[發明專利]一種電磁激振軸系加載裝置

無效

• 申請號: 201110211280.7
• 申請日: 2011-07-27
• 公開（公告）號: CN102410915A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 周其斗;陳明周;喬鳴忠;陳愛志
• 申請（專利權）人: 周其斗;陳明周;喬鳴忠
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明專利涉及一種利用電磁原理的軸系加載裝置，主要用于船舶軸系實驗臺的加載實驗和激振實驗。

背景技術：

船舶軸系實驗臺在進行船舶軸系相關的實驗時，常常需要對軸系施加一定的載荷以模擬螺旋槳對軸的作用力；在進行軸系振動相關實驗時，則還需要施加動載荷，即激振力。

目前，軸系實驗臺上靜態載荷的加載普遍采用的是液壓加載裝置。軸是旋轉部件，但液壓加載裝置并不隨軸旋轉，因而軸與液壓加載裝置間存在接觸和摩擦，如模擬螺旋槳自重對軸系影響的側向力液壓加載裝置需要在軸的尾部增加一個軸承。對軸系來說，增加接觸相當于增加約束，這不是軸系的真實受力狀態，這在振動測試中是不利的，需要考慮其影響。

動態載荷的加載使用激振機，將激振機安裝到旋轉的軸上會導致一些問題，主要是：1)激振機能源、控制線路的連接問題；2)激振機安裝到軸上將影響軸旋轉時的動平衡，造成額外的振動。如果激振機不隨軸旋轉，那么軸與激振機間將存在接觸和摩擦，這導致與前述液壓加載裝置一樣的問題，加載裝置改變了軸系的實際受力狀態和運動狀態。

電磁鐵產生的磁力是一種場力，受力物體不需要與電磁鐵接觸；磁場強度與所通電流成正比，易于控制磁力大小。軸系試驗臺上用電磁力模擬螺旋槳對軸系施加的載荷可以真實地模擬軸系的受力與運動狀態。

發明內容：

本發明的目的在于針對船舶軸系加載裝置存在的問題與欠缺，提供一種新的與軸系無接觸、無摩擦，準確施加載荷，尤其是動態載荷的軸系加載裝置。

電磁激振軸系加載裝置如圖1所示，由如圖3所示的軸向加載裝置、如圖7所示的徑向加載裝置、銜鐵(1)、電流產生裝置(15)和載荷測量裝置組成，其中軸向加載裝置由軸向鐵芯(2)、軸向直流線圈(3)、軸向交流線圈(4)和軸向鐵芯支架(7)組成，徑向加載裝置由、徑向鐵芯疊片(10)、徑向直流線圈(11)、徑向交流線圈(12)和徑向鐵芯支架(13)組成，載荷測量裝置由安裝于軸向鐵芯支架(7)和徑向鐵芯支架(13)上的應變片(9)和應變儀(14)組成。

軸向直流線圈(3)用于產生一個穩定磁場，該磁場作用于銜鐵(1)，使銜鐵(1)受到一個穩態吸力，模擬螺旋槳產生的靜態載荷。軸向交流線圈(4)產生一個與輸入交流電頻率相同的交變磁場，該磁場與軸向直流線圈(3)產生的磁場疊加，形成一個新的磁場并作用于銜鐵(1)，使銜鐵(1)受到的吸力相當于一個穩態吸力疊加一個交變作用力，這可以模擬螺旋槳產生激振力時的狀況。軸向交流線圈(4)在不通電或者通直流電時，加載裝置僅對軸系施加靜態載荷。軸向交流線圈(4)產生的磁場強度與通過的電流成正比，通過調制輸入的電流大小就可以控制加載到軸上的動態載荷幅值。例如：當輸入電流為50hz交流電時，動態載荷也將是50hz的激振力，激振力大小由電流強度決定；當輸入電流由50hz交流電和75hz交流電疊加而成時，激振力也將包含50hz和75hz兩個頻率成分。徑向直流線圈(11)和徑向交流線圈(12)的作用與之相同。在軸向鐵芯支架(7)和徑向鐵芯支架(13)上貼應變片(9)，通過測量軸向鐵芯支架(7)和徑向鐵芯支架(13)的應變可以測量電磁軸系加載裝置對軸系所加載荷大小。

軸向加載裝置和徑向加載裝置共用銜鐵(1)，銜鐵(1)安裝于軸上螺旋槳對應位置，與軸(6)相對靜止并隨軸一起旋轉，銜鐵(1)設計為一圓盤，其作用為在實驗中代替螺旋槳對軸系施加載荷。銜鐵(1)與軸向加載裝置和徑向加載裝置無接觸、無摩擦，銜鐵(1)僅受電磁吸力，不會產生激振力旁瓣波。

本發明的有益效果是，提供了一種新型的可模擬軸系真實受力狀態的軸系加載裝置，用于船舶軸系及其部件(如推力軸承、徑向軸承)的各種性能實驗，尤其是振動性能實驗。其優點是：1、實現了軸系無接觸、無摩擦加載，軸系受力能真實地模擬螺旋槳激振力；2、較液壓裝置，沒有復雜的油路，不增加軸承，完全由電路控制，大大簡化實驗設備；3、有載荷測量裝置，可以方便地直接獲取對軸系施加載荷的數值；4、能夠同時施加靜態載荷和動態載荷，也可只施加靜態載荷；5、低頻動態載荷加載性能好，適合模擬低頻激振力；6、通過調制輸入電流控制加載的動態載荷，可以是單頻激振力，也可以是多個頻率激振力的組合。

附圖說明：

圖1為電磁激振軸系加載裝置的側向投影平面示意圖。

圖2為電磁激振軸系加載裝置的三維示意圖。

圖3為軸向加載裝置俯視圖。

圖4為軸向加載裝置的主體部分。

圖5為軸向加載裝置的主體部分分解圖。