[发明专利]一种用于旋转轴系的低动刚度纵向加载激振装置

说明书

技术领域

本发明属于旋转轴系振动噪声控制与试验测试技术领域，特别涉及一种用于旋转轴系的低动刚度纵向加载激振装置。

背景技术

船舶推进轴系是船舶推进系统的关键组成部分，一般由主轴、径向支承轴承、推力轴承、联轴器等部件组成，承担着将动力设备扭矩传递给螺旋桨、同时将螺旋桨旋转产生的推力传递给船体的重要任务。推进轴系振动不仅会引起噪声，也会对轴系及相关部件的可靠性带来影响。因此，推进轴系的强度与振动问题一直以来是船舶设计的重要内容，受到了工程与科研人员的重视，得到了广泛的研究。

在推进轴系振动噪声的研究过程中，陆上试验台架模拟和测试是解决复现轴系振动噪声现象、探寻轴系振动规律和检验控制措施效果的重要手段。推进轴系陆上试验台架试验中，需要模拟螺旋桨旋转产生的纵向载荷和激励作用。螺旋桨旋转会产生纵向的静态推力载荷和动态激振力。对于船舶推进轴系而言，其承受的纵向推力载荷通常较大，能够达到几吨至几十吨以上。因此，在进行纵向静推力加载时，不可避免地要采用较大静刚度的加载机构以满足较大静推力需要。

当加载机构纵向静态刚度较大时，其纵向动态刚度一般也比较大。这就相当于给整个旋转轴系引入了一个附加刚度，会直接改变整个推进轴系的纵向固有特性，导致测试得到的旋转轴系纵向模态和振动噪声规律出现偏差，影响试验结果和验证效果。因此，在实现对旋转轴系进行大载荷纵向加载的同时，尽量减小或消除加载机构装置动刚度较大对旋转轴系纵向固有特性的影响，是旋转推进轴系陆上台架试验中迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有低动刚度特性的旋转轴系纵向载荷加载装置，该装置能够在提供较大纵向静推力的情况下，采用“正刚度弹簧”与“负刚度电磁弹簧”相结合的控制装置，实现尽量减小或消除旋转轴系纵向加载装置自身动刚度对轴系固有特性影响的目的。

实现本发明的技术方案如下：

一种具有低动刚度特性的旋转轴系纵向载荷加载装置，包括随动旋转模块、加载盘、加载弹簧、加载螺杆、电磁吸力模块、激振杆、电磁激振器及固定支座，其中，所述加载弹簧由主弹簧和辅助弹簧组成；

所述加载螺杆的一端固定在固定支座的前面板上，另一端穿过加载盘，所述主弹簧套装在固定支座与加载盘之间的加载螺杆上，所述辅助弹簧套装在加载螺杆的末端，与螺栓配合将加载螺杆与加载盘压紧；所述随动旋转模块安装于加载盘的前端，用于与旋转轴系连接；所述电磁吸力模块安装在固定支座前面板上，电磁激振器刚性固定或柔性悬挂在固定支座上，激振杆穿过固定支座前面板开孔、电磁吸力模块中间孔与加载盘后端面的中心固定。

进一步地，本发明所述随动旋转模块由推力滚动轴承、动环、压紧盖和锁紧螺母组成；推力滚动轴承内环套装在加载盘的前端，并用锁紧螺母锁紧；推力滚动轴承外环安装在动环的内部，并用压紧盖顶紧；所述动环与旋转轴系末端螺栓连接；当推进轴系运转时，动环、压紧盖、外环一起旋转。

进一步地，本发明所述加载螺杆后部的直径大于前部，后部上加工有螺纹，通过螺纹与固定支座前面板上的螺纹孔配合固定。

进一步地，本发明动环采用连接螺栓与旋转轴系末端螺纹孔相连，螺纹旋向与轴系运转方向相反。

有益效果

1)本加载装置采用具有等效负刚度特性的电磁吸力模块与弹簧并联，实现低动刚度纵向加载，可以减小纵向加载装置的动刚度，避免纵向加载装置对旋转轴系纵向固有特性造成影响。

2)本加载装置提供的纵向静态载荷可以根据需要进行调整。通过选用不同型号的加载弹簧，可以改变纵向推力载荷大小，适应不同类型旋转轴系、不同缩比比例试验台架的加载需要。

3)本加载装置中电磁吸力模块的负刚度大小可以方便地进行调整，通过设计给定电磁吸力模块的激磁电流大小，可以改变电磁吸力模块的负刚度，与主加载弹簧的动态刚度相适应，满足不同类型旋转轴系、不同缩比比例试验台架的加载需要。

4)本加载装置具有低动刚度特性、能同时施加纵向静载荷和动载荷的加载激励装置。

附图说明

图1为用于旋转轴系的低动刚度纵向加载激振装置示意图；

其中，1-锁紧螺母，2-推力滚动轴承，3-动环，4-压紧盖，5-螺栓，6-辅助弹簧，7-加载盘，8-加载螺杆，9-主弹簧，10-固定支座，11-电磁吸力模块，12-激振杆 13-电磁激振器。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细的描述。