CN113175563B - 一种自调节式船舶管路减振装置及其减振方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自调节式船舶管路减振装置及其减振方法，包括卡箍和安装于卡箍外侧的滑轨组件，滑轨组件包括外导轨、内滑轨和弹簧，外导轨固定于卡箍外侧，弹簧的两端分别与外导轨、内滑轨固定连接，外导轨与内滑轨滑动配合。本发明可以提高管路的减振效果，尤其是悬空部分。本发明的减振装置的减振效果显著，并解决了输液管路悬空部分振动荷载过大的缺点，大大提高了其安全性和使用寿命，在未来具有良好的应用前景。

Description

一种自调节式船舶管路减振装置及其减振方法
技术领域
本发明涉及管路减振设备，特别是涉及一种船舶管路减振装置及减振方法。
背景技术
目前，船舶运输越来越频繁，船舶中存在很多管路系统，例如冷却管系、动力管系、液体货物输运管系等。而船舶在使用中的轮机，螺旋桨等装置会产生很多的振动，需要配合减振装置避免振动对管系的工作状态产生影响。
但是，现有的管路减振装置，多采用固定支撑结构进行减振，致使输液管路悬空部分振动过大，减振效果不佳，且支撑结构自身的空间体积较大，对于一些位于狭小空间的管路不能充分发挥其减振能力，从而影响输液管路的使用寿命，且还会影响一些特种装备的隐身性能，远不能满足生产运输对减振的需求。
发明内容
发明目的：针对现有技术中的不足，本发明的目的之一是提供一种自调节式船舶管路减振装置，减振效果好，使用方便，尤其是用于管路的悬空部分；本发明的目的之二是提供自调节式船舶管路减振装置的减振方法。
技术方案：本发明所述的一种自调节式船舶管路减振装置，包括卡箍和安装于卡箍外侧的滑轨组件，滑轨组件包括外导轨、内滑轨和弹簧，外导轨固定于卡箍外壁，弹簧的两端分别与外导轨、内滑轨固定连接，外导轨与内滑轨滑动配合。
其中，滑轨组件可设置为直线型，也可以根据实际应用环境，改变滑轨组件的形状，如S形状，V形状，以更好地节约空间，提高减振性能。
优选地，所述内滑轨远离卡箍的一端设有阻尼块，其中，阻尼块的材质可以是密度较大的铅块或钢锭，阻尼块的大小可结合减振装置的稳定性进行设计。
外导轨和可调节的内滑轨位于阻尼块和卡箍之间，其作用是将管系产生的能量传递给阻尼块，且外导轨和内滑轨通过轨道和轻质弹簧连接，且本发明的减振装置可以随着管路的振动作用，自动调节内滑轨的外露长度，并且管路停止振动时，弹簧将内滑轨牵引至外导轨的内部。
阻尼块固定在可调节内滑轨上，且阻尼块可沿垂直于可调节内轨的方向上下往复摆动，可通过阻尼块的运动和可调节内轨的摆动，进而将管系振动产生的能量转化为动能释放出来，以确保管系的正常工作。
优选地，外导轨和内滑轨开设有通孔，使外导轨和内滑轨均呈U形，通孔底部均设有弹簧固定片，弹簧安装于通孔内。U形设计一方面可以用于安装连接弹簧，另一方面可以减小滑轨组件的自重，以减低减振装置整体的重量，提高整体的减振效果。
优选地，卡箍的内壁安装有防滑垫，防滑垫与卡箍环的内侧壁紧密贴合；防滑垫的设置使得减振装置在满足防滑作用的同时，也可以起到管路的一级减振作用。
优选地，若干组滑轨组件均匀安装于卡箍外侧，均匀设置以保证减振均匀性。
进一步地，相邻两个滑轨组件之间设有牵引片，牵引片的一端与位于一侧的外导轨固定连接，牵引片的另一端与位于另一侧的外导轨固定连接，且相邻两个滑轨组件上的阻尼块相对设置。
其中，牵引片用弹簧钢制成，以提高装置的疲劳性能。
本发明中的一种自调节式船舶管路减振装置的减振方法，包括以下步骤：将卡箍安装固定在管路上，初始状态下，弹簧处于收缩状态，内滑轨收容于外导轨内部；当管道处于振动状态时，弹簧随之伸缩，内滑轨沿外导轨进行滑动；当管道停止振动时，弹簧复位使内滑轨再次收容于外导轨内部。
本发明的减振装置使用时，管路振动时产生离心力，使得阻尼块向外滑动，当弹簧拉力和离心力平衡时，阻尼块往复运动将震动的能量转化为动能进行释放，以管路的轴心为圆心上下往复运动。
有益效果：本发明的管路动力减振装置结构合理，设有防滑固定橡胶垫，当管系振动时，橡胶垫能使该减振装置与管路紧密贴合以保证减振效果，同时橡胶垫也能起到第一级减振作用吸收掉一部分振动能量，之后外导轨和可调节的内滑轨以及阻尼块构成的整体作为第二级减振，以卡箍为中心往复摆动，用阻尼块的运动来消耗振动能量，进而确保管系的正常工作；当振动频率过大时，为了达到减振效果，减振装置可以自动调节可调节内轨的长度，进而增加阻尼块的摆动幅度，消耗振动能量使管系能够平稳工作；
本发明可以跟据工况来自动调节弹簧的长度，在振动频率较低时可以自动缩短内轨的长度，保证减振效果的同时可以最大程度上减少空间的占用，且装置本身的自重小不会对管路的运行产生影响。
本发明的减振装置的减振效果显著，并解决了输液管路悬空部分振动荷载过大的缺点，大大提高了其安全性和使用寿命，在未来具有良好的应用前景。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明的减振装置的局部结构示意图。
图3是本发明的可调节的内滑轨。
图4是本发明的轻质连接弹簧的结构示意图。
图5是实施例1的减振装置的减振结果。
图6是实施例2的减振装置结构示意图。
图中：1、内滑轨；2、阻尼块；3、弹簧；4、外导轨；5、第一弹簧固定片；6、螺栓；7、卡箍；8、第二弹簧固定片；9、橡胶垫；10、牵引片。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步地详细描述。
实施例1
如图1～4所示，本实施例的一种自调节式船舶管路减振装置，包括卡箍7和安装于卡箍外侧的四个滑轨组件，直线型滑轨组件均匀安装于卡箍外侧；沿x轴方向设置两个滑轨组件，分别位于卡箍的左右两侧，沿y轴方向设置两个滑轨组件，分别位于卡箍的上下两侧。卡箍7整体呈环状，两侧设有用于固定的紧固螺栓6，使得卡箍固定在管路上；滑轨组件包括外导轨4、内滑轨1和弹簧3，外导轨4固定于卡箍7外侧，弹簧的两端分别与外导轨、内滑轨固定连接，外导轨与内滑轨滑动配合，内滑轨远离卡箍的一端设有阻尼块2。
如图2所示，卡箍的内壁设有防滑橡胶垫9，橡胶防滑垫9能够防止减振器或者管路与减振装置打滑造成部件错位而导致不能发挥减振效果，通过橡胶防滑垫大大的增大了减振装置和管路之间的摩擦，提高了减振装置的可靠性同时也起一定减振效果。
卡箍的外壁固定安装有外导轨，外导轨的整体形状呈U型，外导轨的中间开设有一矩形通孔，通孔底部固定安装有第一弹簧固定片5。
如图3所示为可调节的内滑轨结构示意图，内滑轨整体形状呈U型，中间同样开设有一矩形通孔，通孔底部固定安装有第二弹簧固定片8；其中，第一弹簧固定片5和第二弹簧固定片8用于连接固定弹簧，且弹簧正好安装于矩形通孔内部。并且，内滑轨远离卡箍的一端固定安装有限位块2。
其中，软质弹簧3固定于外导轨4的固定片上，解决了点连接荷载过大的缺点，大大的提高了其实用性和延长了使用寿命。
安装时，将内滑轨滑入外导轨中，并挑选合适型号的连接弹簧，将弹簧的两端分别与第一弹簧固定片和第二弹簧固定片固定连接，且使得内滑轨在弹簧的牵引作用下，完全收容至外导轨内部；后将四组滑轨组件依次安装于卡箍外壁。
将卡箍固定安装于管路外壁上，卡箍内壁设有防滑橡胶垫，在螺栓的紧固作用下，防滑橡胶垫紧贴卡箍内壁和管路外壁。通过内滑轨上阻尼块2和调节内轨1的往复摆动与管路产生的振动共鸣来相互抵消，大大的提高了减振效果，从而保证了管系的稳定工作。
本发明使用时，将该管路动力减振装置安装至管路的悬空部分，将卡箍安装固定在管路上，初始状态下，弹簧处于收缩状态，内滑轨收容于外导轨内部；当管道处于振动状态时，弹簧随之伸缩，内滑轨沿外导轨进行滑动；当管道停止振动时，弹簧复位使内滑轨再次收容于外导轨内部。在管系工作时，管系会进行振动，防滑橡胶垫9能使固定卡箍7与管路紧密贴合以防止滑动，同时橡胶垫9也能起到第一级减振作用吸收掉一部分振动能量，之后外导轨4和可调节内滑轨1以及阻尼块2组成的整体作为第二级减振，以管子轴心为中心往复摆动，用阻尼块2的运动来消耗振动能量，进而确保管系的正常工作，当振动频率过大时，为了达到减振效果，该减振装置可以自动调节可调节内轨1 的长度，进而增加阻尼块的摆动幅度，消耗振动能量使管系能够平稳工作，进而确保管系的正常工作，在振动结束时可以将可调节内轨回到最初位置。
通过结构有限元分析软件对该装置的减振效果进行分析，如图5所示为减振的模态对比结果，图中系列1为无减振装置下的6阶固有频率(单位hz)，系列2为安装本发明的减振装置下的6阶模态的固有频率，通过折线图可以显示出随着阶数的提升，减振效果更加显著，在第6阶时减振效果达到70％以上。
实施例2∶
如图6所示，本实施例中的减振装置在实施例1的基础上，在相邻两个滑轨组件之间设有牵引片10，牵引片10的一端与位于一侧的外导轨固定连接，牵引片的另一端与位于另一侧的外导轨固定连接，且相邻两个滑轨组件上的阻尼块相对设置；且牵引片用弹簧钢制成。其中，图6仅为示意图，未显示细节处与图1一致。
在观察装置的运动状态发现，同侧的减振块运动方向不同步，使得同侧减振块的运动相对同步。
本实施例中减振装置的减振效果如下表1所示。
表1
阶数 1 2 3 4 5 6
安装后频率 8.7807 10.651 12.075 19.642 22.696 28.178
安装前频率 12.683 23.954 33.111 41.566 50.129 68.107
可以看出本实施例的减振效果可以达到60％左右，同时在运动中增加了整体的结构强度，增强连接位置的抗疲劳能力。

Claims (4)

1.一种自调节式船舶管路减振装置，其特征在于：包括卡箍和安装于卡箍外侧的滑轨组件，滑轨组件包括外导轨、内滑轨和弹簧，外导轨固定于卡箍外壁，弹簧的两端分别与外导轨、内滑轨固定连接，外导轨与内滑轨滑动配合，内滑轨远离卡箍的一端设有阻尼块；所述外导轨和内滑轨开设有通孔，使外导轨和内滑轨均呈U形状，通孔底部均设有弹簧固定片，弹簧安装于通孔内；相邻两个滑轨组件之间设有牵引片，牵引片的一端与位于一侧的外导轨固定连接，牵引片的另一端与位于另一侧的外导轨固定连接，且相邻两个滑轨组件上的阻尼块相对设置；所述牵引片由弹簧钢制成；将卡箍安装固定在管路上，初始状态下，弹簧处于收缩状态，内滑轨收容于外导轨内部；当管道处于振动状态时，弹簧随之伸缩，内滑轨沿外导轨进行滑动，阻尼块向外滑动，并以管路的轴心为圆心往复运动；当弹簧拉力和离心力平衡时，阻尼块以管路的轴心为圆心往复运动；当管道停止振动时，弹簧复位使内滑轨再次收容于外导轨内部。
2.根据权利要求1所述的自调节式船舶管路减振装置，其特征在于：卡箍的内壁安装有防滑垫。
3.根据权利要求1所述的自调节式船舶管路减振装置，其特征在于：若干个滑轨组件均匀安装于卡箍外侧。
4.根据权利要求1所述的自调节式船舶管路减振装置，其特征在于：滑轨组件为直线型。
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