CN202163610U - 一种纵向减振调频器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种纵向减振调频器，用于舰船轴系的减振调频，包括底座（418）、冷却器（415）和位于底座（418）上的壳体（412），所述壳体（412）内设置有环形活塞组件（411）和活塞缸（413），所述底座（418）上设有油箱（416），活塞缸（413）与油箱（416）通过冷却器（415）中的连接管路连通，舰船轴系上的推力环推动环形活塞组件在活塞缸内往复运动，推动液压油通过连接管路在油箱和活塞缸内来回流动，实现对舰船轴系的减振调频。本实用新型不仅可以达到减振的效果，同样也可以达到调频的作用，而且针对不同的轴系都可以调节轴系的振动频率，可以减小舰船轴系纵向振动、降低低频辐射噪声。

Description

一种纵向减振调频器

技术领域

本实用新型涉及一种动力调频减振器，适用于控制舰船推进轴系纵向振动的调频减振，属于动力工程减振技术领域。

背景技术

轴系振动是船舶轴系设计的关键问题之一。轴系振动一方面极大地影响着船舶轴系的安全性、可靠性，另一方面又严重地影响着船体的声辐射，特别是低频段的声辐射(由于轴系振动传递到船体而引起船体的声辐射)。轴系的纵向振动一直是研究的热点之一。特别是随着舰船大型化的发展，以及对船体声辐射的限制，对纵向减振技术提出了越来越严格的要求。轴系的纵向振动主要是由纵向脉动力造成。螺旋桨推进的船舶，由于伴流的不均匀性，导致推力的不均匀性。对于大功率舰船，纵向脉动力有可能使临界转速落入到工作转速范围内，从而引起严重的共振，一方面，该振动会被传至推力轴承附近的船体，对舰船造成危害；另一方面，该振动将会影响到弹性联轴节的可靠性，甚至导致推力轴承严重磨损或发热烧坏。

轴系纵向振动的消减和回避可以通过调整系统的固有频率、减少输入能量、避免扭振-纵振的强耦合、配置减振器等措施实现。

调整系统固有频率的基本方法是改变轴段的纵向刚度、集总质量及其分布。即改变轴系的直径长度，推力轴承及支座刚度，改变飞轮质量或在轴系纵振相对振幅较大处安装调频质量，或者改变桨叶的数目，以及改变激振力的频率。

由于进入系统的振动能量是由主机和螺旋桨激振力提供，因此减少输入系统的纵振能量的方法也难以应用，而避免扭振-纵振强耦合是通过减小扭振的措施改变，所以除了调频外，其他措施对消减纵振都不会有大的效果。但是，在调频的方法里，对轴段的严格限制不是长久之计。将推力座布置得更靠近船尾或者增加推进器的叶片数目也只能是暂时的解决手段，而且在改变建成船只上推力座的位置几乎是不可能的。增加推进器叶片的数目则会导致效率的损失。因此，安装纵向减振器是降低纵振最有效的方法。

舰船轴系的纵向振动的减小可以使用纵向减振器。该种减振器是通过减振器壳体内的油液反复地从一个内腔通过一些窄小的孔隙流入另一内腔达到减振的效果。但这种纵向减振器有以下缺点：

1、这种方法可以达到一定的减振效果，但对调节轴系的固有频率没有任何作用，在共振范围内的振动依然较为剧烈。

2、这种减振器使用起来较为复杂，减振效果不甚明显，对油液的粘性有较大的要求。

发明内容

本实用新型的目的在于提出一种纵向减振调频器，通过在减振器中引入阻尼，将阻尼减振和动力调频减振合为一体，不仅可以达到减振的效果，同样也可以达到调频的作用，而且针对不同的轴系都可以调节轴系的振动频率，可以减小舰船轴系纵向振动、降低低频辐射噪声。

为实现本实用新型的目的所采用的具体技术方案为：

一种纵向减振调频器，用于舰船轴系的减振调频，包括底座、冷却器和位于底座上的壳体，所述壳体内设置有环形活塞组件和活塞缸，所述底座上设有油箱，用于存储液压油，活塞缸与油箱通过冷却器中的连接管路连通。

本实用新型中的冷却器固定设置在底座上，可以位于油箱和壳体之间，或者位于油箱和壳体四周。

本实用新型的油箱固设或可拆卸地连接在底座上。

在用于舰船轴系的减振调频时，可以在轴系推力环两侧分别设置一个纵向减振调频器，两减振调频器对称分布于推力环两侧，通过螺栓密封连为一体。

舰船轴系上的推力环推动环形活塞组件在活塞缸内往复运动，推动液压油通过连接管路在油箱和活塞缸内来回流动，实现对舰船轴系的减振调频。

本实用新型可以调节轴系的固有频率同时也能达到减振的效果。

本实用新型实现的途径是根据液体的可压缩性较小，流动的粘性，以及本身固有的质量对原系统进行减振。

本实用新型中的环形活塞组件是可以前后活动的，当轴系发生纵振时，就会带动环形活塞振动，环形活塞压缩活塞缸中的液压油，使液压油进入油缸。虽然液压油不容易压缩，但是它还是有一定的压缩性，而舰船的推力足以压缩活塞缸中的油，将外力产生的动能储存到油缸中。在压缩的过程中，活塞以及管道里的油都有一定的质量，也有一定的刚度。因此，通过这个子系统可以调节主系统的固有振动频率。

液压油有一定的粘度，在被活塞压缩的时候，就会和管道的壁面产生阻尼，这些阻尼消耗一部分的振动能。系统的阻尼是可以调整的，若在管路上设置节流式的阻尼器、安装控制液压油流量的调节阀门或者调节管路的直径，就可以调节阻尼，同时也调整了减振系统的阻尼率。

管路中的液压油有自身的重量和自身的体积弹性模量，因此，管路中的液压油就有了质量和刚度。利用减振调频器中液压油的质量和刚度，就可以调节轴系的纵向振动的固有频率。由于，舰船在行驶中，对轴系纵向振动影响最大的是第一阶振型。因此，可以针对第一阶振型设计减振调频器的质量和刚度，就可以确定减振器的各个参数。

本实用新型的减振调频器实质上是一种液压动力减振器(DVA)。动力减振是将一个质量-弹性装置安放到原物理系统中，使主系统的振动能量转移到附加的减振器系统上，从而实现减少主系统振动的目的。本实用新型将阻尼减振和动力调频减振合为一体，使无阻尼DVA频带由窄变宽，使得其减振范围也因此变宽，减振效果将会更好。特别是已经将轴系固定之后，但是纵向振动过大的情况下，就可以采用本实用新型，它可以通过调整轴系的固有频率达到减振的效果。

本实用新型与以往的纵向减振器有如下优点：

1、调节轴系主系统的固有频率，将在低频段可能会产生的共振频率提高到运行范围之外。

2、本实用新型结构简单、吸振高效、成本低、易于安装、且允许原系统固有频率的估算中有适度偏差，并对液压油粘性变化不敏感。

3、与传统的减振器相比，减振效果更明显。

附图说明

图1为本实用新型的安装整体示意图。

图2为本实用新型的俯视外观示意图。

图3为本实用新型的结构示意图之一。

图4为图3的右侧视结构示意图。

图5为本实用新型中环形活塞组件的结构示意图。

图6为本实用新型中冷却器的结构示意图。

图7为本实用新型中油箱的结构示意图。

图8为本实用新型的结构示意图之二。

图9为图8的侧视结构示意图。

图10为本实用新型的结构示意图之三。

图11为图10的侧视的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

实施例一

如图3和图4所示，本实用新型的减振调频器包括底座418、冷却器415和位于底座上的壳体，所述壳体内设置有环形活塞组件411和活塞缸413，所述底座上设有油箱416，用于存储液压油，活塞缸413与油箱416通过冷却器中的连接管路414连通。

如图5所示，环形活塞组件411是由推力轴承4111，环形活塞4112和密封圈4113组成。推力轴承4111可以针对减振调频器的设计采用标准件，或者不采用标准件，在与推力环接触处涂上白合金，这样可以减少磨损，推力轴承4111与环形活塞4112接触，并将振动力传递到活塞4112上，若推力轴承4111不采用标准件，那么可以将推力轴承4111和环形活塞4112进行一体化。这样既可以避免不必要的磨损，以及冲击疲劳。环形活塞4112的内外侧套有外密封圈41131以及内密封圈41132。密封圈4113采用唇形密封圈，一般使用组合式U形圈或者Yx形圈。环形活塞组件411在环形活塞缸中进行往复运动，环形活塞缸的底部左右设有连接管路414的孔。环形活塞组件411在往复运动时，这些孔可以使液压油出入活塞缸。在这里孔的数量是可以更改的，若不需要太多的孔可以用密封件密封。

冷却器中的连接管路414是连接活塞缸413和油箱416的，管路的周围流动的是是冷却油，带走一部分液压油因往复运动所产生的热量。连接管路414需要耐压能力好的材料，一般采用无缝钢管。连接管路414与活塞缸413的连接要保证密封性。连接管路414上有一个压力计417，用于指示连接管路中的压力变化，确保减振调频器运作的安全性。

如图6所示，冷却器415是用来带走压缩油箱时所产生的热量，由冷却器外壳4151和冷却器内壳4152组成，两者将油箱和外壳连接在一起。冷却器采用的冷却介质是油介质，由于连接管路的温度较高，水冷可能会造成连接管路的腐蚀，从而造成连接管路的抗压性，对RC的使用安全问题造成影响。冷却油管的油通过油泵提供动力循环冷却油管的温度，同时也要保证冷却器的密封性。

如图7所示，油箱416是一个环形的活塞缸，它的上面有排除空气的排气阀4161，下部有两个可进油的左进油孔4162和右进油孔4163，油箱的材质主要是45号钢调质，可以采用锻钢件或者铸钢件。由于油箱416承受的压力很大，因此也要保证它的密封性，抗压性和稳固性。

如图1所示，舰船轴系主要包括螺旋桨1，尾轴前轴承2，推力中间轴3，纵向调频减振器4，推力轴承5，弹性联轴器6。本实用新型可以安装在推力轴承5的前后位置。安装本实用新型时，要注意固定好基座，确保它的固定性。

如图2所示，本实用新型可分为两个同样的减振器，前减振器41，后减振器43和推力环42，两个减振器中间夹着推力环，推力环随轴系一起振动和旋转。这两个纵向动力减振器可以确保轴系的前后振动都会受到缓冲。由于本实用新型放在推力轴承的后面承受的激振能量比放在前面会更多，因此本实用新型放在推力轴承的前面效果会更佳。在安装时，前减振器41与后减振器43采用螺栓连接。由于推力环与推力滚子轴承会产生摩擦，因此需要润滑油进行润滑，如图4中有润滑油管道。使用油泵将润滑油循环使用。进出油泵需要对润滑油过滤，防止杂质进入减振器造成不必要的磨损。所以要保证两个减振器中间的密封性，防止漏油。

首先，将所有部件连接好，使环形活塞位于活塞缸底部，将油箱416的进油孔和排气孔打开，用油泵将油注入到油箱416中，空气从油箱上部的排气阀4161流出，待油箱中的油加满时，关闭空气阀。然后，使用油泵对油箱进行加压，观测压力计，若环形活塞运动时，压力可保持不变，当连接管路中的压力继续增加，则表明推力环和环形活塞组件贴合。最后，对油箱泄压，拆除油泵等附件，密封油箱。这样，减振调频器的准备工作就完成了。

实施例二

如图8和图9所示，与实施例一不同的是油箱采用的不是环形的油箱，而是在减振器两侧采用油瓶416’，油瓶的抗压能力更强，在油瓶的顶部有除空气的阀门4161’，可以调节油瓶中的空气，排出多余的空气量。使用的方法与实施例一样。在此不做陈述。还有一点不同的是，在连接管路414上添加了一个阀门4141和阀门4142，控制油瓶与活塞缸之间的流量，这样就可以调节减振器的阻尼，从而使纵振的幅度降低。

实施例三

如图10和图11所示，与实施例一不同的是冷却器没有夹在减振器与油箱之间，而独立出来，是一个独立的冷却箱，连接管路通过这个冷却箱4151和冷却箱4152，冷却箱的上下有冷却油通过，来冷却连接管路414中的油。这样对冷却连接管路中油的温度会更明显，冷却效果会更好。连接管路414上也装有压力计417，调节阀4141’和调节阀4142’，这些装置的作用和实施例二中的这些装置相同。

Claims (5)

1.一种纵向减振调频器，用于舰船轴系的减振调频，其特征在于，包括底座（418）、冷却器（415）和位于底座（418）上的壳体（412），所述壳体（412）内设置有环形活塞组件（411）和活塞缸（413），所述底座（418）上设有油箱（416），用于存储液压油，活塞缸（413）与油箱（416）通过冷却器（415）中的连接管路（414）连通。

2.根据权利要求1所述的纵向减振调频器，其特征在于，所述的冷却器（415）固定设置在底座（418）上，位于油箱（416）和壳体（412）之间，或位于油箱（416）和壳体（412）四周的外侧。

3.根据权利要求1或2所述的纵向减振调频器，其特征在于，所述油箱（416）固定或可拆卸地连接在底座（418）上。

4.根据权利要求1或2所述的纵向减振调频器，其特征在于，在舰船轴系上的推力环两侧分别设置有一个纵向减振调频器，该两减振调频器对称分布于推力环两侧，并通过螺栓密封连为一体。

5.根据权利要求1或2所述的纵向减振调频器，其特征在于，所述环形活塞组件（411）包括推力轴承（4111）、环形活塞（4112）、外密封圈（41131）和内密封圈（41132），所述推力轴承（4111）与环形活塞（4112）连接，环形活塞（4112）的内外侧分别套接所述外密封圈（41131）和内密封圈（41132）。

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