CN111895033A - 一种跟随式液压减振装置、系统及方法 - Google Patents

一种跟随式液压减振装置、系统及方法 Download PDF

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Abstract

本公开提供一种跟随式液压减振装置、系统及方法，涉及减振设备领域，包括液压缸，液压缸一端连接弹性伸缩机构，另一端通过长度调节机构连接地轨固定块，弹性伸缩机构包括同轴对接液压缸的伸缩杆和同轴套设在伸缩杆上的弹簧，弹簧随伸缩杆的动作对应伸长或缩短；长度调节机构用于改变液压缸与地轨固定块的间距，通过液压缸配合弹性伸缩结构，能够根据待减振设备的运行状态自动调整液压支撑力，从而调节偏移试验系统的频率，减少设备部分转速下发生机械共振，达到对设备整体的保护。

Description

一种跟随式液压减振装置、系统及方法
技术领域
本公开涉及减振设备领域，特别涉及一种跟随式液压减振装置、系统及方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。
低速柴油机本体结构振动是该类型柴油机在台架试验过程中的常见问题，过度(超出标准)的结构振动状态下长时间运行柴油机，会造成零部件疲劳甚至损坏等质量事故。
低速柴油机的本体结构振动由柴油机激振力、柴油机各工况转速、柴油机安装固定结构有直接关系，一旦柴油机型号和台架台位确定，柴油机在各工况下的振动情况就此确定。柴油机与台位底座的连接强度的变化可以改变柴油机整体系统的固有振动频率，当系统固有振动频率远离柴油机实际运转工况的对应频率时，系统振动会有较大程度改善，一般情况下倾向于将系统固有频率向增大方向调整.
发明人发现，目前柴油机设计时一般是以装船环境为输入来设计计算，柴油机装船后机体与船体有加固支撑，使得柴油机固有振动频率受船体支撑影响，系统固有振动频率远离了柴油机实际运转工况对应的频率，其振动问题基本达标。但柴油机在制造厂的台架试验磨合时没有条件安装类似的支撑结构，柴油机机体坐落在地轨平台上，中间加有1米左右的垫座，螺栓固定，因此在部分转速下共振明显；制造厂实施部分加固方案，通用性差，也无法将固有频率按照目标数值定向上下调整，多机型时制造成本高，难以满足柴油机厂商的试验需求。
发明内容
本公开的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种跟随式液压减振装置、系统及方法，通过液压缸配合弹性伸缩结构，能够根据待减振设备的运行状态自动调整液压支撑力，从而调节偏移试验系统的频率，减少设备部分转速下发生机械共振，达到对设备整体的保护。
本公开的第一目的是提供一种跟随式液压减振装置，采用以下技术方案：
包括液压缸，液压缸一端连接弹性伸缩机构，另一端通过长度调节机构连接地轨固定块，弹性伸缩机构包括同轴对接液压缸的伸缩杆和同轴套设在伸缩杆上的弹簧，弹簧随伸缩杆的动作对应伸长或缩短；长度调节机构用于改变液压缸与地轨固定块的间距。
进一步地，所述伸缩杆一端对接液压缸端部，另一端用于铰接待减振设备。
进一步地，所述伸缩杆包括限位套筒和第一连接杆，第一连接杆一端插入限位套筒内，弹簧一端抵压在第一连接杆上，另一端抵压在限位套筒上，弹簧的长度随第一连接杆位于限位套筒内的长度变化而变化。
进一步地，所述长度调节机构包括第二连接杆和调节套筒，调节套筒一端连接液压缸的液压杆，另一端通过第二连接杆连接地轨固定块。
本公开的第二目的是提供一种液压减振系统，采用以下技术方案：
包括如上所述的跟随式液压减振装置，所述地轨固定块安装在地轨上，液压缸接入液压源，获取待减振设备的振动参数，通过控制跟随式液压减振装置对待减振设备的振动进行调节。
本公开的第三目的是提供一种液压减振方法，包括以下步骤：
将跟随式液压减振装置与待减振设备均固定在地轨上，液压缸通过弹性伸缩机构连接待减振设备；
通过长度调节机构张紧跟随式液压减振装置，使弹簧处于零点位置、液压缸处于初始位置；
待减振设备启动后，驱动液压缸动作，改变跟随式液压减振装置对待减振设备的作用，调节待减振设备的振动参数，直至满足需求。
进一步地，记录待减振设备的型号及调节至满足需求后的跟随式液压减振装置的状态，将其进行对应，待后续对同型号的待减振设备套用满足需求的跟随式液压减振装置的状态。
进一步地，待减振设备上配合有多个跟随式液压减振装置，分别接入液压源。
与现有技术相比，本公开具有的优点和积极效果是：
(1)通过液压缸配合弹性伸缩结构，能够根据待减振设备的运行状态自动调整液压支撑力，从而调节偏移试验系统的频率，减少设备部分转速下发生机械共振，达到对设备整体的保护；
(2)具有自适应控制功能，可以同时适用于不同机型、不同缸数的低速柴油机台架试验中的减振问题，比一对一的加固解决方案总体算来更加节省成本；
(3)结构设计上充分利用低速柴油机机座和台位地轨等既有结构，安装和移除方便，大大减少柴油机减振处理时间，节约制造厂柴油机占用台位的时间，以提高生产效率；该减振控制系统通过记录机型、缸数等关联参数，同机型同缸数的柴油机经一次调试，多次使用，大大简化安装调试流程。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1为本公开实施例1、2、3中跟随式液压减振装置与待减振设备配合的示意图；
图2为本公开实施例1、2、3中跟随式液压减振装置的结构示意图；
图3为本公开实施例1、2、3中转速跟随控制的流程示意图。
图中，1.柴油机；2.柴油机吊装耳；3.柴油机垫座；4.地轨；10.转速传感器；11.液压支撑杆；12.液压油管；13.地轨固定块；14.液压控制站；15.转速传感器电缆；21.第一连接杆；22.线性弹簧；23.限位套筒；24.微调螺母；25.第二连接杆；26.进油口；27.液压油缸；28.回油口；29.活塞杆。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步地说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；
为了方便叙述，本公开中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用，仅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设备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公开的限制。
正如背景技术中所介绍的，现有技术中柴油机在制造厂试验磨合时难以进行有效支撑，导致制造厂实施部分加固方案通用性较差，难以满足多机型加固的需求；针对上述问题，本公开提出了一种跟随式液压减振装置、系统及方法。
实施例1
本公开的一种典型的实施方式中，如图1-图3所示，提出了一种跟随式液压减振装置。
主要包括液压缸、弹性伸缩机构和长度调节机构，其中，液压缸一端连接弹性伸缩机构，另一端通过长度调节机构连接地轨固定块；
所述液压缸作为液压支撑杆，两端分别连接弹性伸缩机构和长度调节结构，通过液压支撑杆对待减振设备施加给定的力，来改变柴油机试验系统的固有频率，以待减振设备为柴油机为例，可以减小柴油机各个转速下的振动强度，并避免特定负荷下的机械共振现象。
弹性伸缩机构在外力和液压缸的共同作用下伸长或缩短，在伸长时，将内部的弹性元件对应拉伸变长，在缩短时，将内部的弹性元件对应挤压变短，从而整体对外表现出不同的拉伸力或推动力；
弹性伸缩机构包括同轴对接液压缸的伸缩杆和同轴套设在伸缩杆上的弹簧，弹簧随伸缩杆的动作对应伸长或缩短。
对于长度调节机构，所述长度调节机构包括第二连接杆和调节套筒，调节套筒一端连接液压缸的液压杆，另一端通过第二连接杆连接地轨固定块；
所述第二连接杆、调节套筒和液压杆依次通过螺纹配合连接，且同轴设置，调节套筒通过绕轴线转动调节第一连接杆与液压杆的间距。
液压油缸27的活塞杆29的伸出前端设计有20mm长的外螺纹，第二连接杆25上部也设计有20mm长的外螺纹，第二连接杆25与活塞杆29通过微调螺母24连接。在液压支撑杆11现场安装时，液压油缸27进油压力调整为0，活塞杆29收回到初始位置；
通过微调螺母24可以调节第一连接杆、第二连接杆安装孔对中问题，第一连接杆、第二连接杆通过螺栓锁紧之后，通过微调螺母24消除安装间隙。
所述伸缩杆一端对接液压缸端部，另一端用于铰接待减振设备；其中弹簧为线性弹簧22；
所述伸缩杆包括限位套筒和第一连接杆，第一连接杆一端插入限位套筒内，弹簧一端抵压在第一连接杆上，另一端抵压在限位套筒上，弹簧的长度随第一连接杆位于限位套筒内的长度变化而变化。
在本实施例中，参考图2，液压减振装置由第一连接杆、线性弹簧、限位套筒、液压油缸、调节套筒和第二连接杆依次连接构成；
第一连接杆21与限位套筒23采用间隙配合，油脂润滑，使得第一连接杆可以在限位套筒内发生一定距离的位移；
第一连接杆21与限位套筒23之间套装了一个线性弹簧22，线性弹簧22被限制在第一连接杆21的轴向上做压缩变形；当限位套筒23向线性弹簧22施加推力时，线性弹簧22将推力向上传递给第一连接杆21，进而将推力传递给柴油机1。
限位套筒23与液压油缸27端部对接，当活塞杆29受液压缸压力驱动向下顶出时，活塞杆29伸出受第二连接杆的阻碍，该反作用力将液压缸及限位套筒23一同向上移动，推动线性弹簧22发生压缩形变。
其中，调节套筒为一个两端带有螺纹孔的微调螺母，其能够分别与液压油缸活塞杆末端的螺纹、第二连接杆末端的螺纹配合，通过转动能够达到对液压油缸活塞杆、第二连接杆末端的相对位置的调节。
可以的是，为了方便第一连接杆和第二连接杆与外部的调节，其端部用于配合外部结构的部分可以设置为U型结构，连接杆可以与柴油机吊装耳2和地轨固定块13通过螺栓配合固定；
通过微调螺母能够方便进行长度方向的定位，并能够在初次安装时进行手动预紧，以保证减振装置整体固定好后，线性弹簧处于零点位置。
液压支撑杆11初次安装时，液压控制站14的输出油压设定为零，液压缸活塞29回收到初始位置；
液压油缸27的进油口26和回油口28通过液压油管12连接到外部液压源，在本实施例中，液压源可以为液压控制站14，液压油管为高压铠装软管。
当液压缸27进油口压力增加，推动液压缸活塞杆29向下伸出，液压缸的反作用力会使限位套筒23往上移动，限位套筒施加推力给线性弹簧22，线性弹簧22发生线性变形，该力同时作用于柴油机1的机座。
该作用力的大小与液压缸油压成正比关系，因此可以通过向液压油缸27提供一个可控预知的供油压力，即可获得可控预知的支撑力，进而实现柴油机1试验系统的固有振动频率偏移控制。液压压力的大小计算来源于柴油机转速、柴油机类型和缸数等参数。
通过液压缸配合弹性伸缩结构，能够根据待减振设备的运行状态自动调整液压支撑力，从而调节偏移试验系统的频率，减少设备部分转速下发生机械共振，达到对设备整体的保护。
实施例2
本公开的另一典型实施方式中，如图1-图3所示，提出了一种液压减振系统。
包括多个如实施例1中所述的跟随式液压减振装置和控制系统；其中液压油缸接入液压控制站；
参见图1，两个或四个液压支撑杆11对称分布于低速柴油机1的自由端和驱动端附近，两端连接于柴油机机座吊装耳2和台架地轨4之间；柴油机通过柴油机垫座安装在地轨上。
通过液压支撑杆11对柴油机1施加给定的力来改变柴油机试验系统的固有频率，可以减小柴油机1各个转速下的振动强度，并避免特定负荷下的机械共振现象。
液压控制站14设有变频泵站、PLC控制柜、人机交互操作界面；控制系统分手动模式和自动模式。
手动模式下，无柴油机转速跟随控制，用户通过人机界面手动设定液压支撑力，一般用于系统调试中；
自动模式下，PLC控制柜通过转速传感器10获取柴油机1当前转速，根据事先存储的机型数据、转速压力曲线图自动查找目标液压压力，实现不同转速下液压支撑杆对柴油机1施加不一样的力，从而实现更宽范围、更精准的减振效果。
与传统的减振装置相比，采用跟随控制的液压减振装置，对柴油机施加受控可比案例的方式来改善低速柴油机振动强度偏大的问题；
并可以通过自动模式，由设定好的机型号和实时转速信号，自动调整力的大小，实现一套系统解决多种机型、不同缸数的低速柴油机台架试验系统的减振问题，适用于多种机型，适合于低速柴油机制造厂台位试车使用，相较于传统的一对一的加固解决方案总体更加节省成本。
实施例3
本公开的再一典型实施方式中，提供一种液压减振方法。
利用如实施例2中公开的液压减振系统，包括以下步骤；
将多个跟随式液压减振装置与待减振设备均固定在地轨上，对应的多个液压缸分别接入液压源，液压缸通过弹性伸缩机构连接待减振设备；
通过长度调节机构张紧跟随式液压减振装置，使弹簧处于零点位置、液压缸处于初始位置；
待减振设备启动后，驱动液压缸动作，改变跟随式液压减振装置对待减振设备的作用，调节待减振设备的振动参数，直至满足需求；
记录待减振设备的型号及调节至满足需求后的跟随式液压减振装置的状态，将其进行对应，待后续对同型号的待减振设备套用满足需求的跟随式液压减振装置的状态。
在本实施例中，结合图3，转速传感器10安装在低速柴油机1的自由端，转速传感器通过转速传感器电缆15接入液压控制站，柴油机1转速信号进液压控制站14，由PLC控制柜的高速脉冲输入模块转换计算出柴油机1的转速信息；
PLC控制程序中预存储了不同低速柴油机机型(且分不同缸数)对应的转速-支撑力图表数据，当液压控制站14被设置为自动模式时，系统程序会根据实时获取的柴油机转速信号和预存储的图表数据查询当前液压支撑杆11需要施加的支撑力大小，并通过换算计算出液压站的实时输出的目标油压Pi；
控制程序计算出目标油压Pi后，将通过液压站出口压力传感器获得实时液压压力Po，通过PID调节算法计算变频器频率控制变频泵电机的转速来动态调整液压缸27的供油压力。
从而实现液压支撑杆11给柴油机1施加一个跟随转速的可变的支撑力，实现宽范围、更精准的减振效果。
采用了转速反馈控制，可以实时改变柴油机在不同转速负荷下的固有频率偏移量，使减振处理范围比固定式支撑减振装置更为宽广，自适应性强；通过控制模块记忆机型、缸数等关联参数，同机型同缸数的柴油机经一次调试，多次使用，大大简化安装调试流程。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种跟随式液压减振装置，其特征在于，包括液压缸，液压缸一端连接弹性伸缩机构，另一端通过长度调节机构连接地轨固定块，弹性伸缩机构包括同轴对接液压缸的伸缩杆和同轴套设在伸缩杆上的弹簧，弹簧随伸缩杆的动作对应伸长或缩短；长度调节机构用于改变液压缸与地轨固定块的间距。
2.如权利要求1所述的跟随式液压减振装置，其特征在于，所述伸缩杆一端对接液压缸端部，另一端用于铰接待减振设备。
3.如权利要求2所述的跟随式液压减振装置，其特征在于，所述伸缩杆包括限位套筒和第一连接杆，第一连接杆一端插入限位套筒内，弹簧一端抵压在第一连接杆上，另一端抵压在限位套筒上，弹簧的长度随第一连接杆位于限位套筒内的长度变化而变化。
4.如权利要求1所述的跟随式液压减振装置，其特征在于，所述长度调节机构包括第二连接杆和调节套筒，调节套筒一端连接液压缸的液压杆，另一端通过第二连接杆连接地轨固定块。
5.如权利要求4所述的跟随式液压减振装置，其特征在于，所述第二连接杆、调节套筒和液压杆依次通过螺纹配合连接，且同轴设置，调节套筒通过绕轴线转动调节第一连接杆与液压杆的间距。
6.一种液压减振系统，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的跟随式液压减振装置。
7.如权利要求6所述的液压减振系统，其特征在于，所述地轨固定块安装在地轨上，液压缸接入液压源，获取待减振设备的振动参数，通过控制跟随式液压减振装置对待减振设备的振动进行调节。
8.一种液压减振方法，其特征在于，利用如权利要求6-7任一项所述的液压减振系统，包括以下步骤：
将跟随式液压减振装置与待减振设备均固定在地轨上，液压缸通过弹性伸缩机构连接待减振设备；
通过长度调节机构张紧跟随式液压减振装置，使弹簧处于零点位置、液压缸处于初始位置；
待减振设备启动后，驱动液压缸动作，改变跟随式液压减振装置对待减振设备的作用，调节待减振设备的振动参数，直至满足需求。
9.如权利要求8所述的液压减振方法，其特征在于，记录待减振设备的型号及调节至满足需求后的跟随式液压减振装置的状态，将其进行对应，待后续对同型号的待减振设备套用满足需求的跟随式液压减振装置的状态。
10.如权利要求8所述的液压减振方法，其特征在于，待减振设备上配合有多个跟随式液压减振装置，分别接入液压源。
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