三向轴系动力吸振器的制作方法

本实用新型涉及一种降低轴系弯曲、扭转以及纵向三个方向振动水平的动力吸振器，属于吸振技术领域。

背景技术：

轴系广泛应用于各种旋转机械设备以及交通工具如船舶、汽车中，目前国内外大型机组和设备的轴系普遍存在振动较大的问题。关于轴系振动控制问题研究者颇多，其方法大概分为两类。一类是从轴系支撑结构、材料上入手，即选用不同结构和材料的轴承，选取合理的间距进行布设安装，降低轴系运行过程中的振动(姚世卫等，橡胶轴承研究进展及在舰艇上的应用分析，舰船科学技术，2005(z1)；周春良等，轴承支承长度及间距对船舶轴系振动特性影响，船舶工程，2007，29(5))。此类措施需要在设计阶段就要进行合理规划，实施复杂且费用较高，对于设计后期或建造完成后出现的振动问题无能为力。另一类是动力吸振技术，即通过在轴系表面加装动力吸振器控制轴系振动(曹贻鹏等，使用动力吸振器降低轴系纵振引起的水下结构辐射噪声研究，哈尔滨工程大学学报，2007，28(7))。动力吸振器可作为子系统直接安装在轴系上，只需要一定的安装空间，不对其它结构或设备产生任何影响，几乎没有任何牵连工程，特别是对于轴系的对中有益无害。根据其是否需要额外提供能量，动力吸振器可分为主动式和被动式等。由于存在结构复杂、制造成本高、需要额外能源等问题，主动式动力吸振器在实际应用中存在较大局限性。被动式动力吸振器是工程应用的主流，相关研究也取得了明显进展。其中的主要问题是，轴系在运行过程中的振动通常包含扭转、弯曲以及纵向振动等三种形式，采用常规的单自由度动力吸振器只能控制一个振动形式，因此研究结构更加紧凑实用、吸振效率更高的多自由度动力吸振器成为轴系动力吸振器技术重要的发展方向。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种简单的、易于安装的、可靠性高的、能够对轴系振动进行有效控制的三向动力吸振器。

三向轴系动力吸振器，包括环形质量、橡胶元件以及安装轴套，其特征在于：安装轴套紧固在轴系表面，安装轴套外侧和环形质量内侧通过橡胶元件硫化连接。

为了安装方便，本实用新型还包括外卡箍、内卡箍，将所述的环形质量、橡胶元件以及安装轴套都设计成两个半圆环，且环形质量和安装轴套上均设有卡槽，外卡箍卡在两个半圆环的环形质量的卡槽上，将两个半圆环的环形质量对接为一个圆环，内卡箍卡在两个半圆环的安装轴套的卡槽上，将两个半圆环的安装轴套对接为一个圆环。

本实用新型的三向轴系动力吸振器可以沿任意方向自由振动，其中卡箍用于质量微调。

三向轴系动力吸振器振动控制方法，通过设置合理的橡胶元件硬度、尺寸以及环形质量，控制动力吸振器的模态参数，使得动力吸振器固有频率及振型与轴系振动的频率、振动形式一致，可同时实现轴系弯曲、扭转以及纵向振动的控制。

三向轴系动力吸振器的制作方法，其特征在于包括以下几个步骤：

步骤1：确定需要减振的轴系及位置，根据轴系的结构参数计算出轴系及附属结构的总质量；

步骤2：对轴系进行模态测试，得出轴系各阶固有频率、振型以及模态质量，在各阶固有频率中与轴系工作频率接近的固有频率即为需要减振的频率；

步骤3：确定环形质量大小，确保其动力吸振器的质量不超过减振频率处模态质量的5％；

步骤4：根据环形质量、减振频率以及对应振型，在三维软件中修改橡胶元件的尺寸、形状以及硬度参数，带入有限元软件中计算，使得动力吸振器固有频率及振型与轴系振动的频率、振动形式一致，以此确定环形质量、橡胶元件的参数；

步骤5：根据上述要求加工环形质量以及橡胶元件，采用现有的锤击法对动力吸振器的模态进行确认，通过改变卡在环形质量卡槽上的卡箍质量，实现动力吸振器固有频率的微调。

与现有的降低轴系振动的装置相比，本实用新型优点在于：

(1)采用了剖分结构，构造简单，易于安装；

(2)上述结构设计可同时实现轴系弯曲、扭转以及纵向振动的控制；

(3)克服需改变轴系结构和材料的措施实施复杂、费用较高的特点，克服主动式动力吸振器结构复杂、制造成本高、需要额外能源的特点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的使用示意图。

具体实施方式

结合附图对本实用新型作进一步详细描述。

如图1、图2所示，本实用新型的三向轴系动力吸振器由环形质量3、橡胶元件2、安装轴套1、外卡箍4以及内卡箍5组成，其特征在于：安装轴套1紧固在轴系6表面，安装轴套1外侧和环形质量3内侧通过橡胶元件2硫化连接；将所述的环形质量3、橡胶元件2以及安装轴套1都设计成两个半圆环，且环形质量3和安装轴套1上均设有卡槽，外卡箍4卡在两个半圆环的环形质量3的卡槽上，将两个半圆环的环形质量3对接为一个圆环，内卡箍5卡在两个半圆环的安装轴套1的卡槽上，将两个半圆环的安装轴套1对接为一个圆环。

本实用新型的三向轴系动力吸振器可以沿任意方向自由振动，其中卡箍用于质量微调。

三向轴系动力吸振器振动控制方法，通过设置合理的橡胶元件硬度、尺寸以及环形质量，控制动力吸振器的模态参数，使得动力吸振器固有频率及振型与轴系振动的频率、振动形式一致，可同时实现轴系弯曲、扭转以及纵向振动的控制。

三向轴系动力吸振器的制作方法，其特征在于包括以下几个步骤：

步骤1：确定需要减振的轴系及位置，根据轴系的结构参数计算出轴系及附属结构的总质量；

步骤2：对轴系进行模态测试，得出轴系各阶固有频率、振型以及模态质量，在各阶固有频率中与轴系工作频率接近的固有频率即为需要减振的频率；

步骤3：确定环形质量大小，确保其动力吸振器的质量不超过减振频率处模态质量的5％；

步骤4：根据环形质量、减振频率以及对应振型，在三维软件中修改橡胶元件的尺寸、形状以及硬度参数，带入有限元软件中计算，使得动力吸振器固有频率及振型与轴系振动的频率、振动形式一致，以此确定环形质量、橡胶元件的参数；

步骤5：根据上述要求加工环形质量以及橡胶元件，采用现有的锤击法对动力吸振器的模态进行确认，通过改变卡在环形质量卡槽上的卡箍质量，实现动力吸振器固有频率的微调。

本实用新型的动力吸振器可将轴系6的振动能量转移到环形质量3上，并利用橡胶元件2的阻尼特性将振动能量逐渐耗散。通过设置合理的橡胶元件2硬度、尺寸以及环形质量，控制动力吸振器的模态参数，使得其固有频率及振型与轴系振动的频率、振动形式一致，可同时实现轴系弯曲、扭转以及纵向振动的控制。