一种全回转舵桨双层减振装置及其设计方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种全回转舵桨双层减振装置，包括全回转舵桨装置的安装台架、多个沿安装台架上、下面板四周均匀布置的具有三向刚度的减振块、固定减振块并对全回转舵桨装置起限位作用的减振块罩壳，以及安装减振块罩壳的基座结构等。该减振装置可同时对全回转舵桨装置的垂向、横向、纵向、扭转方向及其耦合振动进行有效的减振，由于多个减振块沿安装台架四周并且分上、下两层均匀布置，能同时有效控制输入轴扭矩和螺旋桨推进力作用下引起的减振块变形，既减少舵桨装置输入轴的动态变形问题，又降低舵桨装置传递到船艉结构的振动，从而提高运行稳定性，同时可节约造船成本和时间。本发明专利技术还公开了一种全回转舵桨双层减振装置的设计方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种全回转舵桨双层减振装置及其设计方法，尤其涉及一种全回转舵桨装置的垂向、横向、纵向、扭转方向及其耦合振动的减振技术，属于船舶设备减振

技术介绍
全回转拖轮是指在原地可以360°自由旋转的拖轮，这种船舶的转向灵活，回旋半径小，能在原地打转，操作方便灵活,控制性能好，可在较短时间内把船停住，适宜在有限水域操纵。通常情况下，该类船舶是无舵双桨，在靠离码头、协助大船靠离泊等作业中，能通过调整两桨的角度和转速使拖轮作任意方向的运动。在缓流无船速的情况下可横移，对本船靠离泊十分有用。倒车时只要调节螺旋桨方向，比前进更灵活。其艉部形状较简单，所受流体阻力较小，并且在其推进器发生故障时可以将整机从机舱吊出而不需要进坞，使维修工作大大简化，增加了船舶柴油机的使用寿命。全回转拖轮正朝着大功率、高性能方向发展。设计制造适应现代大型船舶要求的大功率、高性能全回转拖轮，是全回转拖轮的主要发展方向。由于全回转拖轮的工作使命及功能要求，对机舱动力装置的动力性能、可靠性、操纵性提出了很高的要求。全回转拖轮的动力设备种类及数量众多，功率大，在机舱内部布置紧凑，舱室振动噪声问题较为突出，在全负荷工况时主机舱内噪声达到110dB(A)左右。由于船型的特殊性，生活舱室距离主要振动噪声源机舱和舵机舱的距离较近，机舱和舵机舱的振动噪声很容易传递到全回转拖轮的各个主要生活舱室，其振动噪声往往超过国内外的标准许用值，严重影响船员的正常生活。机舱内的主机、轴系和舵机舱的全回转舵桨装置，是全回转拖轮的主要振动源。全回转舵桨装置往往采用刚性安装的方式直接安装在舵机舱船体基座上。一方面，由于全回转舵桨装置内部安装的减速齿轮、换向装置、液压马达等部件在运动的过程中不可避免地产生振动激振力，然后通过安装基座传递到舵机舱及拖轮的各个舱室；另一方面，机舱主机、轴系及各种辅机的振动也会通过船体结构传递到全回转舵桨装置，影响舵桨装置的可靠运行。申请号为CN201210154326.0，名称为“舵桨降噪减振安装结构”的专利技术专利，公开了一种舵桨降噪减振安装结构，舵桨与船体井座配合的安装面设有隔振器，隔振器支撑于船体井座上并与船体井座联接，舵桨与船体井座之间连接有密封垫。该安装结构能很好的减弱与吸收舵桨的振动和噪声，提高船舶航行时的舒适性，尤其适合对航行过程中振动和噪声有特定要求的船舶。虽然在全回转舵桨装置与舵机舱基座的安装面之间安装减振器，在理论上可以减少舵桨装置之间的振动传递。然而，即使对一个主机功率680kW，转速1000r/min的轴系，由于船舶航行时水流对螺旋桨产生100kN量级的推力(反作用力是螺旋桨产生的推力)，该推力作用在螺旋桨的轴心位置，低于全回转舵桨装置与舵机舱基座安装面1.5米量级的距离，形成的扭矩会引起减振器产生约10mm量级的变形；同时，在舵桨装置输入轴的扭矩和螺旋桨轴的扭矩作用下，会引起减振器产生更大的变形。这种变形会引起船舶传动轴系与舵桨装置的输入轴之间产生不对中，从而影响船舶主推进轴系的正常运行。在这种安装方式下，为了减少减振器的变形，不得不选用刚度很大的减振器，如为了使减振器的变形量控制在4mm以内，减振器的刚度将是常规选型时的5倍以上，导致舵桨装置垂向的固有频率在20Hz以上，根据隔振理论可知其仅对1.4倍以上频率的扰动力才具有减振效果，而舵桨装置隔振系统的横摇和纵摇的固有频率更是达到60Hz以上，隔振系统如此高的固有频率，严重影响着舵桨装置隔振系统的减振效果。因此，减少舵桨装置隔振系统中隔振器的静变形量，并降低隔振系统的固有频率，成为舵桨装置隔振设计的难题。由于舵桨装置受到多个激励力的同时作用，采用传统的单层隔振系统的隔振方式(传统减振设计时将多个减振器安装在单一平面内)，难以同时控制舵桨装置减振器变形量和控制隔振系统固有频率。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服难以同时控制舵桨装置减振器变形量和控制隔振系统固有频率的矛盾，为实现在控制减振器变形量的同时提高隔振系统的减振效果，所专利技术的一种全回转舵桨双层减振装置。为达到上述目的，本专利技术实现目的所采取的技术方案是：一种全回转舵桨双层减振装置，包括基座结构1、安装台架5和减振组件；其特征在于：所述基座结构1和安装台架5均为上下两端连接开有中心孔盖板的圆桶体，且所述盖板的直径大于圆桶的直径，其中所述基座结构1通过上下两端盖板的中心孔设有间隙的套装在所述安装台架5的外径上，所述基座结构1上下两端盖板沿圆周面上对称均等开设有若干个螺栓孔，所述安装台架5上下两端盖板沿圆周对称均等设有若干个凸缘，所述减振组件包括减振块罩壳3和减振块4，其中所述减振块罩壳3的纵截面为倒“T”形，且底部小扇环形一端设有沉孔，大扇环形一端沿弧长方向均布设有若干个孔的扇环形结构体；所述减振块4为纵截面呈“L”形且上下横截面均呈扇环形的结构体，其中相互垂直的上扇环形块的内径壁面中部开设有与所述安装台架5上下两端面板上所设有的凸缘相配合的竖直凹槽的扇环形结构体；所述减振块4的下扇环形块嵌入所述减振块罩壳3的沉孔中，且通过减振块罩壳3上设有的螺栓孔和螺栓2与所述安装台架5相连接。进一步，上述所述扇环形的圆心角θ为15～30°。进一步，上述所述减振块罩壳3的大扇环形一端纵向高度d1为20～40mm，且减振块罩壳3的底部小扇环形一端设有的沉孔深度d2为15～30mm。进一步，上述所述减振块4上扇环形块的高度L1为20～50mm，其内径壁面和外径壁面之间的壁厚(R1-R2)为20～50mm，下扇环形块的高度L2为40～80mm。进一步，上述所述减振块4的材料为粘弹性高分子材料，用天然橡胶或其它高分子材料为主要原材料经过一定配方和工艺硫化而成，邵氏硬度为45°～75°。进一步，上述所述竖直凹槽横截面为矩形或者扇环形或者燕尾形。进一步，上述所述减振组件为减振块4利用减振块罩壳3硫化成形并且以一定强度粘贴在其槽中而形成的结构，减振块4的下扇环形块的高度L2与减振块罩壳3的沉孔深度d2之比为1：(1.5～4)。进一步，上述所述减振组件上、下两层安装的数量均为8个，上、下正对安装或错位安装所述减振组件。进一步，上述所述有若干个凸缘周向均布于安装台架5上、下端面的数量均为8个。进一步，上述所述若干个孔数量为3个。进一步，上述所述若干个螺栓孔数量为24个，每3个作为1组。为达到上述目的，本专利技术实现目的所采取的另一技术方案是：一种全回转舵桨双层减振装置的设计方法，包括以下步骤：S1：依据全回转舵桨装置的出厂参数，查出其质量为m、转动惯量I，初步计算得到减振块4的总刚度Z为频率比(Z一般取值范围为2～4),n为桨转速。S2：计算全回转舵桨装置六自由度隔振系统的固有频率：在Ux、Uy和Uz自由度上固有频率为在Rx、Ry和Rz自由度上的固有频率为为扭转刚度。判断隔振系统的隔振效果(当△>0时,存在隔振效果)；其中，ζ为阻尼比。S3：根据计算出的总刚度及需要达到的减振效果，计算出减振块4并联的数量N及单个减振块4的刚度S4：根据基座结构1和安装台架5的大小及两者之间的间隙大小，确定减振块4的具体尺寸和形状，根据单个减振块4计算得到的刚度，通过查材料手册，确定材料硬度特性。本专利技术的全回转舵桨双层减振装置及其设计方法，主要在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全回转舵桨双层减振装置，包括基座结构(1)、安装台架(5)和减振组件；其特征在于：所述基座结构(1)和安装台架(5)均为上下两端连接开有中心孔盖板的圆桶体，且所述盖板的直径大于圆桶的直径，其中所述基座结构(1)通过上下两端盖板的中心孔设有间隙的套装在所述安装台架(5)的外径上，所述基座结构(1)上下两端盖板沿圆周面上对称均等开设有若干个螺栓孔，所述安装台架(5)上下两端盖板沿圆周对称均等设有若干个凸缘，所述减振组件包括减振块罩壳(3)和减振块(4)，其中所述减振块罩壳(3)的纵截面为倒“T”形，且底部小扇环形一端设有沉孔，大扇环形一端沿弧长方向均布设有若干个孔的扇环形结构体；所述减振块(4)为纵截面呈“L”形且上下横截面均呈扇环形的结构体，其中相互垂直的上扇环形块的内径壁面中部开设有与所述安装台架(5)上下两端面板上所设有的凸缘相配合的竖直凹槽的扇环形结构体；所述减振块(4)的下扇环形块嵌入所述减振块罩壳(3)的沉孔中，且通过减振块罩壳(3)上设有的螺栓孔和螺栓(2)与所述安装台架(5)相连接。

【技术特征摘要】
1.一种全回转舵桨双层减振装置，包括基座结构(1)、安装台架(5)和减振组件；其特征在于：所述基座结构(1)和安装台架(5)均为上下两端连接开有中心孔盖板的圆桶体，且所述盖板的直径大于圆桶的直径，其中所述基座结构(1)通过上下两端盖板的中心孔设有间隙的套装在所述安装台架(5)的外径上，所述基座结构(1)上下两端盖板沿圆周面上对称均等开设有若干个螺栓孔，所述安装台架(5)上下两端盖板沿圆周对称均等设有若干个凸缘，所述减振组件包括减振块罩壳(3)和减振块(4)，其中所述减振块罩壳(3)的纵截面为倒“T”形，且底部小扇环形一端设有沉孔，大扇环形一端沿弧长方向均布设有若干个孔的扇环形结构体；所述减振块(4)为纵截面呈“L”形且上下横截面均呈扇环形的结构体，其中相互垂直的上扇环形块的内径壁面中部开设有与所述安装台架(5)上下两端面板上所设有的凸缘相配合的竖直凹槽的扇环形结构体；所述减振块(4)的下扇环形块嵌入所述减振块罩壳(3)的沉孔中，且通过减振块罩壳(3)上设有的螺栓孔和螺栓(2)与所述安装台架(5)相连接。2.根据权利要求1所述的一种全回转舵桨双层减振装置，其特征在于：所述扇环形的圆心角θ为15～30°。3.根据权利要求1所述的一种全回转舵桨双层减振装置，其特征在于：所述减振块罩壳(3)的大扇环形一端纵向高度d1为20～40mm，且减振块罩壳(3)的底部小扇环形一端设有的沉孔深度d2为15～30mm。4.根据权利要求1所述的一种全回转舵桨双层减振装置，其特征在于：所述减振块(4)上扇环形块的高度L1为20～50mm，其内径壁面和外径壁面之间的壁厚(R1-R2)为20～50mm，下扇环形块的高度L2为40～80mm。5.根据权利要求1所述的一种全回转舵桨双层减振装置，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：温华兵，郭俊华，李军，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32