本发明专利技术提供了一种极地船舶轴系回旋振动智能控制装置，包括：永磁体、磁流变阻尼、线圈、铁芯、滚子、转子、定子。所述永磁体、磁流变阻尼位于转子的槽内部，且永磁体、磁流变阻尼和转子间无相对运动，即永磁体和磁流变阻尼固定于转子内部。所述线圈、铁芯位于定子内部开槽，同样所述线圈、铁芯固定于定子内部。转子外部和定子内部开有滚子槽，滚子5位于滚子槽内。本发明专利技术所提供的极地船舶轴系智能回旋振动控制装置，采用磁流变阻尼技术能够有效实现极地船舶轴系回旋振动的控制，避免由轴系回旋振动引发共振及结构上的破坏，确保船舶在冰区航行的安全可靠性。
【技术实现步骤摘要】
极地船舶轴系回旋振动智能控制装置
本专利技术涉及船舶轴系减振领域，具体涉及极地船舶轴系回旋振动智能控制装置。
技术介绍
极地船舶在其航行过程中，受冰影响其激振力相比于敞水域更为突出，水动力性能也将受到很大影响。而轴系作为作用力传递的核心部分，其性能的优劣对船舶安全可靠性、航行性能、经济性能具有重要影响。船舶轴系在运行过程中存在三种振动形式：扭转振动、纵向振动和回旋振动。航行主机曲轴以及螺旋桨运转时，产生较大的扭转激振力矩，引起扭转振动，严重的扭转振动可导致凸轮轴、曲轴及中间轴断裂，弹性元件碎裂，联轴器螺钉切断等事故；在螺旋桨上作用有较大的交变纵向激振力，使轴系产生纵向振动，会导致轴系、传动装置以及柴油机等的故障，并通过双层底或推力轴承诱发船体梁垂向振动，以及上层建筑的纵向振动；旋转质量的不平衡离心力以及偏心质量激振力造成了轴系的回旋振动，引起轴及轴系零部件的疲劳寿命减少、轴连接件疲劳及支撑零部件的破坏、艉管轴承破坏和密封装置的磨损。回旋振动作为造成推进轴系故障的主要原因之一，其危害性主要表现在以下几个方面：引发轴系共振，导致支承轴承尤其是艉轴管轴承的严重发热和剧烈磨损；螺旋桨轴锥形大端处产生过大的弯曲应力，引发锥形大端的龟裂、折损等破坏；破坏轴承的润滑和密封性能，降低轴系传动效率，甚至发生轴裂、轴断、机损等事故；引起船体艉部结构振动，使舒适性降低。而传统船舶轴系被动减振结构过于简单缺乏跟踪和调节能力且依赖外部载荷的普特性和结构的动态特性，越来越难以适应大型化、复杂化的船舶发展趋势，更不能满足极地航行船舶的要求。本文将提供一种极地船舶轴系回旋振动智能控制装置，其具有实时性、追踪性和可预测性等特点，能够有效弥补传统轴系减振不足。磁流变阻尼器技术为新兴智能减振技术，其具有结构简单、阻尼力连续逆顺可调并且可调范围大、响应快、良好的温度稳定性以及可与微机控制结合等优良特性，能有效控制高速运转轴系的振动，具有良好应用前景。因此，针对船舶轴系传统被动减振技术的缺点，本专利技术采用磁流变阻尼技术能够达到智能减振的目的。
技术实现思路
1.所要解决的技术问题极地船舶在复杂的海况下航行时，船舶轴系回旋振动受到激励力也更为复杂，传统轴系被动减振难以满足减振需求。2.技术方案为了解决以上问题，本专利技术提供了一种极地船舶轴系回旋振动智能控制装置，包括：永磁体、磁流变阻尼、线圈、铁芯、滚子、转子、定子。所述永磁体、磁流变阻尼位于转子的槽内部，且永磁体、磁流变阻尼和转子间无相对运动，即永磁体和磁流变阻尼固定于转子内部。所述线圈、铁芯位于定子内部开槽，同样所述线圈、铁芯固定于定子内部。转子外部和定子内部开有滚子槽，滚子5位于滚子槽内。转子的内部设有开槽，开槽内有永磁体和磁流变阻尼，永磁体、磁流变阻尼和转子构成转子系统。优选地，永磁体和磁流变阻尼为环形结构，完全360°包裹轴，有效保证横向任一方向扰动，都能有效得到控制。优选地，永磁体采用钕铁硼永磁体，钕铁硼永磁体具有极高的磁能积和矫顽力，高能量密度使其具有良好的机械特性，且性价比高。优选地，磁流变阻尼为磁流变弹性体，磁流变弹性体相比于磁流变液，磁流变弹性体不但具有可控性、可逆性、响应迅速等特征，还克服了磁流变液内部颗粒沉降稳定性的问题，且固体相较于液体更为稳定，无需密封。所述定子内部开槽内设有线圈和铁芯，线圈和铁芯固定于定子内部，线圈和铁芯皆为环状，线圈缠绕在铁芯上，铁芯起到增强线圈的磁性的作用。所述转子和定子接触面处设有滚子槽，滚子位于转子和定子内部的槽内，将转子和定子间的滑动摩擦转为滚动摩擦，大大减小轴系转动的阻力。优选地，滚子为圆柱形滚子，圆柱形滚子承重能力强，适用于大型轴系的支承结构，有效传递径向载荷。滚子有18个，并在所在圆周均匀分布，分散应力。所述定子内的线圈和铁芯与转子内的永磁体和磁流变阻尼构成闭合磁回路。所述定子还包括基座部分，基座部分采用减振结构形式，轴系或船内底板受到冲击性载荷时，基座能够通过自身的弹性变形吸收能量，起到缓冲作用，避免冲击力直接全部传递到船底或轴系。3.有益效果本专利技术所提供的极地船舶轴系智能回旋振动控制装置，采用磁流变阻尼技术能够有效实现极地船舶轴系回旋振动的控制，避免由轴系回旋振动引发共振及结构上的破坏，确保船舶在冰区航行的安全可靠性。附图说明图1为轴系回旋振动控制装置轴系示意图。图2为轴系回旋振动控制装置横剖示意图。图3为轴系回旋振动控制装置内部示意图。图4为轴系回旋振动控制装置闭合磁回路示意图。附图标记说明：永磁体1、磁流变阻尼2、线圈3、铁芯4、滚子5、转子6、定子7。具体实施方式下面通过附图来对本专利技术进行详细说明。如图1所示，本专利技术所提供的极地船舶轴系回旋振动智能控制装置位于船舶轴系的艉轴处，有效控制螺旋桨激振力在悬臂梁结构处引发的回旋振动。如图2、图3所示，极地船舶轴系回旋振动智能控制装置包括：永磁体1、磁流变阻尼2、线圈3、铁芯4、滚子5、转子6、定子7。所述永磁体1、磁流变阻尼2位于转子6的槽内部，且永磁体1、磁流变阻尼2固定于转子6内部。所述线圈3、铁芯4位于定子7内部开槽，同样所述线圈3、铁芯4固定于定子7内部。转子6外部和定子7内部开有滚子槽，滚子5位于滚子槽内。所述，转子6的内部设有开槽，开槽内有永磁体1和磁流变阻尼2，永磁体1、磁流变阻尼2和转子6构成转子系统，转子系统通过过盈连接与轴系一起转动，过盈连接的方式保证轴系的连续与完整性，不会损坏轴的结构，避免应力集中造成轴的断裂，且过盈连接的转子系统与轴系间相互固定，形成整体。优选地，永磁体1和磁流变阻尼2为环形结构，永磁体1采用钕铁硼永磁体，钕铁硼永磁体具有极高的磁能积和矫顽力，高能量密度使其具有良好的机械特性，且性价比高。磁流变阻尼2为磁流变弹性体，磁流变弹性体相比于磁流变液，磁流变弹性体不但具有可控性、可逆性、响应迅速等特征，还克服了磁流变液内部颗粒沉降稳定性的问题，且固体相较于液体更为稳定，无需密封。所述定子7内部开槽内设有线圈3和铁芯4，线圈3和铁芯4固定于定子7内部，线圈3和铁芯4皆为环状，线圈3缠绕在铁芯4上。优选地，线圈3为励磁线圈，且线圈外包裹绝缘层，当有电流通过线圈3时，在其周围形成电磁场，其所产生的电磁场的场强方向与永磁体1相同。铁芯4则起到增强磁场的作用。所述转子6和定子7接触面处设有滚子槽，滚子5位于转子6和定子7内部的槽内，将转子6和定子7间的滑动摩擦转为滚动摩擦，大大减小轴系转动的阻力，以及旋转扭矩。优选地，滚子5为圆柱形滚子，采用GCr15合金钢材料，GCr15合金钢具有高硬度、耐磨性良好、不易疲劳破坏、冲击韧性好等优点，能够满足高转速的大型轴系要求。所述定子7的基座部分为如图1、图2所示回形结构，轴系或船内底板受到冲击性载荷时，基座能够通过自身的弹性变形吸收能量，起到缓冲作用，避免冲击力直本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种极地船舶轴系回旋振动智能控制装置，其特征在于：包括永磁体（1）、磁流变阻尼（2）、线圈（3）、铁芯（4）、滚子（5）、转子（6）、定子（7），所述永磁体（1）、磁流变阻尼（2）位于转子（6）的槽内部，且永磁体（1）、磁流变阻尼（2）和转子（6）间无相对运动，即永磁体（1）和磁流变阻尼（2）固定于转子（6）内部，所述线圈（3）、铁芯（4）位于定子（7）的内部开槽呢，所述线圈（3）、铁芯（4）固定于定子（7）内部，转子（6）外部和定子（7）内部开有滚子槽，滚子（5）位于滚子槽内。/n
【技术特征摘要】
1.一种极地船舶轴系回旋振动智能控制装置，其特征在于：包括永磁体（1）、磁流变阻尼（2）、线圈（3）、铁芯（4）、滚子（5）、转子（6）、定子（7），所述永磁体（1）、磁流变阻尼（2）位于转子（6）的槽内部，且永磁体（1）、磁流变阻尼（2）和转子（6）间无相对运动，即永磁体（1）和磁流变阻尼（2）固定于转子（6）内部，所述线圈（3）、铁芯（4）位于定子（7）的内部开槽呢，所述线圈（3）、铁芯（4）固定于定子（7）内部，转子（6）外部和定子（7）内部开有滚子槽，滚子（5）位于滚子槽内。
2.如权利要求1所述的极地船舶轴系回旋振动智能控制装置，其特征在于：永磁体（1）、磁流变阻尼（2）和转子（6）构成转子系统。
3.如权利要求1所述的极地船舶轴系回旋振动智能控制装置，其特征在于：所述定子（7）内的线圈（3）、铁芯（4）...
【专利技术属性】
技术研发人员：周利，郑思洁，丁仕风，韩月，高俊亮，胡艺，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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