本發(fā)明屬于減振降噪技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種軸系振動抑制裝置。

背景技術(shù)：

船舶推進(jìn)軸系在運(yùn)轉(zhuǎn)時，受到螺旋槳水動力及船體變形等多種因素的共同作用影響，將不可避免的產(chǎn)生振動。軸系振動主要分為三種：扭轉(zhuǎn)振動、縱向振動和回旋振動。當(dāng)螺旋槳在水中旋轉(zhuǎn)時，螺旋槳會產(chǎn)生不平衡離心力，螺旋槳上的流體激振力以及螺旋槳偏心質(zhì)量的重力作用，這些力可導(dǎo)致整個軸系裝置產(chǎn)生回旋振動。由于螺旋槳在不均勻流場中工作，不可避免的會產(chǎn)生脈動升力和脈動推力，可導(dǎo)致整個軸系裝置的縱向振動。螺旋槳由于自身重力等因素的影響，也會導(dǎo)致整個軸系裝置產(chǎn)生撓曲現(xiàn)象。發(fā)動機(jī)、螺旋槳等周期性扭矩激勵則可使軸系產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)振動。

近些年來，螺旋槳在水中工作時軸系振動問題日益突顯，人們對船舶推進(jìn)軸系縱振、扭振和回旋振動的研究從未停歇。如現(xiàn)有的專利(公開號為cn104596714a)公開了一種船舶推進(jìn)軸系回旋振動與扭轉(zhuǎn)振動模擬實(shí)驗(yàn)裝置，通過在配重圓盤上增加螺釘質(zhì)量來模擬軸系的不平衡并改變了不同的軸系傳動方式，以此模擬軸系的回旋振動和扭轉(zhuǎn)振動。該裝置能夠模擬軸系齒輪、皮帶、鏈輪傳動并對不同傳動方式下的軸系扭轉(zhuǎn)振動進(jìn)行研究,能夠模擬萬向軸的不同安裝狀態(tài)并對不同狀態(tài)下的軸系扭轉(zhuǎn)振動進(jìn)行研究,能夠模擬軸向不對中及質(zhì)量不均勻狀態(tài)并對不同狀態(tài)下的軸系回旋振動進(jìn)行研究，該裝置結(jié)構(gòu)簡單,針對性強(qiáng),為船舶推進(jìn)軸系及其他低速重載軸系的回旋振動和扭轉(zhuǎn)振動的實(shí)驗(yàn)研究提供了可靠而有效的綜合實(shí)驗(yàn)裝置。

專利(公開號為cn102072276a)提出了一種電磁式船舶軸系縱向振動主動控制裝置，該裝置直接作用在主傳動軸上、采用控制器與傳動軸并聯(lián)的連接形式、采用慣性作動元件并將同軸系縱向振動相反的控制力加載到軸的內(nèi)芯上，實(shí)現(xiàn)了軸系縱振的主動抑制，并且當(dāng)采用了合適的主動控制算法時，該裝置不僅對低頻線譜激勵十分有效，對寬帶隨機(jī)激勵也有效果。但是上述專利均存在著軸系減振維度單一的問題，無法對對軸系縱向振動、橫向振動和扭轉(zhuǎn)振動等三維振動進(jìn)行抑制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種對軸系縱向振動、橫向振動和扭轉(zhuǎn)振動進(jìn)行有效抑制的軸系振動抑制裝置。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：包括橫向電渦流傳感器、垂向電渦流傳感器、軸、支架、電工純鐵、螺旋線圈、內(nèi)齒式圓盤、鐵材質(zhì)、轉(zhuǎn)子；

內(nèi)齒式圓盤的內(nèi)側(cè)表面沿軸向安裝有多個電工純鐵，電工純鐵沿內(nèi)齒式圓盤徑向截面的圓周均勻分布；電工純鐵繞有螺旋線圈；內(nèi)齒式圓盤上開有小孔；

軸的橫截面上安裝橫向電渦流傳感器，軸的軸向圓弧外表面安裝垂向電渦流傳感器，軸上安裝轉(zhuǎn)子；轉(zhuǎn)子嵌套入內(nèi)齒式圓盤中，轉(zhuǎn)子為齒輪式，轉(zhuǎn)子的外側(cè)表面沿軸向安裝有多個鐵材質(zhì)，鐵材質(zhì)沿轉(zhuǎn)子徑向截面的圓周均勻分布；內(nèi)齒式圓盤通過支架固定于基座；

轉(zhuǎn)子和內(nèi)齒式圓盤的重心不重合且二者的重心都位于軸的中軸線上；

橫向電渦流傳感器和垂向電渦流傳感器通過導(dǎo)線連接至數(shù)據(jù)采集儀，數(shù)據(jù)采集儀與控制器相連，控制器通過導(dǎo)線穿過內(nèi)齒式圓盤的小孔與螺旋線圈相連；

本發(fā)明還可以包括：

所述的轉(zhuǎn)子上的鐵材質(zhì)與內(nèi)齒式圓盤上的電工純鐵的數(shù)量和外形尺寸相同，鐵材質(zhì)與電工純鐵在位置上一一對應(yīng)。

本發(fā)明的有益效果在于：

1.本發(fā)明通過調(diào)節(jié)均勻螺旋線圈的電流來改變螺旋線圈與鐵材質(zhì)之間的作用力，振動抑制快速、精確。

2.由于轉(zhuǎn)子和內(nèi)齒式圓盤的重心不重合且二者的重心都位于軸的中軸線上，當(dāng)對螺旋線圈通電以后，內(nèi)齒式圓盤對轉(zhuǎn)子在軸向、切線方向、橫向方向均有作用力，利用該作用力對轉(zhuǎn)子進(jìn)行振動控制，最終實(shí)現(xiàn)對軸系縱向振動、橫向振動和扭轉(zhuǎn)振動進(jìn)行有效抑制的軸系裝置。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，解決了軸系減振維度單一的問題，在實(shí)際工程中具有巨大的應(yīng)用價值。

附圖說明

圖1為裝置總體結(jié)構(gòu)立體圖。

圖2本裝置總體結(jié)構(gòu)主視圖。

圖3本裝置總體結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步描述。

如圖1-3所示，本裝置包括橫向電渦流傳感器1、垂向電渦流傳感器2、軸3、支架5、電工純鐵6、螺旋線圈7、內(nèi)齒式圓盤8、鐵材質(zhì)9、轉(zhuǎn)子10。螺旋槳4作為負(fù)載裝置。

內(nèi)齒式圓盤8焊接在支架5上，支架5固定在基座上；

內(nèi)齒式圓盤8的內(nèi)側(cè)表面沿軸向安裝有多個電工純鐵6，電工純鐵6沿內(nèi)齒式圓盤徑向截面的圓周均勻分布；電工純鐵6繞有螺旋線圈7；內(nèi)齒式圓盤8上開有小孔；

軸3的橫截面上安裝橫向電渦流傳感器1，軸3的軸向圓弧外表面安裝垂向電渦流傳感器2，軸3上安裝轉(zhuǎn)子10；轉(zhuǎn)子10嵌套入內(nèi)齒式圓盤8中，轉(zhuǎn)子10為齒輪式，轉(zhuǎn)子的外側(cè)表面沿軸向安裝有多個鐵材質(zhì)9，鐵材質(zhì)9沿轉(zhuǎn)子徑向截面的圓周均勻分布；內(nèi)齒式圓盤8通過支架5固定于基座；

轉(zhuǎn)子10和內(nèi)齒式圓盤8的重心不重合且二者的重心都位于軸3的中軸線上；

橫向電渦流傳感器1和垂向電渦流傳感器2通過導(dǎo)線連接至數(shù)據(jù)采集儀，數(shù)據(jù)采集儀與控制器相連，控制器通過導(dǎo)線穿過內(nèi)齒式圓盤8的小孔與螺旋線圈7相連。數(shù)據(jù)采集儀優(yōu)選為lms數(shù)據(jù)采集儀。

轉(zhuǎn)子10上的鐵材質(zhì)9與內(nèi)齒式圓盤8上的電工純鐵6的數(shù)量相同且每個鐵材質(zhì)9與每個電工純鐵6在位置上也一一正對，轉(zhuǎn)子10和軸3之間的連接方式為鍵連接。

轉(zhuǎn)子10和內(nèi)齒式圓盤8的重心不重合且二者的重心都位于軸3的中軸線上。螺旋線圈7上的導(dǎo)線從固定不動的內(nèi)齒式圓盤8的圓孔中引出。電工純鐵6和內(nèi)齒式圓盤8之間、鐵材質(zhì)9和轉(zhuǎn)子10之間的連接方式為螺紋連接或者焊接。

針對不平衡激勵導(dǎo)致的軸偏心不對中問題，當(dāng)整個軸系裝置旋轉(zhuǎn)運(yùn)行時，利用橫向電渦流傳感器1和垂向電渦流傳感器2采集軸系偏心量，通過lms數(shù)據(jù)采集儀即可找到軸3的偏心位置，并通過控制器將電流信號輸出給螺旋線圈7。假如當(dāng)整個軸系裝置軸心偏向鐵材質(zhì)9中的h2、g2、f2位置時，打開螺旋線圈7中n1、a1、b1的電流，將螺旋線圈7通電后的電工純鐵6看成一個永磁鐵，電工純鐵6把鐵材質(zhì)9中的n2、a2、b2吸過來，從而使軸3的偏心位置上移，使軸心軌跡回到正軌。軸3在一個圓周內(nèi)任意位置偏心時，其原理與上述描述類似。

針對軸3的撓曲問題。由于螺旋槳4自身重力的因素，導(dǎo)致整個軸3裝置向下傾斜，發(fā)生撓曲現(xiàn)象；此時打開螺線線圈7中的m1、n1、a1、b1、c1的電流，由于電磁力的作用，整個軸3裝置將會被向上拽起，從而實(shí)現(xiàn)軸3的彎曲振動的控制。

當(dāng)整個裝置突然停機(jī)時，轉(zhuǎn)子10由于自身的慣性原因?qū)е罗D(zhuǎn)子10仍然會繼續(xù)轉(zhuǎn)動一段時間，此時給內(nèi)齒式圓盤8中的所有螺旋線圈7中通電，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子10上的上鐵材質(zhì)9受到一個切向磁拉力的作用，從而實(shí)現(xiàn)整個軸系裝置的快速停機(jī)。

針對軸系縱振問題，螺旋槳4在流場中工作時會受到脈動推力作用，通過在軸向布置非接觸式橫向電渦流傳感器1和垂向電渦流傳感器2測得軸3的縱振位移，將得到的振動信號傳輸給lms數(shù)據(jù)采集儀和控制器，將振動信號轉(zhuǎn)化為電流并輸入給螺旋線圈7；通電后的螺旋線圈7在軸向方向?qū)D(zhuǎn)子10會產(chǎn)生一個與軸3縱振方向相反的磁拉力，從而可抵消縱振激勵力的作用。實(shí)驗(yàn)時可采用的控制策略有直接反饋控制、模糊控制、pid控制、lqr控制等。

應(yīng)該說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明而非限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例。一切不脫離本發(fā)明的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)。