CN106763460A - 一种滚珠丝杠式船用减摇减振支撑装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种滚珠丝杠式船用减摇减振支撑装置，包括上支承架、弹簧、下支承架、以及成对布置的滚珠丝杠组件等。船用机械设备运转产生的振动传递到上支承架，通过弹簧减少振动传递到船体；波浪中船体的低频摇摆导致机械设备一起摇晃，滚珠丝杠组件与飞轮组件调节基座的整体扭转刚度，从而使得机械设备与船舶摇摆同步而不被放大，增加了底架的整体扭转刚度并消减机械设备的摇晃运动。本发明采用模块化设计、制造与安装，结构简单、成本低廉并且减摇减振效果好。

Description

一种滚珠丝杠式船用减摇减振支撑装置
技术领域
本发明涉及一种船舶机械设备支撑装置，特别涉及一种滚珠丝杠式船用减摇减振支撑装置，属于船舶减振设备技术领域。
背景技术
船用机械设备可以分为动力机械设备和非动力机械设备，对于动力机械设备，比如主机，需要对其主动隔振，减少其工作产生的振动对周围环境的影响，对于非动力机械设备，比如船用手术台，需要对其被动隔振，减少周围环境对其的影响，以保证其工作的可靠性。
此外，船舶航行过程中会由于风浪作用，还会产生船体摇摆，船体摇摆产生的力矩也会传递到船用机械设备，对于主机等动力机械设备，还存在颠覆力矩，在和船体摇摆力矩的共同作用下，使得其在工作过程中还会产生更大程度的摇摆，这种摇摆会导致诸多问题，比如导致主机弹性支撑件和输出轴的相对变形，影响船舶轴系的对中，降低轴系工作可靠性；对于船用手术台等非动力机械设备，摇摆会降低稳定性，加大了船上医生的工作难度，降低了手术的成功概率；对于船舶武器装备的支撑装置，船舶摇摆会降低武器发射的精度和运行的可靠性。
申请号为CN201010586288.7，名称为“一种船舶减摇装置”的发明专利，公开了一种船舶减摇装置，其结构包括主框架、半浮动承车装置、全浮动承车装置和减振装置，半浮动承车装置和全浮动承车装置安装在主框架上，一个半浮动承车装置和一个全浮动承车装置组成一组，半浮动承车装置和全浮动承车装置成组使用，主框架上安装有多组半浮动承车装置和全浮动承车装置；主框架通过支撑轮和防倾轮与安装在甲板上的钢轨配合连接；减振装置有多个，安装在甲板上并且与主框架连接。该发明的一种船舶减摇装置设计合理、安装维修方便、减摇效果较好。然而，该装置不但涉及液压系统，还涉及电控系统，所以成本较为昂贵，结构较为复杂，运行可靠性低，所以工程实用价值受到限制。
发明内容
针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种船舶机械设备支撑装置。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种滚珠丝杠式船用减摇减振支撑装置，一种滚珠丝杠式船用减摇减振支撑装置，其特征在于，包括上支承架2、弹簧3、下支承架4、滚珠丝杠组件与飞轮组件；所述上支承架2连接机械设备1，所述下支承架4固定于船体；所述弹簧3一端连接上支承架2，另一端连接下支承架4；所述滚珠丝杠组件包括两根丝杠11-1,11-2与滚珠12，所述丝杠11-1,11-2的一端转动安装在所述上支承架2上，其另一端螺旋连接飞轮组件；所述飞轮组件包括两个飞轮6-1,6-2，所述飞轮6-1,6-2外圆周设有齿面；所述飞轮组件安装于所述上支承架2和下支承架4之间；所述丝杠11-1,11-2分别螺旋插入至各自对应的飞轮6-1,6-2的中心孔内；当船舶带动机械设备摇摆时，所述滚珠丝杠组件与飞轮组件调节基座的整体扭转刚度，从而使得所述机械设备1与所述船舶摇摆同步而不被放大。
进一步的，所述上支承架2设有转动支座，所述丝杠11-1,11-2通过销轴5转动安装在所述转动支座上。
进一步的，所述下支承架4中部位置设有飞轮安装支座13；所述飞轮6-1,6-2转动安装在飞轮安装支座13上。
进一步的，所述飞轮6-1,6-2通过轴承9转动安装在所述飞轮安装支座13内；所述轴承9顶面的外圈抵接轴承限位圈7，所述轴承限位圈7固定安装在所述飞轮固定支座13的顶端，所述轴承9的顶面的内圈抵接飞轮6-1,6-2阶梯圆的侧面；所述轴承9底面的外圈抵接在所述飞轮安装支座13的安装孔的台阶面上，所述轴承9底面的内圈抵接限位螺母10。
进一步的，所述上支承架2与下支承架4为相同的两块中空长方形板，所述弹簧3对称设置于所述长方形板的四个边角。
进一步的，所述滚珠丝杠组件的两根丝杠11-1,11-2的螺纹方向相反；所述飞轮组件的两个飞轮6-1,6-2相互啮合。
进一步的，所述滚珠丝杠组件的两根丝杠11-1,11-2的螺纹方向相同；所述飞轮6-1,6-2通过同步齿轮带14相互连接。
进一步的，所述飞轮6-1,6-2外周面的齿型为直齿形或斜齿形或人字齿形或曲线齿形。
进一步的，所述飞轮6-1,6-2、丝杠11-1,11-2、滚珠12的材料均为高强度耐磨材料，其中丝杠11-1,11-2的螺纹表面经过发蓝处理或喷涂铁氟龙。
进一步的，所述丝杠11底面到下支承架4顶面之间的距离比所述飞轮6上端面到上支承架4上转动支座的底面的距离小3～10mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：1.本发明结构简单，运行可靠，并采用模块化设计、制造与安装，便于更换损坏零件，降低了维修成本；2.无论是动力机械设备的主动隔振还是非动力机械设备的被动隔振，本发明都能削弱30％以上的振动，从而提高了机械设备的使用寿命，缓解恶劣的工作环境，所以本发明有较好的使用前景；3.同时具有减摇和减振的功能，调节基座的整体扭转刚度，提高了减摇效果，从而能消减30％～70％的摇摆，提高机械设备工作的稳定性与可靠性，因此本发明具有较高的工程应用价值；4.本发明亦可用在一般陆用机械设备的减摇与减振，比如风架的、冷却塔或小型发电机，因此本发明具有良好的市场拓展价值。
附图说明
图1是本发明的俯视布置图；
图2是本发明C向剖视图；
图3是本发明A向剖视图；
图4是飞轮俯视图；
图5是飞轮侧视图；
图6是丝杠三维图；
图7是本发明另一种结构的C向剖视图；
图中：1为机械设备；2为上支承架、3为弹簧、4为下支承架、5为销轴、6-1为左侧飞轮、6-2为右侧飞轮、7为轴承限位圈、8为螺栓、9为轴承、10为限位螺母、11-1为左侧丝杠、11-2为右侧丝杠、12为滚珠、13为飞轮安装支座、14为同步齿轮带。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
如图1-2所示，一种滚珠丝杠式船用减摇减振支撑装置，包括上支承架2、弹簧3、下支承架4、滚珠丝杠组件与飞轮组件。
如图2所示，上支承架2连接机械设备1，下支承架4固定于船体。在本实施例中，上支承架2与下支承架4为相同的两块中空长方形板。长方形板的四个边角对称设置有弹簧3，弹簧3一端连接上支承架2，另一端连接下支承架4。
上支承架2的下表面设有转动支座，滚珠丝杠组件通过销轴5转动安装在转动支座上，丝杠11-1,11-2能够相对于上支承架2转动。滚珠丝杠组件包括两根丝杠11-1,11-2与滚珠12，丝杠11-1,11-2的一端转动安装在所述上支承架2的转动支座上，其另一端螺旋连接飞轮组件。
如图2-3所示，下支承架4的上端面设有飞轮安装支座13，飞轮组件转动安装在飞轮安装支座13上，位于上支承架2和下支承架4之间。飞轮组件包括两个飞轮6-1,6-2，飞轮6-1,6-2外圆周设有齿面，飞轮组件，丝杠11-1,11-2分别螺旋插入至各自对应的飞轮6-1,6-2的中心孔内。
如图2标记所示，丝杠11底面到下支承架4之间的距离h2比飞轮6上端面到上支承架4的转动支座的距离h1小3～10mm，以防止丝杠11在进行上下运动时，丝杠11低端触及下下支承架4，损坏丝杠11。
如图2所示，飞轮6-1,6-2通过轴承9转动安装在所述飞轮安装支座13内。轴承9顶面的外圈抵接轴承限位圈7，所述轴承限位圈7固定安装在所述飞轮固定支座13的顶端，轴承9的顶面的内圈抵接飞轮6-1,6-2阶梯圆的侧面。轴承9底面的外圈抵接在、飞轮安装支座13的安装孔的台阶面上，轴承9底面的内圈抵接限位螺母10。
在本实施例中，滚珠丝杠组件的两根丝杠11-1,11-2的螺纹方向相反，并且飞轮组件的两个飞轮6-1,6-2相互啮合。
更多的是，飞轮6、丝杠11与滚珠12的材料均为高强度耐磨材料，比如Cr30、9Mn2V、锆，或螺纹表面经过特殊处理，比如表面经过发蓝处理或喷涂铁氟龙。飞轮6齿面的齿型为直齿形或斜齿形或人字齿形或曲线齿形。
本实施例中的减摇减振支撑装置的工作原理为，在风浪作用下，船舶会产生fchuan＝0～1Hz的低频摇摆，而机械设备1减振系统振动系统的固有频率f0＝5～20Hz，所以减振系统的强迫振动频率比根据强迫振动中的振动传递系数与频率比的关系，当频率比时，船舶的摇摆频率传递到机械设备1将会被放大。
当机械设备1在相对于船舶前进方向13逆时针摇摆时，上支承架4逆时针摇摆，带动右侧的丝杠11-2向上运动，左侧的丝杠11-1向下运动。向下运动的左侧的丝杠11-1带动左侧飞轮6-1逆时针旋转，逆时针旋转的左侧飞轮6-1带动右侧飞轮6-2顺时针旋转。顺时针旋转的右侧飞轮6-2带动右侧丝杠11-2向下运动，从而使得逆时针摇摆的上支承架4迅速顺时针回归，从而就实现了所述机械设备1的摇摆和船舶摇摆同步而不被放大。同理，当机械设备1在相对于船舶前进方向13顺时针摇摆时亦是如此，这样也实现了机械设备1的摇摆和船舶摇摆同步而不被放大，从而实现了对机械设备1振动系统的减摇。
机械设备1由于运转而产生振动时，振动会传递至上支承架2，再传递至所述弹簧3，由于弹簧的弹性与阻尼作用，使得振动得以削弱。并且当振动过大时，丝杠11-1和丝杠11-2会产生顶死作用，保证振动不会过大。
实施例2
在本实施例中，滚珠丝杠组件的两根丝杠11-1,11-2的螺纹方向相同，飞轮6-1,6-2通过同步齿轮带14相互连接，从而飞轮6-1,6-2的转向是同向的。本实施例中除丝杠11-1,11-2的螺纹方向与飞轮6-1,6-2的配合方式与实施例1不同以外，其余结构特征与是实施例1相同。
在本实施例中，当机械设备1在相对于船舶前进方向13逆时针摇摆时，上支承架4逆时针摇摆，带动右侧丝杠11向上运动，左侧丝杠11向下运动。向下运动的左侧丝杠11带动左侧飞轮6逆时针旋转，逆时针旋转的左侧飞轮6带动右侧飞轮6顺时针旋转，顺时针旋转的右侧飞轮6带动右侧丝杠11向下运动，从而使得逆时针摇摆的上支承架4迅速顺时针回归。同理，当机械设备1在相对于船舶前进方向14顺时针摇摆时亦是如此运作。
当机械设备1由于运转而产生振动时，振动会传递至上支承架2，再传递至弹簧3。由于弹簧的弹性与阻尼作用，使得振动得以削弱，当振动过大时，所述丝杠11会产生顶死作用，保证振动不会过大。
本发明所涉及减摇减振支撑装置的安装工艺为：首先，安装滚珠丝杠副，具体的，通过滚珠12将丝杠11-1和丝杠11-2分别安装入飞轮6-1和飞轮6-2。其次，将轴承限位圈7从飞轮6下方套入，然后将对称布置的轴承8套入飞轮6，并且旋紧限位螺母10，再将组装好的组件套入下支承架4设有的支座阶梯沉孔中，并且通过螺栓8将轴承限位圈7进行固定连接。在此步骤安装飞轮的过程中，注意使两个飞轮6-1,6-2啮合连接，或者通过同步齿轮带连接。再次，利用千斤顶支撑住上支承架2，并且通过销轴5将上支承架2的转动支座分别与丝杠11-1和丝杠11-2转动连接。最后，将若干弹簧3的两端分别与上支承架2、下支承架4焊接起来，并且撤去千斤顶。
实施例1中由于飞轮6较大，所以对于大型减摇设备的减摇，反应较为灵敏，效果较明显，而对于小型减摇设备，由于飞轮6惯性较大，减摇效果一般；相反，实施例2中飞轮6较小，飞轮6惯性较小，对于小型减摇设备的减摇，较为适合，而对于大型减摇设备，由于飞轮6惯性小，减摇效果一般。两种实施例中对应的不同支撑装置，必须适用于不同的应用场合。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种滚珠丝杠式船用减摇减振支撑装置，其特征在于，包括上支承架(2)、弹簧(3)、下支承架(4)、滚珠丝杠组件与飞轮组件；
所述上支承架(2)连接机械设备(1)，所述下支承架(4)固定于船体；
所述弹簧(3)一端连接上支承架(2)，另一端连接下支承架(4)；
所述滚珠丝杠组件包括两根丝杠(11-1,11-2)与滚珠(12)，所述丝杠(11-1,11-2)的一端转动安装在所述上支承架(2)上，其另一端螺旋连接飞轮组件；
所述飞轮组件包括两个飞轮(6-1,6-2)，所述飞轮(6-1,6-2)外圆周设有齿面；所述飞轮组件安装于所述上支承架(2)和下支承架(4)之间；所述丝杠(11-1,11-2)分别螺旋插入至各自对应的飞轮(6-1,6-2)的中心孔内；当船舶带动机械设备摇摆时，所述滚珠丝杠组件与飞轮组件调节基座的整体扭转刚度，从而使得所述机械设备(1)与所述船舶摇摆同步而不被放大。
2.根据权利要求1所述的一种滚珠丝杠式船用减摇减振支撑装置，其特征在于，所述上支承架(2)设有转动支座，所述丝杠(11-1,11-2)通过销轴(5)转动安装在所述转动支座上。
3.根据权利要求1所述的一种滚珠丝杠式船用减摇减振支撑装置，其特征在于，所述下支承架(4)中部位置设有飞轮安装支座(13)；所述飞轮(6-1,6-2)转动安装在飞轮安装支座(13)上。
4.根据权利要求3所述的一种滚珠丝杠式船用减摇减振支撑装置，其特征在于，所述飞轮(6-1,6-2)通过轴承(9)转动安装在所述飞轮安装支座(13)内；所述轴承(9)顶面的外圈抵接轴承限位圈(7)，所述轴承限位圈(7)固定安装在所述飞轮固定支座(13)的顶端，所述轴承(9)的顶面的内圈抵接飞轮(6-1,6-2)阶梯圆的侧面；所述轴承(9)底面的外圈抵接在所述飞轮安装支座(13)的安装孔的台阶面上，所述轴承(9)底面的内圈抵接限位螺母(10)。
5.根据权利要求1所述的一种滚珠丝杠式船用减摇减振支撑装置，其特征在于，所述上支承架(2)与下支承架(4)为相同的两块中空长方形板，所述弹簧(3)对称设置于所述长方形板的四个边角。
6.根据权利要求1所述的一种滚珠丝杠式船用减摇减振支撑装置，其特征在于，所述滚珠丝杠组件的两根丝杠(11-1,11-2)的螺纹方向相反；所述飞轮组件的两个飞轮(6-1,6-2)相互啮合。
7.根据权利要求1所述的一种滚珠丝杠式船用减摇减振支撑装置，其特征在于，所述滚珠丝杠组件的两根丝杠(11-1,11-2)的螺纹方向相同；所述飞轮(6-1,6-2)通过同步齿轮带(14)相互连接。
8.根据权利要求1所述的一种滚珠丝杠式船用减摇减振支撑装置，其特征在于，所述飞轮(6-1,6-2)外周面的齿型为直齿形或斜齿形或人字齿形或曲线齿形。
9.根据权利要求1所述的一种滚珠丝杠式船用减摇减振支撑装置，其特征在于，所述飞轮(6-1,6-2)、丝杠(11-1,11-2)、滚珠(12)的材料均为高强度耐磨材料，其中丝杠(11-1,11-2)的螺纹表面经过发蓝处理或喷涂铁氟龙。
10.根据权利要求1所述的一种滚珠丝杠式船用减摇减振支撑装置，其特征在于，所述丝杠(11)底面到下支承架(4)顶面之间的距离比所述飞轮(6)上端面到上支承架(4)上转动支座的底面的距离小3～10mm。
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Assignee: Jiangsu University of Science and Technology Technology Transfer Center Co.,Ltd.

Assignor: JIANGSU University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

Contract record no.: X2022980022975

Denomination of invention: Ball screw type marine anti rolling and vibration damping support device

Granted publication date: 20181106

License type: Common License

Record date: 20221128

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Assignee: Jiangsu University of Science and Technology Technology Transfer Center Co.,Ltd.

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