一種推進軸的橫向振動控制裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種推進軸的橫向振動控制裝置，其包括：沿轉子的軸向依次分布的艉軸承、中間軸承及推力軸承；還包括：電磁軸承組件，其包括：電磁軸承、位移傳感器、控制器及功率放大器；電磁軸承也沿轉子的軸向分布，電磁軸承靠近中間軸承或靠近艉軸承；位移傳感器安裝于電磁軸承上，位移傳感器與控制器相連，控制器與功率放大器相連，功率放大器與電磁軸承相連；位移傳感器用于檢測轉子偏離參考點的位移，控制器用于將位移轉換為控制信號，功率放大器用于將控制信號轉換為控制電流，控制電流用于控制電磁軸承產生磁力從而使轉子維持懸浮位置不變。本發明專利技術使用電磁軸承減小或消除了軸承摩擦力，無接觸磨損、無需潤滑、工作壽命長且維護費用低。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及振動控制領域，特別涉及一種推進軸的橫向振動控制裝置。
技術介紹
現有的推進軸裝置包含艉軸承、中間軸承和推力軸承，其中艉軸承和中間軸承為水潤滑軸承，低速摩擦系數較大，在潤滑不良時容易產生摩擦噪聲，破壞航行器的水下聲品質。水潤滑軸承因水的流動性較差，其潤滑不良狀態較艉軸承嚴重，實際運行結果顯示中間軸承在軸系低速運行時產生周期性摩擦聲。
技術實現思路
本專利技術針對上述現有技術中存在的問題，提出一種推進軸的橫向振動控制裝置，采用電磁軸承，使電磁軸承在推進軸裝置正常工作時起主支承或獨立支承作用，從而降低原有軸承載荷或承擔原有軸承的全部載荷，減小或消除了軸承摩擦力。為解決上述技術問題，本專利技術是通過如下技術方案實現的：本專利技術提供一種推進軸的橫向振動控制裝置，其包括：沿轉子的軸向依次分布的艉軸承、中間軸承以及推力軸承；還包括：電磁軸承組件，所述電磁軸承組件包括：電磁軸承、位移傳感器、控制器以及功率放大器；所述電磁軸承也沿所述轉子的軸向分布，所述電磁軸承靠近所述中間軸承或靠近所述艉軸承；所述電磁軸承包括：兩組電磁鐵組件，所述電磁鐵組件安裝在定子上，所述轉子懸浮在所述電磁組件所產生的磁場中；所述位移傳感器安裝于所述電磁軸承上，所述位移傳感器與所述控制器相連，所述控制器與所述功率放大器相連，所述功率放大器與所述電磁軸承相連；所述位移傳感器用于檢測所述轉子偏離參考點的位移，并將檢測到的所述位移傳輸給所述控制器，所述控制器用于將接收到的所述位移轉換為控制信號，并將所述控制信號傳輸給所述功率放大器，所述功率放大器用于將接收到的所述控制信號轉換為控制電流，并將所述控制電流傳輸給所述電磁軸承，所述控制電流用于控制所述電磁軸承產生磁力從而使所述轉子維持懸浮位置不變；每組所述電磁鐵組件包括兩個相互對稱的電磁鐵，所述電磁鐵組件的四個所述電磁鐵沿圓周均布，兩組所述電磁鐵組件分別用于控制所述電磁軸承在垂直和水平方向的振動。為了消除這種
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中提到的摩擦噪聲，除了提高軸承材料性能和改善潤滑狀態外，就是改變軸承的受力。本專利技術中使用電磁軸承來改變軸承的受力，電磁軸承可對轉子產生懸浮電磁力，使轉子懸浮在某一特定位置，改變原有軸承的受力狀況。另外，本專利技術采用橫向振動主動控制方法控制電磁軸承，可以對推進軸裝置的橫向振動進行主動控制，即轉子的運行狀態可以通過電磁軸承進行主動控制，運行性能好。較佳地，所述電磁軸承采用差動驅動模式，每組所述電磁鐵組件的其中一個所述電磁鐵的電磁力由所述功率放大器的偏置電流與控制電流的和驅動，另一個所述電磁鐵的電磁力由所述功率放大器的偏置電流與控制電流的差驅動，該組所述電磁鐵組件的總電磁控制力為兩個所述電磁鐵的電磁力之差。較佳地，所述電磁軸承還包括：外殼、線圈以及線圈骨架，其中，所述外殼位于所述電磁鐵組件的外側，所述外殼為定子，且所述外殼為導磁體；所述線圈纏繞在所述線圈骨架上；所述線圈骨架固定于所述電磁鐵組件上。較佳地，所述外殼與所述電磁鐵組件之間通過螺栓固定連接。較佳地，每個所述電磁鐵呈U型，每個所述電磁鐵包括至少兩個磁極。較佳地，所述電磁鐵組件的剛度和阻尼能夠調節。較佳地，所述位移傳感器包括多個，每個所述電磁鐵上都設置有所述位移傳感器，且每個所述電磁鐵上的所述位移傳感器的個數為一個或多個。較佳地，所述艉軸承和/或所述中間軸承為水潤滑橡膠軸承。相較于現有技術，本專利技術具有以下優點：(1)本專利技術提供的推進軸的橫向振動控制裝置，采用電磁軸承，將電磁軸承設置在艉軸承或中間軸承附近，使電磁軸承在推進軸裝置正常工作時起主支承或獨立支承作用，從而降低艉軸承或中間軸承載荷或承擔艉軸承或中間軸承的全部載荷，減小或消除了軸承摩擦力；電磁軸承無接觸磨損、無需潤滑、工作壽命長且維護費用低；(2)本專利技術的推進軸裝置采用橫向振動主動控制方法，可以對推進軸裝置的橫向振動實現主動控制；(3)本專利技術的電磁軸承采用差動驅動模式，一個電磁鐵的力由偏置電流與控制電流的和驅動，另一個電磁鐵的力由偏置電流與控制電流的差驅動，在差動驅動模式下，具備了產生正向和反向作用力的可能，如果忽略鐵芯磁化作用，這種方式形成了一個線性的電流關系，提高了電磁軸承的動態性能；(4)本專利技術的推進軸的橫向振動控制裝置，采用電磁軸承后，電磁軸承的剛度和阻尼可調，軸系橫向振動頻率和阻尼比可在一定范圍內變化，這樣通過改變電磁軸承的等效彈簧剛度和阻尼，就可使軸系在不同轉速下運行時具有最大的振動傳遞阻抗，如：應用于螺旋槳推進軸時，可減小螺旋槳振動通過軸系向艇體的傳遞；此外，電磁軸承還能夠產生動態力，將其視為作動器，可對特定頻率振動(如螺旋槳葉頻振動)進行抑制，消除軸系的強特征振動及其向艇體的傳遞。當然，實施本專利技術的任一產品并不一定需要同時達到以上所述的所有優點。附圖說明下面結合附圖對本專利技術的實施方式作進一步說明：圖1為本專利技術的實施例的推進軸的橫向振動控制裝置的結構示意圖；圖2為本專利技術的實施例的電磁軸承的結構圖；圖3為本專利技術的實施例的單自由度方向的電磁軸承的控制回路圖。標號說明：1-轉子，2-艉軸承，3-中間軸承，4-推力軸承，5-電磁軸承組件，6-配重，7-電機；51-電磁軸承，52-位移傳感器，53-控制器，54-功率放大器；511-電磁鐵，512-線圈，513-外殼。具體實施方式下面對本專利技術的實施例作詳細說明，本實施例在以本專利技術技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本專利技術的保護范圍不限于下述的實施例。結合圖1-圖2，本實施例對本專利技術的推進軸的橫向振動控制裝置進行詳細描述，如圖1所述為其結構示意圖，其包括：沿轉子1的軸向依次分布的艉軸承2、中間軸承3以及推力軸承4，轉子1的靠近艉軸承2的一端連接配重6，另一端連接電機7。推進軸裝置還包括：電磁軸承組件5，其包括：電磁軸承51、位移傳感器52、控制器53以及功率放大器54。電磁軸承51也沿轉子1的軸向分布，本實施例中，電磁軸承51位于中間軸承3和推力軸承4之間，且靠近中間軸承3。電磁軸承51包括：兩組電磁鐵組件，電磁鐵組件安裝在定子上，轉子1懸浮在電磁鐵組件所產生的磁場中。位移傳感器52安裝于電磁軸承51上，位移傳感器52與控制器53相連，控制器53與功率放大器54相連，功率放大器54與電磁軸承51相連；位移傳感器52用于檢測轉子1偏離參考點的位移，并將檢測到的位移傳輸給控制器53，控制器53用于將接收到的位移轉換為控制信號，并將控制信號傳輸給功率放大器54，功率放大器54用于將接收到的控制信號轉換為控制電流，并將控制電流傳輸給電磁軸承51，控制電流用于控制電磁軸承51產生磁力從而使轉子維持懸浮位置不變。每組電磁鐵組件包括兩個相互對稱的電磁鐵511，電磁鐵組件的四個電磁鐵沿圓周均布，兩組電磁鐵組件分別用于控制電磁軸承在垂直和水平方向的振動。電磁軸承還包括：線圈512以及外殼513，線圈512纏繞在電磁鐵511上，外殼513位于電磁鐵511的外側，此處外殼513即為定子，且外殼513為導磁體，電磁軸承的結構圖如圖2所示。本實施例中，電磁鐵511為U型結構，每個電磁鐵511包括兩個磁極，不同實施例中，也可以為其他形狀的結構，每個電磁鐵511的磁極數也不一定為兩個。不同實施例中，外殼513與電磁鐵511之間可以本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種推進軸的橫向振動控制裝置，其特征在于，包括：沿轉子的軸向依次分布的艉軸承、中間軸承以及推力軸承；還包括：電磁軸承組件，所述電磁軸承組件包括：電磁軸承、位移傳感器、控制器以及功率放大器；所述電磁軸承也沿所述轉子的軸向分布，所述電磁軸承靠近所述中間軸承或靠近所述艉軸承；所述電磁軸承包括：兩組電磁鐵組件，所述電磁鐵組件安裝在定子上，所述轉子懸浮在所述電磁鐵組件所產生的磁場中；所述位移傳感器安裝于所述電磁軸承上，所述位移傳感器與所述控制器相連，所述控制器與所述功率放大器相連，所述功率放大器與所述電磁軸承相連；所述位移傳感器用于檢測所述轉子偏離參考點的位移，并將檢測到的所述位移傳輸給所述控制器，所述控制器用于將接收到的所述位移轉換為控制信號，并將所述控制信號傳輸給所述功率放大器，所述功率放大器用于將接收到的所述控制信號轉換為控制電流，并將所述控制電流傳輸給所述電磁軸承，所述控制電流用于控制所述電磁軸承產生磁力從而使所述轉子維持懸浮位置不變；每組所述電磁鐵組件包括兩個相互對稱的電磁鐵，所述電磁鐵組件的四個所述電磁鐵沿圓周均布，兩組所述電磁鐵組件分別用于控制所述電磁軸承在垂直和水平方向的振動。

【技術特征摘要】
1.一種推進軸的橫向振動控制裝置，其特征在于，包括：沿轉子的軸向依次分布的艉軸承、中間軸承以及推力軸承；還包括：電磁軸承組件，所述電磁軸承組件包括：電磁軸承、位移傳感器、控制器以及功率放大器；所述電磁軸承也沿所述轉子的軸向分布，所述電磁軸承靠近所述中間軸承或靠近所述艉軸承；所述電磁軸承包括：兩組電磁鐵組件，所述電磁鐵組件安裝在定子上，所述轉子懸浮在所述電磁鐵組件所產生的磁場中；所述位移傳感器安裝于所述電磁軸承上，所述位移傳感器與所述控制器相連，所述控制器與所述功率放大器相連，所述功率放大器與所述電磁軸承相連；所述位移傳感器用于檢測所述轉子偏離參考點的位移，并將檢測到的所述位移傳輸給所述控制器，所述控制器用于將接收到的所述位移轉換為控制信號，并將所述控制信號傳輸給所述功率放大器，所述功率放大器用于將接收到的所述控制信號轉換為控制電流，并將所述控制電流傳輸給所述電磁軸承，所述控制電流用于控制所述電磁軸承產生磁力從而使所述轉子維持懸浮位置不變；每組所述電磁鐵組件包括兩個相互對稱的電磁鐵，所述電磁鐵組件的四個所述電磁鐵沿圓周均布，兩組所述電磁鐵組件分別用于控制所述電磁軸承在垂直和水平方向的振動。2.根據權利要求1所述的推進軸的橫向振動控制裝置，其特征在于，所述電磁軸承采用差動驅動...

【專利技術屬性】
技術研發人員：覃會，鄭洪波，覃文源，張志誼，
申請(專利權)人：上海交通大學，
類型：發明
國別省市：上海;31