CN107575467A - 一种主动调频液压阻尼减振推力轴承 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种主动调频液压阻尼减振推力轴承,推力轴承壳体与推力轴系的推力环之间串联入高压液压油,推力轴承壳体中的高压液压油通过导管与外置于推力轴承的液压油缸容腔联通,导管和液压油缸容腔构成高压油脉动压力的共振型滤波装置,液压油缸上设有滤波频率调节控制系统,通过频率调节系统感应液压油缸内的压力并对该弹性隔振推力轴承的滤波频率进行调节,推力轴承中的柱塞在推进轴系脉动激励下往复挤压高压液压油,使柱塞至液压油缸容腔中的液压油产生脉动压力,实现推进轴系纵向振动向流体振动的转换,降低推进轴系通过基座向船体的振动传递,同时,在瞬态强冲击情况下仍能够完成推进轴系推力的传递。
Description
技术领域
本发明属于振动噪声控制技术领域,特别涉及一种主动调频液压阻尼减振推力轴承。
背景技术
目前船舶推进轴系减振降噪受到广泛的关注及重视,为降低推进轴系的振动噪声采取了很多减振措施。例如,改变推力轴承支撑方式、给推力轴承基座附加阻振质量块。随着轴系振动声学控制要求的不断提高,针对隐身性能要求极高的船舶,仅仅对推力轴承基座采取振动控制措施显然难以满足其技术要求,因此目前国内外很多设计者在已有减振设计技术基础上研究直接对推进轴系进行弹性隔振,以期提高推进轴系低频振动噪声控制效果。
液压阻尼减振技术对推进轴系低频振动具有很好控制效果,其基本原理是在推力轴承中并联高压液压油缸。一方面高压液压油能够传递推力轴系的推进力,满足船舶的动力推进要求;另一方面,高压液压油的可压缩特性能够衰减推进轴系的纵向脉动,降低推进轴系向船体的振动传递。
但是,现有的液压阻尼减振装置在进行液压减振调节时,液压油缸容腔内的油压通常是保持在一个定值,由于船舶推进轴系的工作具有多种工况,振动频率的变化随着工况的变化而变化,因此现有的液压阻尼减振装置无法满足对液压阻尼进行主动调频的使用需求。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种主动调频液压阻尼减振推力轴承,该推力轴承具有滤波频率调节控制系统,可通过控制系统对多种工况下轴系的振动传递进行主动调节控制,实现推进轴系纵向振动向流体振动的转换,降低推进轴系通过基座向船体的振动传递。同时,在瞬态强冲击情况下仍能够完成推进轴系推力的传递。
一种主动调频液压阻尼减振推力轴承,推力轴承壳体与推力轴系的推力环之间串联入高压液压油,推力轴承壳体中的高压液压油通过导管与外置于推力轴承的液压油缸容腔联通,导管和液压油缸容腔构成高压油脉动压力的共振型滤波装置,所述液压油缸上设有滤波频率调节控制系统,通过频率调节系统感应液压油缸内的压力并对该弹性隔振推力轴承的滤波频率进行调节,推力轴承中的柱塞在推进轴系脉动激励下往复挤压高压液压油,使柱塞至液压油缸容腔中的液压油产生脉动压力,实现推进轴系纵向振动向流体振动的转换,降低推进轴系通过基座向船体的振动传递。
进一步地,所述滤波频率调节控制系统包括控制单元、磁轭壳体、线圈、永磁铁、压力调节活塞和绝缘密封片,磁轭壳体通过绝缘密封片和安装螺栓与液压油缸实现固定连接和密封,所述压力调节活塞的一端为活塞体,另一端缠绕线圈,两端通过活塞轴连接,所述压力调节活塞的活塞体安装在液压油缸内部,线圈对应磁轭壳体内部的永磁铁,控制单元通过测量液压缸内液压油的压力,计算得到液压油缸的滤波频率,根据需要通过感应线圈调节压力调节活塞的位置,从而调节液压油缸内液压油的压力,进而得到所需要的滤波特性对特定频率范围内的振动进行衰减。
进一步地,所述推力轴承壳体包括前端盖、后端盖、外壳和密封端头,前端盖、后端盖中周向排列加工有容纳柱塞的柱形油缸,柱形油缸通过密封端头密封,前端盖和后端盖通过环形外壳连接成一体。
进一步地,所述高压液压油置于前、后端盖的柱形油缸、导管和液压油缸容腔内,形成共振转换器,推进轴系轴向脉动时通过推力块推动柱塞挤压高压液压油,液压油缸容腔中的高压液压油产生脉动压力,使共振转换器具有优良的滤波特性,在特定频段范围内降低推进轴系向船体的振动传递;在瞬态强冲击情况下,推力块直接与推力轴承壳体的前、后端盖接触,此时液压阻尼减振推力轴承作为普通推力轴承使用,仍能够完成推进轴系推力的传递。
进一步地,所述的推力块由平面推力块和球面推力块两部分组成,平面推力块的平面端面与推力环接触,球面推力块嵌入平面推力块中与柱塞端面接触,使推力轴承具有对中性能。
进一步地,所述的推力轴承壳体自带限位装置,在液压油缸充压情况下,平面推力块被轴承壳体限位,不与推力轴承推力环接触,使正车、倒车液压阻尼减振系统相互独立,工作稳定可靠。
有益效果:
1、本发明具有正车、倒车双液压阻尼减振系统,并且正车、倒车液压阻尼减振系统被限位而相互独立,系统工作稳定,滤波特性可控,且安装方式简单可靠,灵活多变,拆装方便,通用程度高。本发明的滤波频率调节控制系统可以对多种工况下轴系的振动传递进行主动调节控制。
2、本发明的平面推力块在受到推力环的瞬态强冲击情况下,可以与推力轴承端盖直接接触,避免轴系发生大位移窜动并可以继续提供推力,实现弹性隔振推力轴承在冲击时依然能有效工作,不会出现失效现象。
3、本发明可以通过感应液压缸内液压油的压力,对弹性隔振推力轴承的滤波特性进行主动调节,从而可以主动适应多种工况下推力轴承的纵向隔振,实现多种工况下对振动传递的控制。
附图说明
图1为本发明的一种主动调频液压阻尼减振推力轴承主剖视图;
图2为本发明的一种主动调频液压阻尼减振推力轴承俯视图;
图3为本发明的一种主动调频液压阻尼减振推力轴承正视图;
其中:1-推力轴系、2-端面密封圈、3-润滑油进口、4-后密封端头、5-液压油进口、6-后端盖、7-外壳、8-润滑油出口、9-润滑油卸油口、10-推力环、11-平面推力块、12-球面推力块、13-柱塞密封圈、14-柱塞、15-前端盖、16-前密封端头、17-密封装置、18-导管、19-液压油缸、20-第一螺钉、21-第二螺钉、22-第三螺钉、23-线圈、24-永磁铁、25-压力调节活塞、26-绝缘密封片、27-安装螺栓、28-磁轭壳体、29-端盖安装螺栓、30-推力轴承安装螺栓。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例,对本发明进行详细描述。
如附图1和2所示,本发明提供了一种主动调频液压阻尼减振推力轴承,该推力轴承包括推力轴承壳体、推力块、推力轴系1、液压油缸19和滤波频率调节控制系统;
其中,推力轴承壳体包括前端盖15、后端盖6、外壳7、前密封端头16和后密封端头4,前端盖15、后端盖6中周向排列加工有容纳柱塞的柱形油缸,柱形油缸通过密封端头密封,前端盖15和后端盖6通过环形外壳7连接成一体。
滤波频率调节控制系统包括控制单元、磁轭壳体28、线圈23、永磁铁24、压力调节活塞25和绝缘密封片26,磁轭壳体28通过绝缘密封片26和安装螺栓27与液压油缸19实现固定连接和密封,所述压力调节活塞25的一端为活塞体,另一端缠绕线圈,两端通过活塞轴连接,所述压力调节活塞的活塞体安装在液压油缸内部,线圈23对应磁轭壳体28内部的永磁铁24,控制单元通过测量液压缸内液压油的压力,计算得到液压油缸19的滤波频率,根据需要通过感应线圈调节压力调节活塞的位置,从而调节液压油缸19内液压油的压力,进而得到所需要的滤波特性对特定频率范围内的振动进行衰减。
后密封端头4、后端盖6、外壳7、前端盖15和前密封端头16均分上下两部分,以满足推力轴承与推力轴系1的安装,中间通过螺栓进行连接;柱塞密封圈13、柱塞14、导管18和液压油缸19与前、后端盖及前、后密封端头共同组成高压液压油室,封装用于减振的高压液压油;推力块分为平面推力块11和球面推力块12两个部分,其中球面推力块12嵌入平面推力块11中,球面推力块12与柱塞14接触,平面推力块11与推力环10接触;在推力轴承壳体自带推力块限位功能,在高压油室充压情况下平面推力块被限位不与推力环10接触,以保证正车、倒车液压阻尼减振系统相互独立,工作稳定可靠。滤波频率调节控制系统通过感应高压油缸容腔内的油压,来调节线圈23与永磁铁24之间互斥力的大小从而改变压力调节活塞25的位置,从而调节高压油缸容腔内的油压到目标值,进而实现对弹性隔振推力轴承滤波频率的主动调节。
具体的安装步骤如下:
1、在推力轴系的恰当位置处,将前端盖15、后端盖6上下两部分通过端盖安装螺栓29进行连接,完成前端盖15和后端盖6在推力轴承上的套装;
2、将柱塞14上套上柱塞密封圈13然后安装在前端盖15和后端盖6的柱形油缸内,将球面推力块12嵌入安装在平面推力块11内,整个环形推力块结构安装在前端盖15和后端盖6内;
3、将构件组装完成的前端盖15和后端盖6分别移至推力轴系的推力环左右两侧,在前端盖15、后端盖6中间位置处完成推力轴承壳体的安装,通过第一螺钉20将推力轴承外壳7与前端盖15、后端盖6进行固定联接安装,推力轴承外壳7上加工有润滑油出口8和润滑油卸油口9;
4、将前密封端头16和后密封端头4装上密封圈,通过第二螺钉21将前密封端头16和后密封端头4与前端盖15、后端盖6进行密封联接;
5、将端面密封圈2通过第三螺钉22与前端盖15和后端盖6进行联接,推力轴系1与前端盖15和后端盖6之间安装有密封装置,阻止外部的海水进入前端盖15和后端盖6组成的内腔中;
6、将组装完成的液压阻尼减振推力轴承,通过推力轴承安装螺栓30与推力轴承基座进行安装联接,如附图3所示。
7、通过安装螺栓27将压力调节活塞25、绝缘密封片26、线圈23、永磁铁24、磁轭壳体28进行安装联接,磁轭壳体通过绝缘密封片26和安装螺栓27与液压油缸19实现固定连接和密封,压力调节活塞25的一端为活塞体,另一端缠绕线圈23,两端通过活塞轴连接,压力调节活塞25的活塞体安装在液压油缸19内部,线圈23对应磁轭壳体28内部的永磁铁24。
工作原理:在液压油缸19中充满高压液压油时,高压液压油推动柱塞14通过球面推力块12将平面推力块11推至与推力轴承壳体的接触限位。在正车航行状态下,推力轴系1上的推力环10与艏部平面推力块接触,为实船航行提供动力,同时推力轴系受到螺旋桨脉动激励力,推力环10通过推力块推动柱塞挤压高压液压油将轴系振动转化为液压油流体脉动,从而减小推进轴系1传递至基座及船体的振动,起到液压阻尼减振的作用。同理,倒车航行时通过艉端液压阻尼减振系统来实现对推进轴系的减振。当需要调节弹性隔振推力轴承的滤波频率时,可以通过滤波频率调节控制系统来实现,控制单元感应液压油缸19容腔内的油压后计算得到液压油缸19的滤波频率,根据减振需要来调节线圈23与永磁铁24之间互斥力的大小,改变压力调节活塞25的位置,调节液压油缸容腔内的油压到目标值,从而实现对滤波频率的主动调节。
综上所述,以上仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种主动调频液压阻尼减振推力轴承,推力轴承壳体与推力轴系的推力环之间串联入高压液压油,推力轴承壳体中的高压液压油通过导管与外置于推力轴承的液压油缸容腔联通,导管和液压油缸容腔构成高压油脉动压力的共振型滤波装置,其特征在于,所述液压油缸上设有滤波频率调节控制系统,通过频率调节系统感应液压油缸内的压力并对该弹性隔振推力轴承的滤波频率进行调节,推力轴承中的柱塞在推进轴系脉动激励下往复挤压高压液压油,使柱塞至液压油缸容腔中的液压油产生脉动压力,实现推进轴系纵向振动向流体振动的转换,降低推进轴系通过基座向船体的振动传递。
2.如权利要求1所述的主动调频液压阻尼减振推力轴承,其特征在于,所述滤波频率调节控制系统包括控制单元、磁轭壳体、线圈、永磁铁、压力调节活塞和绝缘密封片,磁轭壳体通过绝缘密封片和安装螺栓与液压油缸实现固定连接和密封,所述压力调节活塞的一端为活塞体,另一端缠绕线圈,两端通过活塞轴连接,所述压力调节活塞的活塞体安装在液压油缸内部,线圈对应磁轭壳体内部的永磁铁,控制单元通过测量液压缸内液压油的压力,计算得到液压油缸的滤波频率,根据需要通过感应线圈调节压力调节活塞的位置,从而调节液压油缸内液压油的压力,进而得到所需要的滤波特性对特定频率范围内的振动进行衰减。
3.如权利要求1所述的主动调频液压阻尼减振推力轴承,其特征在于,所述推力轴承壳体包括前端盖、后端盖、外壳和密封端头,前端盖、后端盖中周向排列加工有容纳柱塞的柱形油缸,柱形油缸通过密封端头密封,前端盖和后端盖通过环形外壳连接成一体。
4.如权利要求1所述的主动调频液压阻尼减振推力轴承,其特征在于,所述高压液压油置于前、后端盖的柱形油缸、导管和液压油缸容腔内,形成共振转换器,推进轴系轴向脉动时通过推力块推动柱塞挤压高压液压油,液压油缸容腔中的高压液压油产生脉动压力,使共振转换器具有优良的滤波特性,在特定频段范围内降低推进轴系向船体的振动传递;在瞬态强冲击情况下,推力块直接与推力轴承壳体的前、后端盖接触,此时液压阻尼减振推力轴承作为普通推力轴承使用,仍能够完成推进轴系推力的传递。
5.如权利要求4所述的主动调频液压阻尼减振推力轴承,其特征在于,所述的推力块由平面推力块和球面推力块两部分组成,平面推力块的平面端面与推力环接触,球面推力块嵌入平面推力块中与柱塞端面接触,使推力轴承具有对中性能。
6.如权利要求1所述的主动调频液压阻尼减振推力轴承,其特征在于,所述的推力轴承壳体自带限位装置,在液压油缸充压情况下,平面推力块被轴承壳体限位,不与推力轴承推力环接触,使正车、倒车液压阻尼减振系统相互独立。
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