一种船用复合型力矩减振器的制作方法

本实用新型涉及船舶主机减振技术领域，尤其涉及一种船用复合型力矩减振器。

背景技术：

船舶主驱动柴油机一般为二冲程柴油机，其主要工作原理为柴油机的活塞运行到上死点附近时喷油燃烧，利用气体膨胀推动活塞下行，通过连杆将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动。如图1所示，柴油机的活塞及连杆在上下往复运动中产生竖直方向上的往复力矩，部分柴油机在二倍于主机转速的频率上往复力矩较大，会造成船体的明显振动，这种振动称为二次力矩振动。

除此之外，连杆上端会对柴油机机体产生一个水平方向的侧推力。对于多缸机来说，各缸侧推力之和为零，但由侧推力产生的横向力矩不为零；对于某些机型来说，横向力矩的大小不可忽略，需要采用合适的方法予以减轻。

对于上述两种不平衡力矩引起的振动，通常的做法是分别予以处理，比如二次力矩可以使用二次力矩减振器予以减轻，横向力矩则采用液压顶部支撑或横向力矩减振器来处理。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种船用复合型力矩减振器，其可以同时减轻柴油机产生的竖向二次力矩和水平方向的横向力矩所产生的振动。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种船用复合型力矩减振器，包括减振器主体、电机、横向偏心块、锥齿轮组和竖向偏心块；

其中所述锥齿轮组包括中锥齿轮、左锥齿轮和右锥齿轮；

所述竖向偏心块包括左竖向偏心块和右竖向偏心块；

所述电机固定于减振器主体上，且电机的输出轴垂直于减振器主体依次与位于减振器主体内部的横向偏心块和中锥齿轮固定相连；

所述左锥齿轮和右锥齿轮同轴对称地分别安装于减振器主体内部左右两侧上，且左锥齿轮和右锥齿轮均与中锥齿轮正交啮合；

所述左竖向偏心块和右竖向偏心块分别对应安装于左锥齿轮和右锥齿轮的轴后方上。

本实用新型提供的船用复合型力矩减振器，电机转动并通过输出轴带动横向偏心块和中锥齿轮转动，而中锥齿轮转动又分别带动左锥齿轮和右锥齿轮转向相反地转动，而左锥齿轮和右锥齿轮转向相反地转动时会对应带动位于各自轴后方的左竖向偏心块和右竖向偏心块转向相反地转动。在此，左竖向偏心块和右竖向偏心块对称设置，旋转方向相反，可使左右方向产生的激振力互相抵消。

优选地，所述电机固定于减振器主体的顶部上，且电机的输出轴垂直于减振器主体的顶部向下依次与位于减振器主体内部上方的横向偏心块和中锥齿轮固定相连；

所述左锥齿轮和右锥齿轮同轴对称地分别安装于减振器主体内部下方左右两侧上，且左锥齿轮和右锥齿轮均与中锥齿轮正交啮合。

优选地，所述电机固定于减振器主体的底部上，且电机的输出轴垂直于减振器主体的底部向上依次与位于减振器主体内部下方的横向偏心块和中锥齿轮固定相连；

所述左锥齿轮和右锥齿轮同轴对称地分别安装于减振器主体内部上方左右两侧上，且左锥齿轮和右锥齿轮均与中锥齿轮正交啮合。

优选地，所述电机的输出轴与中锥齿轮之间用平键进行联接，与横向偏心块之间采用红套方式联接。

优选地，所述左锥齿轮和左竖向偏心块之间通过轴连接，所述轴与左锥齿轮之间用平键进行联接，与左竖向偏心块之间采用红套方式联接。

优选地，所述右锥齿轮和右竖向偏心块之间通过轴连接，所述轴与右锥齿轮之间用平键进行联接，与右竖向偏心块之间采用红套方式联接。

优选地，所述减振器主体上还安装有角度编码器。

本实用新型提供的船用复合型力矩减振器，通过信号采集模块和信号处理模块与柴油机之间进行信号传输和系统控制。信号采集模块包括三个霍尔传感器，此三个霍尔传感器分别固定在柴油机的飞轮侧，分别用于采集柴油机的转速、转向和转角信号，并将采集到的转速、转向和转角信号传输给控制器，控制器将其与减振器主体上由角度编码器反馈回的角度信号进行对比并经过pid运算得出控制信号，该控制信号即为电机的转矩信号，继而转矩信号被发送至变频器并由变频器转换为电流信号，以此控制电机的转动即达到控制减振器的目的，并使其与柴油机的转角保持一定的相位差，进而生成与柴油机的竖向力矩和横向力矩相抵消的力矩。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供的船用复合型力矩减振器，集成了传统的二次力矩减振器和横向力矩减振器的功能，通过一个复合型力矩减振器即可减轻船舶的竖向振动和横向振动，其对于狭小空间的船舱布置则更有优势，也可降低了船舶设备的复杂度和成本，提高了船员的居住舒适度。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是现有技术中柴油机的工作原理示意图；

图2是本实用新型复合型力矩减振器的结构示意图；

图3是本实用新型复合型力矩减振器的控制原理框图。

其中：1.减振器主体；2.电机；3.横向偏心块；4.锥齿轮组；41.中锥齿轮；42.左锥齿轮；43.右锥齿轮；5.竖向偏心块；51.左竖向偏心块；52.右竖向偏心块；10.柴油机；11.飞轮；a、b、c.霍尔传感器。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在船舶对于两种不平衡力矩引起的振动，通常的做法是分别予以处理，比如二次力矩可以使用二次力矩减振器予以减轻，横向力矩则采用液压顶部支撑或横向力矩减振器来处理，为了解决如上的技术问题，本申请提出一种船用复合型力矩减振器。

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图2-3所示，一种船用复合型力矩减振器，包括减振器主体1、电机2、横向偏心块3、锥齿轮组4和竖向偏心块5；

其中所述锥齿轮组4包括中锥齿轮41、左锥齿轮42和右锥齿轮43；

所述竖向偏心块5包括左竖向偏心块51和右竖向偏心块52；

所述电机2固定于减振器主体1的顶部上，且电机2的输出轴垂直于减振器主体1的顶部向下依次与位于减振器主体1内部上方的横向偏心块3和中锥齿轮41固定相连；

所述左锥齿轮42和右锥齿轮43同轴对称地分别安装于减振器主体1内部下方左右两侧上，且左锥齿轮42和右锥齿轮43均与中锥齿轮41正交啮合；

所述左竖向偏心块51和右竖向偏心块52分别对应安装于左锥齿轮42和右锥齿轮43的轴后方上。

本实用新型提供的船用复合型力矩减振器，电机2转动并通过输出轴带动横向偏心块3和中锥齿轮41转动，而中锥齿轮41转动又分别带动左锥齿轮42和右锥齿轮43转向相反地转动，而左锥齿轮42和右锥齿轮43转向相反地转动时会对应带动位于各自轴后方的左竖向偏心块51和右竖向偏心块52转向相反地转动。在此，左竖向偏心块51和右竖向偏心块52对称设置，旋转方向相反，可使左右方向产生的激振力互相抵消。

优选地，所述电机2还可以固定于减振器主体1的底部上，且电机2的输出轴垂直于减振器主体1的底部向上依次与位于减振器主体1内部下方的横向偏心块3和中锥齿轮41固定相连，而所述左锥齿轮42和右锥齿轮43同轴对称地分别安装于减振器主体1内部上方左右两侧上，且左锥齿轮42和右锥齿轮43均与中锥齿轮41正交啮合。

优选地，所述电机2的输出轴与中锥齿轮41之间用平键进行联接，与横向偏心块3之间采用红套方式联接。

优选地，所述左锥齿轮42和左竖向偏心块51之间通过轴连接，所述轴与左锥齿轮42之间用平键进行联接，与左竖向偏心块51之间采用红套方式联接。

优选地，所述右锥齿轮43和右竖向偏心块52之间通过轴连接，所述轴与右锥齿轮43之间用平键进行联接，与右竖向偏心块52之间采用红套方式联接。

优选地，所述减振器主体1上还安装有角度编码器。

优选地，所述锥齿轮组4还可以通过齿轮箱加同步带代替实现传动。

本实用新型提供的船用复合型力矩减振器，通过信号采集模块和信号处理模块与柴油机之间进行信号传输和系统控制。如图3所示，信号采集模块包括三个霍尔传感器a、b、c，此三个霍尔传感器a、b、c分别固定在柴油机10的飞轮11侧，分别用于采集柴油机10的转速、转向和转角信号，并将采集到的转速、转向和转角信号传输给控制器，控制器将其与减振器主体上由角度编码器反馈回的角度信号进行对比并经过pid运算得出控制信号，该控制信号即为电机2的转矩信号，继而转矩信号被发送至变频器并由变频器转换为电流信号，以此控制电机2的转动即达到控制减振器的目的，并使其与柴油机的转角保持一定的相位差，进而生成与柴油机的竖向力矩和横向力矩相抵消的力矩。在此，三个霍尔传感器a、b、c可以通过以下方法分别采集柴油机10的转速、转向和转角信号：选取其中两个霍尔传感器a、b对准飞轮的齿面，当飞轮转动齿面扫过两个霍尔传感器a、b前方时，两个霍尔传感器a、b产生开关信号，通过检测连续两个开关信号的时间差，结合柴油机10的飞轮11的齿距，计算得到飞轮11的转速；将两个霍尔传感器a、b的间距设置为1/4个齿距，通过检测两个霍尔传感器a、b开关信号的时间差即可判断飞轮11的转向；另外在飞轮11上安装一个金属块作为上死点位置标记，并通过另一个霍尔传感器c进行检测，当死点位置上的金属块扫过另一个霍尔传感器c前方时，另一个霍尔传感器c产生开关信号，该时刻记为1号缸上死点时刻，结合转速和转向判断，可获知在任意时刻处曲轴的转角信号。

本实用新型提供的船用复合型力矩减振器，集成了传统的二次力矩减振器和横向力矩减振器的功能，通过一个复合型力矩减振器即可减轻船舶的竖向振动和横向振动，其对于狭小空间的船舱布置则更有优势，也可降低了船舶设备的复杂度和成本，提高了船员的居住舒适度。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“中”、“下”、“左”、“右”、“内”、“顶”、“底”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。