CN108639302A - 一种船舶推进轴系用磁悬浮轴承综合控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种船舶推进轴系用磁悬浮轴承综合控制装置，包括转轴，转轴的一端安装有推进器，转轴上套置有磁铁，位于磁铁的外部并与其间隔安装有磁悬浮径向支承轴承，位于磁悬浮径向支承轴承的外侧一旁安装有第一传感器；转轴的另一端还固定有推力盘，推力盘左右两侧分别间隔安装有磁悬浮轴向推力轴承，磁悬浮轴向推力轴承的内侧安装有第二传感器；还包括电控系统，电控系统分别通过线路与第一传感器、磁悬浮径向支承轴承、磁悬浮轴向推力轴承和第二传感器连接。通过在推进器的转轴上安装两组磁悬浮径向支承轴承和磁悬浮轴向推力轴承，采用间隔安装的形式，轴承与轴之间不直接接触，主动控制系统控制轴系对船体的横向激励和纵向激励。

Description

一种船舶推进轴系用磁悬浮轴承综合控制装置
技术领域
本发明涉及船舶推进轴系技术领域，尤其是一种船舶推进轴系用磁悬浮轴承综合控制装置。
背景技术
随着社会技术的发展，对船舶振动噪声性能的要求越来越高，推进轴系振动噪声是船舶振动噪声控制的重点对象之一。船舶推进轴系振动噪声激励源复杂包含推进器非定常激励、轴与轴承摩擦激励等，振动传递路径多包含多个径向支承轴承和推力轴承，还涉及推进器、轴系、船体相互耦合振动特性，因此船舶推进轴系振动噪声的控制问题一直没有得到有效解决。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种船舶推进轴系用磁悬浮轴承综合控制装置，从而不仅能够实现轴与轴承的非接触，避免产生轴与轴承的摩擦激励，同时可以采用磁悬浮径向支承轴承和磁悬浮纵向推力轴承的主动控制系统控制轴系对船体的横向激励和纵向激励，有效的解决了船舶推进轴系振动噪声的控制这一问题。
本发明所采用的技术方案如下：
一种船舶推进轴系用磁悬浮轴承综合控制装置，包括转轴，所述转轴的一端安装有推进器，所述转轴上套置有磁铁，位于磁铁的外部并与其间隔安装有磁悬浮径向支承轴承，位于磁悬浮径向支承轴承的外侧一旁安装有第一传感器；所述转轴的另一端还固定有推力盘，所述推力盘左右两侧分别间隔安装有磁悬浮轴向推力轴承，所述磁悬浮轴向推力轴承的内侧安装有第二传感器；还包括电控系统，所述电控系统分别通过线路与第一传感器、磁悬浮径向支承轴承、磁悬浮轴向推力轴承和第二传感器连接。
其进一步技术方案在于：
所述转轴上间隔套置有两个磁铁，两个磁铁的外部均间隔安装磁悬浮径向支承轴承。
两个磁悬浮径向支承轴承的外侧均安装有第一传感器，所述第一传感器竖直安装，测量磁悬浮径向支承轴承与转轴之间的距离。
所述磁悬浮径向支承轴承的结构为：包括圆柱体结构的磁块，所述磁块的外部绕有线圈。
所述磁悬浮轴向推力轴承的结构为：包括“凹”字型结构的磁块，所述磁块内凹部分里面安装有多个线圈。
所述第二传感器横向安装，测量磁悬浮轴向推力轴承与推力盘之间的距离。
所述推力盘为实体结构。
所述推力盘成圆柱体结构。
所述推力盘焊接于转轴上。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过在推进器的转轴上安装两组磁悬浮径向支承轴承和磁悬浮轴向推力轴承，采用间隔安装的形式，轴承与轴之间不直接接触，主动控制系统控制轴系对船体的横向激励和纵向激励，有效的解决了船舶推进轴系振动噪声的控制这一问题，工作可靠性好。
本发明有效的实现了轴与轴承的非接触，避免了轴与轴承的摩擦激励源。
本发明采用磁悬浮轴承主动控制系统实现了推进轴系对船体激励的主动控制，有效降低推进器非定常激励和轴系激励引起的船舶振动噪声。
本发明通过磁悬浮轴承线圈力的监控，可以直接获取推进轴系对船体的激励，为船舶推进轴系引起的振动噪声预报提供了准确的激励输入参数。
本发明主要应用在船舶推进轴系上，可避免轴与轴承的摩擦激励，有效控制推进器激励和轴系激励引起的船舶振动噪声。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中：1、推进器；2、转轴；3、第一传感器；4、磁悬浮径向支承轴承；5、磁铁；6、电控系统；7、磁悬浮轴向推力轴承；8、推力盘；9、第二传感器。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本实施例的船舶推进轴系用磁悬浮轴承综合控制装置，包括转轴2，转轴2的一端安装有推进器1，转轴2上套置有磁铁5，位于磁铁5的外部并与其间隔安装有磁悬浮径向支承轴承4，位于磁悬浮径向支承轴承4的外侧一旁安装有第一传感器3；转轴2的另一端还固定有推力盘8，推力盘8左右两侧分别间隔安装有磁悬浮轴向推力轴承7，磁悬浮轴向推力轴承7的内侧安装有第二传感器9；还包括电控系统6，电控系统6分别通过线路与第一传感器3、磁悬浮径向支承轴承4、磁悬浮轴向推力轴承7和第二传感器9连接。
转轴2上间隔套置有两个磁铁5，两个磁铁5的外部均间隔安装磁悬浮径向支承轴承4。
两个磁悬浮径向支承轴承4的外侧均安装有第一传感器3，第一传感器3竖直安装，测量磁悬浮径向支承轴承4与转轴2之间的距离。
磁悬浮径向支承轴承4的结构为：包括圆柱体结构的磁块，磁块的外部绕有线圈。
磁悬浮轴向推力轴承7的结构为：包括“凹”字型结构的磁块，磁块内凹部分里面安装有多个线圈。
第二传感器9横向安装，测量磁悬浮轴向推力轴承7与推力盘8之间的距离。
推力盘8为实体结构。
推力盘8成圆柱体结构。
推力盘8焊接于转轴2上。
本发明所述的磁悬浮径向支承轴承4，支撑推进器1和轴系的重力；
本发明说书的磁悬浮轴向推力轴承7，传递推进轴系的静推力。
一般情况下，径向静载荷在十万牛量级，轴向静载荷在十万至百万牛量级。
本发明磁悬浮轴承综合控制方案的主动控制系统由传感器(第一传感器3和第二传感器9)和电控系统6组成。
船舶推进轴系用磁悬浮轴承综合控制方案，不仅能够实现轴与轴承的非接触，避免产生轴与轴承的摩擦激励，同时可以采用磁悬浮径向支承轴承4和磁悬浮轴向推力轴承7的主动控制系统控制轴系对船体的横向激励和纵向激励。一般情况下，径向与轴向向非定常激励力在百牛量级。磁悬浮径向支承轴承4与径向轴承壳过盈装配连接，磁悬浮轴向推力轴承7与推力轴承基座螺栓连接。通过轴承与轴上相互磁极的作用控制轴与轴承间的间隙。
传统的磁悬浮轴承控制系统以轴系运转稳定，即轴心轨迹区间范围最小为控制目标，而船舶推进轴系用磁悬浮轴承综合控制方案以轴系对船体的激励力最小为综合优化的控制目标。磁悬浮轴承控制系统可以通过测量反馈，不断调整支承刚度，控制轴心轨迹在较大的区间范围内，以获得轴系对船体激励力最小的控制目标。轴心轨迹区间范围的限制是不影响轴系正常运转功能即可。
采用磁悬浮径向轴承和推力轴承控制低转速、重载荷的船舶推进轴系振动噪声具有广阔的前景：
(一)控制轴与径向轴承相对位置，避免轴与轴承的接触，从根本上消除轴与轴承的摩擦激励；
(二)磁悬浮推力轴承的纵向刚度可以根据需求随时进行大范围的参数设计调整，一方面，可实现船上目前采用轴系纵向减振器达到的降低轴系纵向安装频率，控制桨轴系统对船体的纵向非定常激励力，另一方面，可通过纵向刚度的调整，改变本船“声纹”特征，降低我方船舶被敌方识别的风险；
(三)通过测量-反馈-调整的主动控制系统，控制轴系运转的轴心位置和推力盘8运转的纵向位置，将桨轴系统对船体的横向与纵向非定常激励力控制在较小的幅值范围内，取得显著控制效果。
实际使用过程中，当推进器1旋转工作时，推进器1与轴系的重力由磁悬浮径向支承轴承4支撑，同时产生的静推力由推力盘8与磁悬浮轴向推力轴承7相互作用传递给船体。第一传感器3和第二传感器9时刻测量监控转轴2与磁悬浮径向支承轴承4之间、推力盘8与磁悬浮轴向推力轴承7之间的间隙，通过电控系统6不断调节磁场强度，保证轴与轴承的非接触，同时控制轴系对船体的横向与纵向激励。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (9)

1.一种船舶推进轴系用磁悬浮轴承综合控制装置，其特征在于：包括转轴(2)，所述转轴(2)的一端安装有推进器(1)，所述转轴(2)上套置有磁铁(5)，位于磁铁(5)的外部并与其间隔安装有磁悬浮径向支承轴承(4)，位于磁悬浮径向支承轴承(4)的外侧一旁安装有第一传感器(3)；所述转轴(2)的另一端还固定有推力盘(8)，所述推力盘(8)左右两侧分别间隔安装有磁悬浮轴向推力轴承(7)，所述磁悬浮轴向推力轴承(7)的内侧安装有第二传感器(9)；还包括电控系统(6)，所述电控系统(6)分别通过线路与第一传感器(3)、磁悬浮径向支承轴承(4)、磁悬浮轴向推力轴承(7)和第二传感器(9)连接。
2.如权利要求1所述的一种船舶推进轴系用磁悬浮轴承综合控制装置，其特征在于：所述转轴(2)上间隔套置有两个磁铁(5)，两个磁铁(5)的外部均间隔安装磁悬浮径向支承轴承(4)。
3.如权利要求2所述的一种船舶推进轴系用磁悬浮轴承综合控制装置，其特征在于：两个磁悬浮径向支承轴承(4)的外侧均安装有第一传感器(3)，所述第一传感器(3)竖直安装，测量磁悬浮径向支承轴承(4)与转轴(2)之间的距离。
4.如权利要求1所述的一种船舶推进轴系用磁悬浮轴承综合控制装置，其特征在于：所述磁悬浮径向支承轴承(4)的结构为：包括圆柱体结构的磁块，所述磁块的外部绕有线圈。
5.如权利要求1所述的一种船舶推进轴系用磁悬浮轴承综合控制装置，其特征在于：所述磁悬浮轴向推力轴承(7)的结构为：包括“凹”字型结构的磁块，所述磁块内凹部分里面安装有多个线圈。
6.如权利要求1所述的一种船舶推进轴系用磁悬浮轴承综合控制装置，其特征在于：所述第二传感器(9)横向安装，测量磁悬浮轴向推力轴承(7)与推力盘(8)之间的距离。
7.如权利要求1所述的一种船舶推进轴系用磁悬浮轴承综合控制装置，其特征在于：所述推力盘(8)为实体结构。
8.如权利要求1所述的一种船舶推进轴系用磁悬浮轴承综合控制装置，其特征在于：所述推力盘(8)成圆柱体结构。
9.如权利要求1所述的一种船舶推进轴系用磁悬浮轴承综合控制装置，其特征在于：所述推力盘(8)焊接于转轴(2)上。
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