過兩個(gè)軌道，一個(gè)與擺振子剛性連接的活動(dòng)軌道，一個(gè)與支架固定連接的固定軌道(其軌道形式可以是直線，也可以是曲線)，用彈簧連接，利用力矩平衡原理設(shè)計(jì)其活動(dòng)軌道曲線，使擺在繞支鉸軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，彈簧在軌道之間的伸長(zhǎng)量產(chǎn)生的力對(duì)支鉸軸提供的力矩與擺振子的重力對(duì)支鉸軸產(chǎn)生的力矩平衡，從而使重力對(duì)擺振子的轉(zhuǎn)動(dòng)不產(chǎn)生影響。 以此使擺振子處于“懸浮”狀態(tài)，也消除為了使擺振子在低頻共振所需彈簧較弱時(shí)產(chǎn)生很大的初始位移。2.軌道可以設(shè)計(jì)成一根連續(xù)的軌道。但為了放松對(duì)彈簧的要求，也可設(shè)計(jì)成多根軌道分段，通過變軌器，分段實(shí)現(xiàn)其功能。本裝置的使用方式例按圖1-4所示裝置，在擺臂前端安裝重物，將支架安放在船艙內(nèi)。在重力平衡器作用下，擺振子一端由支鉸支撐，另一端則“懸浮”在船艙內(nèi)。在海浪作用下，船體上下震蕩和前后擺動(dòng)，由于慣性力的作用，“懸浮”在船艙內(nèi)的水平擺將與船艙產(chǎn)生很大的相對(duì)位移，實(shí)現(xiàn)將海浪能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。在擺上設(shè)置彈簧構(gòu)成振動(dòng)系統(tǒng)，在共振時(shí)，實(shí)現(xiàn)最大吸能狀態(tài)。例如設(shè)計(jì)擺臂長(zhǎng)10m，擺重10T，在浪高2m，周期為3s的海浪作用下，可實(shí)現(xiàn)2. SMw以上的能量輸出。 本實(shí)用新型的重力平衡器能消除重力對(duì)吸能系統(tǒng)的影響，為吸能系統(tǒng)形成共振狀態(tài)和提供吸能效率提供了基礎(chǔ)，它的推廣運(yùn)用，對(duì)提高吸能系統(tǒng)的工作效能，提高波力發(fā)電的發(fā)電效率有就積極的意義。
權(quán)利要求1.重力平衡器，包括支架、擺振子和彈性機(jī)構(gòu)，其特征在于還包括軌道，所述軌道是位于上方的固定軌道和位于下方的活動(dòng)軌道，固定軌道固定在支架上不動(dòng)，活動(dòng)軌道通過支鉸軸鉸接在支架上，擺振子與活動(dòng)軌道剛性連接，彈性機(jī)構(gòu)跨連在上方的固定軌道和下方的活動(dòng)軌道之間；所述彈性機(jī)構(gòu)的上端和下端與固定軌道和活動(dòng)軌道為滑動(dòng)或滾動(dòng)連接；固定軌道是水平直線或曲線；活動(dòng)軌道是曲線，曲線形狀通過力平衡方程或能量平衡方程或拓?fù)鋬?yōu)化得到。
2.如權(quán)利要求1所述的重力平衡器，其特征在于固定軌道和活動(dòng)軌道、彈性機(jī)構(gòu)構(gòu)成一個(gè)平衡機(jī)構(gòu)，多個(gè)平衡機(jī)構(gòu)平行布置，每個(gè)活動(dòng)軌道的曲線相同。
3.如權(quán)利要求1所述的重力平衡器，其特征在于固定軌道和活動(dòng)軌道、彈性機(jī)構(gòu)和變軌器構(gòu)成一個(gè)平衡裝置，兩個(gè)平衡裝置反向安裝，第一平衡裝置中是固定變軌器，第二平衡裝置中是活動(dòng)變軌器，活動(dòng)變軌器安裝在固定變軌器的對(duì)面，擺振子剛性連接一個(gè)撥動(dòng)活動(dòng)變軌器的撥動(dòng)件。
4.如權(quán)利要求1所述的重力平衡器，其特征在于彈性機(jī)構(gòu)至少包括與上端固定軌道連接的上端連接件，與下端活動(dòng)軌道連接的下端連接件，和上端、下端連接件之間的彈性體。
5.如權(quán)利要求1所述的重力平衡器，其特征在于所述的彈性機(jī)構(gòu)是彈簧拉力機(jī)構(gòu)，彈簧拉力機(jī)構(gòu)由滑輪、軸銷、連接桿、拉簧和螺栓組成，兩個(gè)滑輪通過軸銷分別與連接桿連接， 螺栓固定在連接桿上，拉簧在兩個(gè)連接桿之間并與連接桿連接。
6.如權(quán)利要求1所述的重力平衡器，其特征在于所述的固定變軌器是個(gè)固定在支架上的卡口件，活動(dòng)變軌器是個(gè)能轉(zhuǎn)動(dòng)的卡口件，配以復(fù)位彈簧和撥動(dòng)件。
7.如權(quán)利要求6所述的重力平衡器，其特征在于所述的活動(dòng)變軌器由頂簧、拉力彈簧、滑動(dòng)楔塊、推桿、推桿上部滾輪、銷軸、曲桿、下支撐架和彈簧座組成，曲桿上端開有凹槽，曲桿通過銷軸與下支撐架鉸接，滑動(dòng)楔塊安裝在彈簧座上與滑動(dòng)楔塊間為滑動(dòng)連接，曲桿下部側(cè)面與滑動(dòng)楔塊接觸，頂簧在滑動(dòng)楔塊下部方與滑動(dòng)楔塊接觸，頂簧安放在彈簧座中，拉力彈簧的一端與曲桿下端連接，另一端與下支架連接，推桿一端通過滾輪與凸輪接觸，另一端與滑動(dòng)楔塊接觸，彈簧座和下支撐架安裝在支架上，曲桿上的凹槽朝向活動(dòng)軌道。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種重力平衡器，包括支架、擺振子和彈性機(jī)構(gòu)，其特征在于還包括軌道，所述軌道是位于上方的固定軌道和位于下方的活動(dòng)軌道，固定軌道固定在支架上不動(dòng)，活動(dòng)軌道通過支鉸軸鉸接在支架上，擺振子與活動(dòng)軌道剛性連接，彈性機(jī)構(gòu)跨連在上方的固定軌道和下方的活動(dòng)軌道之間；所述彈性機(jī)構(gòu)的上端和下端與固定軌道和活動(dòng)軌道為滑動(dòng)或滾動(dòng)連接；固定軌道是水平直線或曲線；活動(dòng)軌道是曲線，曲線形狀通過力平衡方程或能量平衡方程或拓?fù)鋬?yōu)化得到。此重力平衡器能消除重力對(duì)振動(dòng)吸能系統(tǒng)的影響，為振動(dòng)吸能系統(tǒng)形成共振狀態(tài)提供了條件，從而為實(shí)現(xiàn)高效率吸能系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)F03B13/14GK202157920SQ20112023391
公開日2012年3月7日 申請(qǐng)日期2011年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月5日
發(fā)明者李明方, 蔡元奇 申請(qǐng)人:蔡元奇