專利名稱：一種縱向減振調頻器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種動力調頻減振器，適用于控制艦船推進軸系縱向振動的調頻減振，屬于動力工程減振技術領域。
背景技術：
軸系振動是船舶軸系設計的關鍵問題之一。軸系振動一方面極大地影響著船舶軸系的安全性、可靠性，另一方面又嚴重地影響著船體的聲輻射，特別是低頻段的聲輻射(由于軸系振動傳遞到船體而引起船體的聲輻射)。軸系的縱向振動一直是研究的熱點之一。 特別是隨著艦船大型化的發展，以及對船體聲輻射的限制，對縱向減振技術提出了越來越嚴格的要求。軸系的縱向振動主要是由縱向脈動力造成。螺旋槳推進的船舶，由于伴流的不均勻性，導致推力的不均勻性。對于大功率艦船，縱向脈動力有可能使臨界轉速落入到工作轉速范圍內，從而引起嚴重的共振，一方面，該振動會被傳至推力軸承附近的船體，對艦船造成危害；另一方面，該振動將會影響到彈性聯軸節的可靠性，甚至導致推力軸承嚴重磨損或發熱燒壞。軸系縱向振動的消減和回避可以通過調整系統的固有頻率、減少輸入能量、避免扭振-縱振的強耦合、配置減振器等措施實現。調整系統固有頻率的基本方法是改變軸段的縱向剛度、集總質量及其分布。即改變軸系的直徑長度，推力軸承及支座剛度，改變飛輪質量或在軸系縱振相對振幅較大處安裝調頻質量，或者改變槳葉的數目，以及改變激振力的頻率。由于進入系統的振動能量是由主機和螺旋槳激振力提供，因此減少輸入系統的縱振能量的方法也難以應用，而避免扭振-縱振強耦合是通過減小扭振的措施改變，所以除了調頻外，其他措施對消減縱振都不會有大的效果。但是，在調頻的方法里，對軸段的嚴格限制不是長久之計。將推力座布置得更靠近船尾或者增加推進器的葉片數目也只能是暫時的解決手段，而且在改變建成船只上推力座的位置幾乎是不可能的。增加推進器葉片的數目則會導致效率的損失。因此，安裝縱向減振器是降低縱振最有效的方法。艦船軸系的縱向振動的減小可以使用縱向減振器。該種減振器是通過減振器殼體內的油液反復地從一個內腔通過一些窄小的孔隙流入另一內腔達到減振的效果。但這種縱向減振器有以下缺點1、這種方法可以達到一定的減振效果，但對調節軸系的固有頻率沒有任何作用， 在共振范圍內的振動依然較為劇烈。2、這種減振器使用起來較為復雜，減振效果不甚明顯，對油液的粘性有較大的要求。
發明內容本實用新型的目的在于提出一種縱向減振調頻器，通過在減振器中引入阻尼，將阻尼減振和動力調頻減振合為一體，不僅可以達到減振的效果，同樣也可以達到調頻的作用，而且針對不同的軸系都可以調節軸系的振動頻率，可以減小艦船軸系縱向振動、降低低
頻輻射噪聲。為實現本實用新型的目的所采用的具體技術方案為一種縱向減振調頻器，用于艦船軸系的減振調頻，包括底座、冷卻器和位于底座上的殼體，所述殼體內設置有環形活塞組件和活塞缸，所述底座上設有油箱，用于存儲液壓油，活塞缸與油箱通過冷卻器中的連接管路連通。本實用新型中的冷卻器固定設置在底座上，可以位于油箱和殼體之間，或者位于油箱和殼體四周。本實用新型的油箱固設或可拆卸地連接在底座上。在用于艦船軸系的減振調頻時，可以在軸系推力環兩側分別設置一個縱向減振調頻器，兩減振調頻器對稱分布于推力環兩側，通過螺栓密封連為一體。艦船軸系上的推力環推動環形活塞組件在活塞缸內往復運動，推動液壓油通過連接管路在油箱和活塞缸內來回流動，實現對艦船軸系的減振調頻。本實用新型可以調節軸系的固有頻率同時也能達到減振的效果。本實用新型實現的途徑是根據液體的可壓縮性較小，流動的粘性，以及本身固有的質量對原系統進行減振。本實用新型中的環形活塞組件是可以前后活動的，當軸系發生縱振時，就會帶動環形活塞振動，環形活塞壓縮活塞缸中的液壓油，使液壓油進入油缸。雖然液壓油不容易壓縮，但是它還是有一定的壓縮性，而艦船的推力足以壓縮活塞缸中的油，將外力產生的動能儲存到油缸中。在壓縮的過程中，活塞以及管道里的油都有一定的質量，也有一定的剛度。 因此，通過這個子系統可以調節主系統的固有振動頻率。液壓油有一定的粘度，在被活塞壓縮的時候，就會和管道的壁面產生阻尼，這些阻尼消耗一部分的振動能。系統的阻尼是可以調整的，若在管路上設置節流式的阻尼器、安裝控制液壓油流量的調節閥門或者調節管路的直徑，就可以調節阻尼，同時也調整了減振系統的阻尼率。管路中的液壓油有自身的重量和自身的體積彈性模量，因此，管路中的液壓油就有了質量和剛度。利用減振調頻器中液壓油的質量和剛度，就可以調節軸系的縱向振動的固有頻率。由于，艦船在行駛中，對軸系縱向振動影響最大的是第一階振型。因此，可以針對第一階振型設計減振調頻器的質量和剛度，就可以確定減振器的各個參數。本實用新型的減振調頻器實質上是一種液壓動力減振器(DVA)。動力減振是將一個質量-彈性裝置安放到原物理系統中，使主系統的振動能量轉移到附加的減振器系統上，從而實現減少主系統振動的目的。本實用新型將阻尼減振和動力調頻減振合為一體，使無阻尼DVA頻帶由窄變寬，使得其減振范圍也因此變寬，減振效果將會更好。特別是已經將軸系固定之后，但是縱向振動過大的情況下，就可以采用本實用新型，它可以通過調整軸系的固有頻率達到減振的效果。本實用新型與以往的縱向減振器有如下優點1、調節軸系主系統的固有頻率，將在低頻段可能會產生的共振頻率提高到運行范圍之外。2、本實用新型結構簡單、吸振高效、成本低、易于安裝、且允許原系統固有頻率的估算中有適度偏差，并對液壓油粘性變化不敏感。 3、與傳統的減振器相比，減振效果更明顯。
[0026]圖1為本實用新型的安裝整體示意圖。[0027]圖2為本實用新型的俯視外觀示意圖。[0028]圖3為本實用新型的結構示意圖之一。[0029]圖4為圖3的右側視結構示意圖。[0030]圖5為本實用新型中環形活塞組件的結構示意圖。[0031]圖6為本實用新型中冷卻器的結構示意圖。[0032]圖7為本實用新型中油箱的結構示意圖。[0033]圖8為本實用新型的結構示意圖之二。[0034]圖9為圖8的側視結構示意圖。[0035]圖10為本實用新型的結構示意圖之三。[0036]圖11為圖10的側視的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細說明。實施例一如圖3和圖4所示，本實用新型的減振調頻器包括底座418、冷卻器415和位于底座上的殼體，所述殼體內設置有環形活塞組件411和活塞缸413，所述底座上設有油箱416， 用于存儲液壓油，活塞缸413與油箱416通過冷卻器中的連接管路414連通。如圖5所示，環形活塞組件411是由推力軸承4111，環形活塞4112和密封圈4113 組成。推力軸承4111可以針對減振調頻器的設計采用標準件，或者不采用標準件，在與推力環接觸處涂上白合金，這樣可以減少磨損，推力軸承4111與環形活塞4112接觸，并將振動力傳遞到活塞4112上，若推力軸承4111不采用標準件，那么可以將推力軸承4111和環形活塞4112進行一體化。這樣既可以避免不必要的磨損，以及沖擊疲勞。環形活塞4112 的內外側套有外密封圈41131以及內密封圈41132。密封圈4113采用唇形密封圈，一般使用組合式U形圈或者作形圈。環形活塞組件411在環形活塞缸中進行往復運動，環形活塞缸的底部左右設有連接管路414的孔。環形活塞組件411在往復運動時，這些孔可以使液壓油出入活塞缸。在這里孔的數量是可以更改的，若不需要太多的孔可以用密封件密封。冷卻器中的連接管路414是連接活塞缸413和油箱416的，管路的周圍流動的是是冷卻油，帶走一部分液壓油因往復運動所產生的熱量。連接管路414需要耐壓能力好的材料，一般采用無縫鋼管。連接管路414與活塞缸413的連接要保證密封性。連接管路414 上有一個壓力計417，用于指示連接管路中的壓力變化，確保減振調頻器運作的安全性。如圖6所示，冷卻器415是用來帶走壓縮油箱時所產生的熱量，由冷卻器外殼4151 和冷卻器內殼4152組成，兩者將油箱和外殼連接在一起。冷卻器采用的冷卻介質是油介質，由于連接管路的溫度較高，水冷可能會造成連接管路的腐蝕，從而造成連接管路的抗壓性，對RC的使用安全問題造成影響。冷卻油管的油通過油泵提供動力循環冷卻油管的溫度，同時也要保證冷卻器的密封性。如圖7所示，油箱416是一個環形的活塞缸，它的上面有排除空氣的排氣閥4161， 下部有兩個可進油的左進油孔4162和右進油孔4163，油箱的材質主要是45號鋼調質，可以采用鍛鋼件或者鑄鋼件。由于油箱416承受的壓力很大，因此也要保證它的密封性，抗壓性和穩固性。如圖1所示，艦船軸系主要包括螺旋槳1，尾軸前軸承2，推力中間軸3，縱向調頻減振器4，推力軸承5，彈性聯軸器6。本實用新型可以安裝在推力軸承5的前后位置。安裝本實用新型時，要注意固定好基座，確保它的固定性。如圖2所示，本實用新型可分為兩個同樣的減振器，前減振器41，后減振器43和推力環42，兩個減振器中間夾著推力環，推力環隨軸系一起振動和旋轉。這兩個縱向動力減振器可以確保軸系的前后振動都會受到緩沖。由于本實用新型放在推力軸承的后面承受的激振能量比放在前面會更多，因此本實用新型放在推力軸承的前面效果會更佳。在安裝時，前減振器41與后減振器43采用螺栓連接。由于推力環與推力滾子軸承會產生摩擦，因此需要潤滑油進行潤滑，如圖4中有潤滑油管道。使用油泵將潤滑油循環使用。進出油泵需要對潤滑油過濾，防止雜質進入減振器造成不必要的磨損。所以要保證兩個減振器中間的密封性，防止漏油。首先，將所有部件連接好，使環形活塞位于活塞缸底部，將油箱416的進油孔和排氣孔打開，用油泵將油注入到油箱416中，空氣從油箱上部的排氣閥4161流出，待油箱中的油加滿時，關閉空氣閥。然后，使用油泵對油箱進行加壓，觀測壓力計，若環形活塞運動時， 壓力可保持不變，當連接管路中的壓力繼續增加，則表明推力環和環形活塞組件貼合。最后，對油箱泄壓，拆除油泵等附件，密封油箱。這樣，減振調頻器的準備工作就完成了。實施例二如圖8和圖9所示，與實施例一不同的是油箱采用的不是環形的油箱，而是在減振器兩側采用油瓶416’，油瓶的抗壓能力更強，在油瓶的頂部有除空氣的閥門4161’，可以調節油瓶中的空氣，排出多余的空氣量。使用的方法與實施例一樣。在此不做陳述。還有一點不同的是，在連接管路414上添加了一個閥門4141和閥門4142，控制油瓶與活塞缸之間的流量，這樣就可以調節減振器的阻尼，從而使縱振的幅度降低。實施例三如圖10和圖11所示，與實施例一不同的是冷卻器沒有夾在減振器與油箱之間，而獨立出來，是一個獨立的冷卻箱，連接管路通過這個冷卻箱4151和冷卻箱4152，冷卻箱的上下有冷卻油通過，來冷卻連接管路414中的油。這樣對冷卻連接管路中油的溫度會更明顯，冷卻效果會更好。連接管路414上也裝有壓力計417，調節閥4141，和調節閥4142，，這些裝置的作用和實施例二中的這些裝置相同。
權利要求1.一種縱向減振調頻器，用于艦船軸系的減振調頻，其特征在于，包括底座(418)、冷卻器(415)和位于底座(418)上的殼體(412)，所述殼體(412)內設置有環形活塞組件(411) 和活塞缸(413)，所述底座(418)上設有油箱(416)，用于存儲液壓油，活塞缸(413)與油箱 (416)通過冷卻器(415)中的連接管路(414)連通。
2.根據權利要求1所述的縱向減振調頻器，其特征在于，所述的冷卻器(415)固定設置在底座(418)上，位于油箱(416)和殼體(412)之間，或位于油箱(416)和殼體(412)四周的外側。
3.根據權利要求1或2所述的縱向減振調頻器，其特征在于，所述油箱(416)固定或可拆卸地連接在底座(418)上。
4.根據權利要求1或2所述的縱向減振調頻器，其特征在于，在艦船軸系上的推力環兩側分別設置有一個縱向減振調頻器，該兩減振調頻器對稱分布于推力環兩側，并通過螺栓密封連為一體。
5.根據權利要求1或2所述的縱向減振調頻器，其特征在于，所述環形活塞組件(411) 包括推力軸承(4111)、環形活塞(4112)、外密封圈(41131)和內密封圈(41132)，所述推力軸承(4111)與環形活塞(4112)連接，環形活塞(4112)的內外側分別套接所述外密封圈 (41131)和內密封圈(41132)。
專利摘要本實用新型公開了一種縱向減振調頻器，用于艦船軸系的減振調頻，包括底座(418)、冷卻器(415)和位于底座(418)上的殼體(412)，所述殼體(412)內設置有環形活塞組件(411)和活塞缸(413)，所述底座(418)上設有油箱(416)，活塞缸(413)與油箱(416)通過冷卻器(415)中的連接管路連通，艦船軸系上的推力環推動環形活塞組件在活塞缸內往復運動，推動液壓油通過連接管路在油箱和活塞缸內來回流動，實現對艦船軸系的減振調頻。本實用新型不僅可以達到減振的效果，同樣也可以達到調頻的作用，而且針對不同的軸系都可以調節軸系的振動頻率，可以減小艦船軸系縱向振動、降低低頻輻射噪聲。
文檔編號B63H1/15GK202163610SQ201120165949
公開日2012年3月14日 申請日期2011年5月23日 優先權日2011年5月23日
發明者劉振勇, 吳崇健, 蔣炎坤, 馬磊 申請人:華中科技大學