一种抑制轴向振动的转子动力吸振器

本发明属于吸振，尤其涉及一种抑制轴向振动的转子动力吸振器，用于船舶轴系的轴向振动抑制。

背景技术：

1、在船舶航行过程中，螺旋桨叶片在船舶艉部形成不均匀伴流场，螺旋桨在其中工作产生的脉动力会引起推进轴系在螺旋桨叶频或者倍叶频上产生轴向振动，该轴向振动经推进轴系、推力轴承及其基座传递到壳体，会引起壳体产生振动，进而形成水下噪声辐射。故由螺旋桨激励引起的船舶推进轴系轴向振动直接关系到船舶的安静型和舒适性。在减小轴系轴向振动的一系列措施中，加装动力吸振器是有效且可行的方法。

2、李良伟等对被动式vogit型动力吸振器抑制受简谐力作用的船舶轴系振动进行了理论推导，结果表明在理论上该类型的吸振器可有效抑制轴系纵向共振时的共振峰值，但由于这种类型的动力吸振器的弹性单元的刚度属性为常数，导致吸振器转移轴系能量的作用有限。杨志荣等利用磁流变弹性体的剪切刚度可控性，设计了一款可调谐的半主动式吸振器，经测验该吸振器对船舶轴系轴向振动具备一定的抑制作用，但是磁流变弹性体的结构组织性能并不稳定，并且弹性体的刚度变化范围有限，并不能使转子轴系大范围移频，且需要控制系统，结构较为复杂。此外，现有轴向动力吸振器对冲击性载荷造成振动抑制效果并不明显。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明提供一种抑制轴向振动的转子动力吸振器，抑制共振频率±15％～±20％的频带范围的轴向振动及冲击振动，具有较为高效的轴向振动能量吸收能力，对转子系统较宽频带振动及冲击振动具有较好地抑制性能。

2、一种抑制轴向振动的转子动力吸振器，包括吸振器本体、固定架、导向组件，吸振器本体通过导向组件与固定架连接，导向组件与要抑制振动的传动轴平行布置，吸振器本体沿导向组件移动实现沿传动轴轴向振动，从而抑制传动轴的轴向振动。

3、所述固定架是吸振器本体的承载元件，包括左右两个对称布置的支承板，所述支承板为带孔肩的支承板，孔内安装有双列圆锥滚子轴承，传动轴通过双列圆锥滚子轴承安装在支承板上。

4、所述吸振器本体包括质量单元、直线轴承及设置在质量单元与支承板间的弹簧单元、磁性阻尼单元，所述质量单元为周向均布有多个安装孔的圆环，安装孔用以安装直线轴承，导向组件安装在直线轴承内圈。

5、所述弹簧单元为吸振器包括偶数个弹簧，每两个弹簧对称安装在质量单元与支承板间直线轴承的两侧；弹簧与支承板连接的另一端嵌入在带螺纹孔的弹簧固定套内，且节距小的一侧靠近弹簧固定套；弹簧与质量单元连接的一侧通过弹簧垫圈进行固定。

6、所述弹簧为不等节距螺旋圆柱弹簧。

7、所述弹簧垫圈为螺旋弹簧垫圈，螺旋弹簧垫圈通过第一外六角螺栓固定在质量单元上。

8、所述弹簧垫圈上设置有第一圆柱定位销，用于与第一外六角螺栓配合固定弹簧垫圈。

9、所述磁性阻尼单元包括八组阶梯磁性阻尼装置，对称安装在质量单元与支承板间，沿质量单元周向均布；所述阶梯磁性阻尼装置包括磁铁，磁铁为长方体形状，每组阶梯磁性阻尼装置包括一组磁铁对，磁铁对通过磁铁固定板安装在支承板上，沿第一支承板和第二支承板周向均匀安装；与磁铁对相对应位置的质量单元上通过切割片连接板设置有磁感线切割片。

10、所述磁感线切割片为不等截面磁感线切割片，靠近磁铁对的一端为阶梯形厚度，越靠近磁铁对截面越小即厚度越薄。

11、所述导向组件包括与质量单元的安装孔数量相对应的双头螺纹螺柱，双头螺纹螺柱在支承板上均布，安装在直线轴承内圈上，与传动轴平行布置；双头螺纹螺柱依次穿过第一支承板、第一支承板与质量单元间的弹簧、质量单元、第一支承板与质量单元间的弹簧、第二支承板，两端螺纹处通过六角螺母和带螺纹孔的弹簧固定套与支承板固定在一起。

12、本发明的有益效果是：

13、1.采用四根双头螺纹螺柱配合直线轴承对吸振器质量单元进行支承与导向，避免了吸振器质量单元周向转动，同时保证了吸振器质量单元产生轴向振动时的运动方向正确性。

14、2.本发明中采用八个不等节距螺旋圆柱弹簧，共分成四组，每组两个弹簧对称安装，四组弹簧沿周向均布在吸振器质量单元两侧，使系统处于平衡。吸振器质量单元无论向左振动还是向右振动，位于吸振器质量单元一侧的四根弹簧均可压缩。由于弹簧的不等节距结构，其刚度随压缩量而非线性增加，因振动频率的不同会造成振幅的变化，所以弹簧的变刚度特性可使吸振器在共振频率±15％～±20％的频带范围内具有吸振效果。

15、3.本发明中采用八组不等截面的磁感线切割片与磁铁对配合构成磁性阻尼单元。转子振幅较小时，磁感线切割片的窄截面处进行切割磁感线，产生较小的阻尼；振幅较大时切割片的宽截面处参与磁感线的切割，产生较大阻尼。该与转子振幅相关的阻尼变化特性，可使转子在受部分冲击作用时具备一定的振动抵抗效果，实现消耗轻微振动或强烈冲击振动能量，从而达到抑制冲击类振动的目的。

技术特征：

1.一种抑制轴向振动的转子动力吸振器，其特征在于：包括吸振器本体、固定架、导向组件，吸振器本体通过导向组件与固定架连接，导向组件与要抑制振动的传动轴平行布置，吸振器本体沿导向组件移动实现沿传动轴轴向振动，从而抑制传动轴的轴向振动。

2.根据权利要求1所述的一种抑制轴向振动的转子动力吸振器，其特征在于：所述固定架是吸振器本体的承载元件，包括左右两个对称布置的支承板，所述支承板为带孔肩的支承板，孔内安装有双列圆锥滚子轴承，传动轴通过双列圆锥滚子轴承安装在支承板上。

3.根据权利要求1所述的一种抑制轴向振动的转子动力吸振器，其特征在于：所述吸振器本体包括质量单元、直线轴承及设置在质量单元与支承板间的弹簧单元、磁性阻尼单元，所述质量单元为周向均布有多个安装孔的圆环，安装孔用以安装直线轴承，导向组件安装在直线轴承内圈。

4.根据权利要求3所述的一种抑制轴向振动的转子动力吸振器，其特征在于：所述弹簧单元为吸振器包括偶数个弹簧，每两个弹簧对称安装在质量单元与支承板间直线轴承的两侧；弹簧与支承板连接的另一端嵌入在带螺纹孔的弹簧固定套内，且节距小的一侧靠近弹簧固定套；弹簧与质量单元连接的一侧通过弹簧垫圈进行固定。

5.根据权利要求4所述的一种抑制轴向振动的转子动力吸振器，其特征在于：所述弹簧为不等节距螺旋圆柱弹簧。

6.根据权利要求4所述的一种抑制轴向振动的转子动力吸振器，其特征在于：所述弹簧垫圈为螺旋弹簧垫圈，螺旋弹簧垫圈通过第一外六角螺栓固定在质量单元上。

7.根据权利要求6所述的一种抑制轴向振动的转子动力吸振器，其特征在于：所述弹簧垫圈上设置有第一圆柱定位销，用于与第一外六角螺栓配合固定弹簧垫圈。

8.根据权利要求3所述的一种抑制轴向振动的转子动力吸振器，其特征在于：所述磁性阻尼单元包括八组阶梯磁性阻尼装置，对称安装在质量单元与支承板间，沿质量单元周向均布；所述阶梯磁性阻尼装置包括磁铁，磁铁为长方体形状，每组阶梯磁性阻尼装置包括一组磁铁对，磁铁对通过磁铁固定板安装在支承板上，沿第一支承板和第二支承板周向均匀安装；与磁铁对相对应位置的质量单元上通过切割片连接板设置有磁感线切割片。

9.根据权利要求8所述的一种抑制轴向振动的转子动力吸振器，其特征在于：所述磁感线切割片为不等截面磁感线切割片，靠近磁铁对的一端为阶梯形厚度，越靠近磁铁对截面越小即厚度越薄。

10.根据权利要求3所述的一种抑制轴向振动的转子动力吸振器，其特征在于：所述导向组件包括与质量单元的安装孔数量相对应的双头螺纹螺柱，双头螺纹螺柱在支承板上均布，安装在直线轴承内圈上，与传动轴平行布置；双头螺纹螺柱依次穿过第一支承板、第一支承板与质量单元间的弹簧、质量单元、第一支承板与质量单元间的弹簧、第二支承板，两端螺纹处通过六角螺母和带螺纹孔的弹簧固定套与支承板固定在一起。

技术总结
本发明涉及一种抑制轴向振动的转子动力吸振器，包括吸振器本体、固定架、导向组件，吸振器本体通过导向组件与固定架连接，导向组件与要抑制振动的传动轴平行布置，吸振器本体沿导向组件移动实现抑制轴向振动；所述固定架包括左右两个对称布置的支承板，传动轴通过双列圆锥滚子轴承安装在支承板上；吸振器本体包括质量单元、直线轴承及设置在质量单元与支承板间的弹簧单元、磁性阻尼单元。本发明对转子系统共振频率±15％～±20％的频带范围内振动及冲击振动具有较好地抑制性能。

技术研发人员：刘子良,孙龙飞,贾磊,田凤杰
受保护的技术使用者：沈阳理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12