CN113153962A - 一种用于轴系纵向振动控制的电磁减振推力支承 - Google Patents

一种用于轴系纵向振动控制的电磁减振推力支承 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于轴系纵向振动控制的电磁减振推力支承，包括：轴体，纵向电磁支承、电磁吸盘、推力轴承、推力盘以及基座；所述轴体转动穿设在基座中，所述纵向电磁支承与基座固定连接，所述电磁吸盘与轴体固定连接，且电磁吸盘被纵向电磁支承所吸引，所述推力轴承与基座固定连接，所述推力盘与轴体固定连接，且推力盘转动设置在推力轴承中；所述轴体、纵向电磁支承、电磁吸盘、推力轴承以及推力盘对中安装。本发明通过静态电磁力调整轴系纵向位置，避免了推力盘与推力瓦块接触产生的振动；通过动态电磁力控制轴系纵向振动传递，可有效抑制螺旋桨纵向激励经推力轴承向船体的传递。

Description

一种用于轴系纵向振动控制的电磁减振推力支承
技术领域
本发明涉及减振降噪，具体地，涉及一种用于轴系纵向振动控制的电磁减振推力支承。
背景技术
随着经济全球化、国际贸易发展以及海洋资源的勘探开发，船舶占据着越来越重要的位置，我国已经成为世界第一造船大国。船舶在水面航行时，主要的激振力有：螺旋桨、船舶主机及动力机械、波浪等引起的激励。在这些激励力作用下，船体会发生不同程度的振动。目前，船舶设备减振性能作为衡量现代船舶综合性能的一项重要指标越来越受到广泛的关注。过大的船体振动可导致船体结构产生疲劳破坏，增加航行过程中的风险；影响船上设备仪表工作精度，缩短使用寿命，增加维修维护成本；动力机械过大的噪声会影响人员工作效率，引发情绪焦虑，损害听力系统，危害身心健康；各种激励源诱导船体产生声辐射，带来一定的海洋环境污染，影响鱼类资源的正常繁衍生息，降低海洋经济效益。因此研究有效的船舶减振设备具有十分重要的意义。
近年来，单层隔振、双层隔振和浮筏隔振等技术的发展使船舶主机、齿轮箱和发电机组等设备的振动得到有效抑制，推进轴系在螺旋桨激励力作用下经各支承引起船体振动的问题开始凸显。在螺旋桨所受的激励力中，纵向脉动力约为静推力的千分之一，数倍于横向脉动力，因此控制轴系纵向振动能更有效地降低船体振动。而推力轴承是螺旋桨纵向激励力向船体传递的路径中最重要通道，如果能有效抑制螺旋桨纵向激励力经由推力轴承向船体的传递，就有可能降低船体的水下辐射噪声。
在公开号为CN206802186U的中国实用新型专利文件中，公开了一种船舶轴系减振结构，安装在传动轴的外包或支架结构上，设有底板、支撑端座、套管和减震带等组成部分。所述底板内部设有垂向开孔的蜂窝结构，两支撑端座对称设置在底板上，支撑端座的顶端固定安装有端套；所述端套包括隔震垫、端套壳体和设置在二者之间的多边形减震块；所述套管设置在两支撑端座之间，两端分别与两端套壳体连接，套管的下方设有充有硅油的缸体，所述减震带从套管上方绕过，箍住套管，减震带底部插入并固定在所述缸体内。本实用新型结构新颖、设计合理，在工作时可很好的抑制舰船轴系的振动，特别是在情况复杂的工作环境下，更能显示其优势。
目前对轴系纵向振动传递控制的研究主要集中于吸振与隔振方法，如共振转换器、纵向减振器、减振推力轴承、动力反共振隔振器、轴系电磁惯性式减振器等，但这些方法不能兼顾宽带减振与低频线谱控制，并且没有考虑到高速重载运行工况的影响。现有减振措施减振效果不佳、灵活度不高。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于轴系纵向振动控制的电磁减振推力支承。
根据本发明提供的一种用于轴系纵向振动控制的电磁减振推力支承，包括：轴体，纵向电磁支承、电磁吸盘、推力轴承、推力盘以及基座；
所述轴体转动穿设在基座中，所述纵向电磁支承与基座固定连接，所述电磁吸盘与轴体固定连接，且电磁吸盘被纵向电磁支承所吸引，所述推力轴承与基座固定连接，所述推力盘与轴体固定连接，且推力盘转动设置在推力轴承中；所述轴体、纵向电磁支承、电磁吸盘、推力轴承以及推力盘对中安装。
优选的，所述纵向电磁支承包括线圈骨架、电磁线圈以及电磁支承架，电磁线圈内嵌于线圈骨架中，线圈骨架和电磁支承架固定连接，所述电磁支承架与基座固定连接。
优选的，所述基座上安装有多个位移传感器，所述位移传感器测量电磁吸盘与基座的纵向相对位移，并实时反馈至控制系统。
优选的，多个所述位移传感器的测点中心对称分布。
优选的，所述位移传感器数量设置为4个。
优选的，所述基座上安装有加速度传感器，所述加速度传感器测量基座的纵向加速度响应，并实时反馈至控制系统。
优选的，所述纵向电磁支承与电磁吸盘之间设置有均匀气隙。
优选的，所述纵向电磁支承中内嵌有多组电磁线圈，多组电磁线圈实时调节电磁吸盘的位置。
优选的，所述推力轴承包括推力瓦，所述推力瓦与推力盘之间设置有均匀游隙。
优选的，所述电磁吸盘在轴体上位于纵向电磁支承和推力轴承之间。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1.本发明通过静态电磁力抵消螺旋桨静推力引起的推力轴承内部接触振动，通过动态电磁力抑制螺旋桨脉动力引起的轴系纵向振动传递，以达到减小轴系振动噪声的目的，具有兼顾宽带减振与线谱控制的优点；
2.本发明通过四个位移传感器实时反馈电磁吸盘相对位移信号，结合四组对称分布的电磁线圈，可在控制轴系纵向位置的同时，避免引入过大的轴系横向振动；
3.本发明采用非接触式电磁作动器，相比于其他主动元件，具有响应速度快、推力均匀、运动平稳、工作可靠等优点，可有效抑制螺旋桨激励经推力轴承向船体的传递。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本申请实施例一种用于轴系纵向振动控制的电磁减振推力支承的安装结构等轴测剖视图；
图2为本申请实施例一种用于轴系纵向振动控制的电磁减振推力支承的安装结构左视图；
图3为本申请实施例一种用于轴系纵向振动控制的电磁减振推力支承的安装结构俯视图；
图4为本申请实施例一种用于轴系纵向振动控制的电磁减振推力支承的控制原理图。
附图标记：
1、轴体；2、纵向电磁支承；3、电磁吸盘；4、推力轴承；5、推力盘；6、基座；21、线圈骨架；22、电磁线圈；23、电磁支承架。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
参照图1和图2，一种用于轴系纵向振动控制的电磁减振推力支承，包括轴体1，纵向电磁支承2、电磁吸盘3、推力轴承4、推力盘5以及基座6。轴体1转动穿设在基座6中，纵向电磁支承2与基座6通过螺纹固定连接，纵向电磁支承2包括线圈骨架21、电磁线圈22以及电磁支承架23，电磁线圈22内嵌于线圈骨架21中，线圈骨架21和电磁支承架12通过螺纹固定连接，电磁支承架12与基座6通过螺纹固定连接。
纵向电磁支承2中内嵌有多组电磁线圈22，多组电磁线圈22实时调节电磁吸盘3的位置，本实施例中的电磁线圈22的数量为四组，四组电磁线圈22在线圈骨架21内中心对称分布。
本发明中的纵向电磁支承2采用了非接触式电磁作动器，相比于其他主动元件，具有响应速度快、推力均匀、运动平稳、工作可靠等优点，可有效抑制螺旋桨激励经推力轴承向船体的传递。
参照图3和图4，电磁吸盘3与轴体1通过螺纹固定连接，且电磁吸盘3靠近纵向电磁支承2设置，并被纵向电磁支承2所吸引。推力轴承4与基座6通过螺纹固定连接，推力盘5与轴体1通过螺纹固定连接，且推力盘5转动设置在推力轴承4中，轴体1、纵向电磁支承2、电磁吸盘3、推力轴4承以及推力盘5对中安装，电磁吸盘3在轴体1上位于纵向电磁支承2和推力轴承4之间。
基座6上安装有多个位移传感器，本实施例中位移传感器的数量为四个，位移传感器测量电磁吸盘3与基座6的纵向相对位移，并实时反馈至控制系统。四个位移传感器的测点中心对称分布，位移传感器与电磁线圈22对应安装，四通道控制实时调节电磁吸盘3的位置，避免引入过大的横向振动。在基座6上安装有一个加速度传感器，加速度传感器测量基座的纵向加速度响应，并实时反馈至控制系统。控制系统产生控制信号，输出至对应的功率放大器以驱动纵向电磁支承2产生控制力，实时控制轴体1纵向振动传递。
在纵向电磁支承2与电磁吸盘3之间留有均匀气隙，以便产生纵向电磁约束力，气隙大小视所需电磁力而定。推力轴承4包括推力瓦，在推力瓦与推力盘5之间设置有纵向均匀游隙，使得推力盘可产生纵向移动，以便于轴系的纵向位置控制。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种用于轴系纵向振动控制的电磁减振推力支承，其特征在于，包括：轴体，纵向电磁支承、电磁吸盘、推力轴承、推力盘以及基座；
所述轴体转动穿设在基座中，所述纵向电磁支承与基座固定连接，所述电磁吸盘与轴体固定连接，且电磁吸盘被纵向电磁支承所吸引，所述推力轴承与基座固定连接，所述推力盘与轴体固定连接，且推力盘转动设置在推力轴承中；所述轴体、纵向电磁支承、电磁吸盘、推力轴承以及推力盘对中安装。
2.根据权利要求1所述的一种用于轴系纵向振动控制的电磁减振推力支承，其特征在于：所述纵向电磁支承包括线圈骨架、电磁线圈以及电磁支承架，电磁线圈内嵌于线圈骨架中，线圈骨架和电磁支承架固定连接，所述电磁支承架与基座固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于轴系纵向振动控制的电磁减振推力支承，其特征在于：所述基座上安装有多个位移传感器，所述位移传感器测量电磁吸盘与基座的纵向相对位移，并实时反馈至控制系统。
4.根据权利要求3所述的一种用于轴系纵向振动控制的电磁减振推力支承，其特征在于：多个所述位移传感器的测点中心对称分布。
5.根据权利要求4所述的一种用于轴系纵向振动控制的电磁减振推力支承，其特征在于：所述位移传感器数量设置为4个。
6.根据权利要求1所述的一种用于轴系纵向振动控制的电磁减振推力支承，其特征在于：所述基座上安装有加速度传感器，所述加速度传感器测量基座的纵向加速度响应，并实时反馈至控制系统。
7.根据权利要求1所述的一种用于轴系纵向振动控制的电磁减振推力支承，其特征在于：所述纵向电磁支承与电磁吸盘之间设置有均匀气隙。
8.根据权利要求2所述的一种用于轴系纵向振动控制的电磁减振推力支承，其特征在于：所述纵向电磁支承中内嵌有多组电磁线圈，多组电磁线圈实时调节电磁吸盘的位置。
9.根据权利要求1所述的一种用于轴系纵向振动控制的电磁减振推力支承，其特征在于：所述推力轴承包括推力瓦，所述推力瓦与推力盘之间设置有均匀游隙。
10.根据权利要求1所述的一种用于轴系纵向振动控制的电磁减振推力支承，其特征在于：所述电磁吸盘在轴体上位于纵向电磁支承和推力轴承之间。
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