[發明專利]一種空心軸內置減振裝置

有效

• 申請號: 201310718966.4
• 申請日: 2013-12-23
• 公開（公告）號: CN103671699A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 溫華兵;劉林波;沈那偉;昝浩
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: F16F15/12
• 分類號: F16F15/12;F16F15/121;F16F15/22
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明屬于動力吸振器和阻尼減振技術領域，涉及一種空心軸內置減振裝置，更具體是涉及一種空心軸的扭振、橫振、縱振及其耦合振動的減振裝置。

背景技術

為了滿足機動性、靈活性要求以及尺寸的限制，部分特種船舶如拖輪和海洋工程船采用中高速柴油機，從而采用高速軸系。在高速軸系中，空心軸質量輕，性能相對穩定，可得到廣泛應用。

空心軸系在運行過程中振動形式有三種：由旋轉軸不平衡引起的橫向振動，可以是垂直方向的，也可以是水平方向的，會造成軸承座松動，甚至破裂；由螺旋槳推力不均勻引起的縱向振動，情況嚴重時可以造成推力軸承敲擊，曲柄箱破裂，有齒輪傳動時，還會損壞齒輪；此外，從主機通過軸系傳遞功率至螺旋槳造成軸段來回擺動，各軸段間的扭角不相同，從而產生扭轉振動，破壞的結果是軸系斷裂，有齒輪傳動時，會造成齒輪敲擊。同時，軸系的振動可以通過軸承等支撐部件將振動傳遞到船底結構，引起船體結構的水下噪聲，以及船舶艙室振動噪聲，降低艦船的聲隱身性能，以及船員工作環境的舒適性，因此降低軸系的振動至關重要。

由于在生產運行中軸的扭轉振動最容易引起意外，所以人們在設計中往往關注的比較多，對此研究了多種扭轉振動減振器，包括各種擺式扭振阻尼器、粘性液式阻尼器以及磁流式阻尼器，但是其僅僅采用阻尼減振的機理，對軸系振動控制的效果有限，并且不能同時控制軸系的橫向振動、縱向振動和扭轉振動。對于橫向振動控制的主要方式是安裝軸減振器，而對于軸向振動，由于其復雜性，往往涉及的很少。

專利CN1101725656A中提供了一種空心軸系顆粒阻尼器，通過在空心軸中布置多個內充阻尼顆粒的圓筒結構，利用隨軸系振動的阻尼顆粒產生的碰撞與摩擦消耗軸系振動的能量，從而用于控制軸系的扭振、橫振和縱振。然而，這種基于阻尼顆粒之間的碰撞與摩擦耗能的阻尼減振裝置，當軸系的振動幅值較小時，或者對以低頻為主要特征的軸系振動時，由于阻尼顆粒之間的碰撞與摩擦不明顯，耗散的能量減少，對軸系的減振效果有限。

動力吸振是振動控制中常用的方法之一，將主振動系的振動能量傳遞給動力吸振器，并通過其材料阻尼將機械能轉化為熱能，從而降低主動系的振動幅值，動力吸振技術對共振頻率下主動系的減振效果十分明顯，尤其是對以低頻為主要特征的振動系統。動力吸振器在各領域運用的已經很廣泛，將其引入到空心軸系振動中則沒有，且各類型減振器也多是在軸的外部，占據了外部空間。將動力吸振器安裝在空心軸的內部，通過動力吸振器轉移并吸收空心軸的振動能量，從而達到降低空心軸振動的目的，可以節省空間。動力吸振器的整體質量不大，對軸附加的質量較小，因此不會影響軸的安全運行。

發明內容

本發明的目的在于彌補現有減振裝置單向減振的不足和缺陷，為能同時顯著降低扭振、橫振、縱振及其耦合振動的幅值，并且比阻尼減振技術更加顯著地降低以低頻為主要特征的振動系統的振幅，而提供一種空心軸內置減振裝置。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種空心軸內置減振裝置，包括置于空心軸內的彈性軸1，所述彈性軸1為三段階梯軸結構，其中中間段的一端沿軸線依次為大中小三段直徑，兩頭一段分別自中間段兩端端面且以小于中間段小直徑沿軸線向各自端頭依次為大中小三段直徑，其中所述三段階梯軸中的小直徑段均設置有螺紋；所述中間段的中直徑上套裝有內填充有阻尼顆粒14的圓筒慣性輪7和墊片二8，采用螺母二9與螺紋連接將圓筒慣性輪7固緊，所述兩頭一段的中直徑上分別套裝有擋塊6、推拔5和墊片一3，其中推拔5為設有中心孔的圓錐臺狀體，其外圓錐面上還套裝有設有錐孔的上膜片4和下膜片19，采用螺母一2與螺紋連接將推拔5固緊。

上述所述的圓筒慣性塊7為由左側板10、外圓環板11、右側板12和內圓環板13焊接而成的環狀空腔體，采用隔板17將環狀空腔體沿圓周等分成多個封閉的小空腔；在對應小空腔的右側板12上分別設有帶密封的螺孔和螺釘，所述阻尼顆粒14從螺孔中填入小空腔。

所述的上膜片4和下膜片19的材料為高彈性金屬材料，優選為錳合金鋼材料；上膜片4和下膜片19的接觸面上還對應設有動配合的凸起和凹槽，確保上下膜片不發生相對運動，凸起的高度和凹槽的深度為5～8mm，所述的上膜片4和下膜片的厚度尺寸均為3～5mm，。

所述的阻尼顆粒14的的材料為金屬顆粒、陶瓷顆粒或粘彈性顆粒中的任一種。

所述的空心軸內置減振裝置的總長度為空心軸18總長的1/10～1/5，安裝在空心軸中間位置。

所述的擋塊6的直徑大于所述推拔5的直徑。