專利名稱：振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于抵消由一個(gè)激勵(lì)源發(fā)出的諧振動(dòng)，例如，由船舶的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng)的振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備，所述設(shè)備包括一個(gè)第一補(bǔ)償裝置，該裝置由兩個(gè)具有相同偏心質(zhì)量的轉(zhuǎn)動(dòng)體組成，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體以相同的轉(zhuǎn)速(rpm)繞相互平行的軸線相向轉(zhuǎn)動(dòng)，以便在一個(gè)方向上產(chǎn)生一個(gè)諧變分力。所述設(shè)備還包括一個(gè)第二補(bǔ)償裝置，該裝置也是由兩個(gè)具有相同偏心質(zhì)量的轉(zhuǎn)動(dòng)體組成，這兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體以與第一補(bǔ)償裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)體相同的轉(zhuǎn)速繞與第一補(bǔ)償裝置的軸線平行的軸線相向轉(zhuǎn)動(dòng)，以便在平行于第一諧變分力的方向上產(chǎn)生第二個(gè)諧變分力。
背景技術(shù)：
DK-B1-169,848披露了一種振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備，它包括兩個(gè)繞平行的軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地用軸頸支承的具有相同偏心質(zhì)量的轉(zhuǎn)動(dòng)體，它們通過一個(gè)傳動(dòng)裝置相互連接在一起，以便以相同的轉(zhuǎn)速相向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而在一個(gè)方向上產(chǎn)生一個(gè)諧變分力。每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體包括一個(gè)固定安裝在一個(gè)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)體部分，以及一個(gè)可拆卸地安裝在該軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)體部分，以便脫開進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。諧振動(dòng)分力的變化是通過使每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體的固定和可拆卸轉(zhuǎn)動(dòng)體部分相對轉(zhuǎn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)的，這樣做時(shí)需要將該補(bǔ)償設(shè)備停機(jī)。
DE-C-292,711披露了一種用于補(bǔ)償活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的慣性力的上述類型的補(bǔ)償設(shè)備。該補(bǔ)償設(shè)備通過錐齒輪傳動(dòng)裝置與活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的相應(yīng)主軸軸端連接。為了允許由該補(bǔ)償裝置所產(chǎn)生的諧振動(dòng)分力可以變化，必須將該補(bǔ)償裝置停機(jī)，并因此要將發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)，而且需要更換轉(zhuǎn)動(dòng)體或改變兩個(gè)補(bǔ)償裝置之間的相位差。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的是要提供一種上述類型的振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備，它可以在所述振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備運(yùn)行時(shí)改變其合成振動(dòng)分力。
為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備的特征在于，第一補(bǔ)償裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)體是由至少一個(gè)第一無級(jí)變速驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，第二補(bǔ)償裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)體是由至少一個(gè)第二無級(jí)變速驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，而且，該振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備還包括一個(gè)控制和同步裝置，用于以下述方式操縱所述補(bǔ)償裝置的驅(qū)動(dòng)電機(jī)使轉(zhuǎn)動(dòng)體的轉(zhuǎn)速為激勵(lì)源頻率的倍數(shù)。
其結(jié)果是，通過改變兩個(gè)補(bǔ)償裝置的諧變分力的相位差，即可在所述設(shè)備運(yùn)行時(shí)以無級(jí)變速的方式改變該振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備的總諧振分力；即改變兩個(gè)補(bǔ)償裝置的總分力和它們之間的相位差。這樣，就可以在該設(shè)備運(yùn)行時(shí)調(diào)整其在改變工作條件期間所提供的對振動(dòng)條件的補(bǔ)償，所述工作條件的變化包括船舶的載荷及航速變化，以及天氣條件和水深的變化。此外，還可以僅使用兩個(gè)補(bǔ)償裝置中的一個(gè)，從而降低能耗或是在一個(gè)補(bǔ)償裝置停止工作時(shí)提供額外的安全保障。另外，采用各自由至少一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的兩個(gè)小型補(bǔ)償裝置，可以降低相對采用一個(gè)大型補(bǔ)償裝置所必須的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。后者對于由兩個(gè)在同一垂直平面上轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)體組成的補(bǔ)償裝置來說特別重要，因?yàn)槠淦馁|(zhì)量在起動(dòng)過程中以及在該補(bǔ)償裝置的運(yùn)行期間必須提升。
根據(jù)本發(fā)明，所述第一補(bǔ)償裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)體可以由一個(gè)第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，而且通過第一傳動(dòng)裝置相互連接在一起，以便相向轉(zhuǎn)動(dòng)。第二補(bǔ)償裝置的轉(zhuǎn)體可以由一個(gè)第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，而且通過第二傳動(dòng)裝置相互連接在一起，以便相向轉(zhuǎn)動(dòng)。
此外，根據(jù)本發(fā)明，每個(gè)補(bǔ)償裝置的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體之間的傳動(dòng)裝置可包括一個(gè)可脫開的連接機(jī)構(gòu)，使兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體之間可彼此相對轉(zhuǎn)動(dòng)，以改變彼此間的相對位置。每個(gè)補(bǔ)償裝置的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體間相對位置的變化，會(huì)導(dǎo)致上述諧振分力的方向變化。因此，無須轉(zhuǎn)動(dòng)整個(gè)振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備即可改變其合成諧振分力的方向。
另外，所述可脫開的連接機(jī)構(gòu)，根據(jù)本發(fā)明可由一個(gè)可脫開的連接頭組成，該連接頭在工作期間即可被脫開。本發(fā)明的這一實(shí)施方案特別有利于在工作期間改變所述振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備合成分力的方向。因此，當(dāng)所述轉(zhuǎn)動(dòng)體在垂直平面上轉(zhuǎn)動(dòng)，即繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可以使轉(zhuǎn)動(dòng)體在一種位置上起動(dòng)該振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備，此時(shí)產(chǎn)生一個(gè)水平的合成分力，而且起動(dòng)轉(zhuǎn)矩很低，隨后將所述轉(zhuǎn)動(dòng)體移動(dòng)到與需要補(bǔ)償?shù)姆较蛳鄳?yīng)的位置，例如垂直位置上。
再者，第一補(bǔ)償裝置的每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體和第二補(bǔ)償裝置的每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體可以分別由相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。這樣，可以在所述振動(dòng)補(bǔ)償裝置運(yùn)行期間改變兩個(gè)補(bǔ)償裝置中每一個(gè)的分力方向，以及兩個(gè)補(bǔ)償裝置的分力之間的相位差，從而可以在工作期間改變所述振動(dòng)補(bǔ)償裝置的合成諧振分力的方向和大小。
而且，根據(jù)本發(fā)明，兩個(gè)補(bǔ)償裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)體可具有相同的偏心質(zhì)量，其作用是，可以無級(jí)變速的方式在0與4倍于每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體所提供的力的范圍內(nèi)調(diào)整合成諧變分力。就此而言，如果轉(zhuǎn)動(dòng)體的形狀相同，則特別有利于生產(chǎn)。
另外，根據(jù)本發(fā)明，所述兩個(gè)補(bǔ)償裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)體可以設(shè)置在一個(gè)共用殼體內(nèi)。該方案被視為能使一種振動(dòng)補(bǔ)償裝置盡可能緊湊的最佳方案。
還有，根據(jù)本發(fā)明可將轉(zhuǎn)動(dòng)體的軸線這樣設(shè)置當(dāng)從軸線方向看去時(shí)它們形成一個(gè)平行四邊形的四個(gè)角。本發(fā)明的這一方案可以實(shí)現(xiàn)一種特別緊湊的振動(dòng)補(bǔ)償裝置，特別是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的補(bǔ)償裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)體被軸向偏置成使對角設(shè)置的轉(zhuǎn)動(dòng)體在同一平面上，從而使每個(gè)補(bǔ)償裝置的軸可以有利地以這種方式間隔分布從軸線方向看去，其轉(zhuǎn)動(dòng)體在一個(gè)共同的區(qū)域內(nèi)擺動(dòng)。就此而論，當(dāng)不在同一平面上的兩個(gè)補(bǔ)償裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)體也被設(shè)置成在共同的區(qū)域內(nèi)擺動(dòng)時(shí)，可以使該設(shè)備進(jìn)一步緊湊化。然而，在后一種情形中，必須保證對角設(shè)置的轉(zhuǎn)動(dòng)體不在同一區(qū)域內(nèi)擺動(dòng)。
最后，根據(jù)本發(fā)明的每一補(bǔ)償裝置可以包括一個(gè)用于至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)體的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的傳感器，該傳感器連續(xù)監(jiān)測由所述驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)體的位置和轉(zhuǎn)速(rpm)，還有一個(gè)用于連續(xù)監(jiān)測所述至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)或由該電機(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)體的轉(zhuǎn)速的速度傳感器。
附圖簡述下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做詳細(xì)說明。其中

圖1是本發(fā)明振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備的一種實(shí)施方案的頂視圖，該設(shè)備有四個(gè)相同的轉(zhuǎn)動(dòng)體；圖2是沿圖1中A-A線的截面圖；圖3是所述轉(zhuǎn)動(dòng)體的原始位置的頂視圖；圖4表示在圖1、2和3中所示振動(dòng)補(bǔ)償裝置的力向上每一轉(zhuǎn)動(dòng)體的分力變化，從圖1和3中看，所述力的方向是豎直的；圖5表示該振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備的合成分力，此時(shí)，該設(shè)備如圖3所示般地能產(chǎn)生最大的力；
圖6表示該振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備的合成分力，此時(shí)，該設(shè)備如圖1和2所示般地產(chǎn)生一半的力；圖7表示該振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備以一個(gè)相位移進(jìn)行的合成力的變化；圖8是該振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備的一個(gè)頂視圖，此時(shí)，它能夠產(chǎn)生一個(gè)相對豎直方向位移了30°的合成力；圖9是本發(fā)明用于補(bǔ)償由船舶發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng)的振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備的示意圖；圖10是本發(fā)明振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備第二實(shí)施方案的頂視圖，該設(shè)備有四個(gè)相同的轉(zhuǎn)動(dòng)體；以及圖11是沿圖10中B-B線的截面圖。
實(shí)施本發(fā)明的最佳方式在圖1、2和3中所示的本發(fā)明振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備的實(shí)施方案，包括一個(gè)外殼1，外殼1具有一個(gè)筒形壁2、一個(gè)上端壁3、一個(gè)下端壁4和一個(gè)中間壁5。端壁3和4由以其中心線形式示出的螺釘6固定在筒形壁上。在上端壁3與中間壁5之間形成一個(gè)上部腔室7，通向該腔室的入口為設(shè)在筒形壁2上的通孔8和11。孔8和11可以由蓋9和12封閉。在中間壁5與下端壁4之間形成一個(gè)下腔室10。
下端壁4包括一個(gè)外部凹槽13，由一個(gè)下蓋14蓋著，以便形成一個(gè)潤滑劑腔15，潤滑劑從這里經(jīng)由未示出的潤滑劑導(dǎo)管提供給所述振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備的軸承和大齒輪。最后，下端壁4形成一個(gè)凸緣16，其上設(shè)有以它的中心線形式示出的安裝孔17，用于把振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備固定在一個(gè)底座上。
四根軸18、19、20、21被設(shè)置在外殼1里面，從軸線方向看去，這些軸的軸線位于一個(gè)平行四邊形的四角。對角設(shè)置的軸18、20分別由安裝在上端壁3和中間壁5上的軸承支承著。其余兩個(gè)對角設(shè)置的軸19、21分別由安裝在中間壁5和下端壁4上的軸承支承著。轉(zhuǎn)動(dòng)體22、23、24、25分別安裝在軸18、19、20、21上，從軸線方向看去，這些轉(zhuǎn)動(dòng)體大致為一圓的扇形，因此具有一偏置的質(zhì)量中心。
軸18、19、20、21和安裝在其上的轉(zhuǎn)動(dòng)體22、23、24、25還以這種方式設(shè)置在外殼1里對角安裝的上軸18、20相間設(shè)置，使其上所安裝的轉(zhuǎn)動(dòng)體在同一平面上轉(zhuǎn)動(dòng)，但是不在同一區(qū)域內(nèi)擺動(dòng)。然而，兩個(gè)補(bǔ)償裝置的裝有在不同平面上轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)體的軸18，19；21，20設(shè)置得如此接近，以致在轉(zhuǎn)動(dòng)期間轉(zhuǎn)動(dòng)體22，23；24，25在同一區(qū)域內(nèi)擺動(dòng)。相應(yīng)地，一個(gè)補(bǔ)償裝置的上軸18，20安裝成與另一個(gè)補(bǔ)償裝置的下軸19、21如此接近，以致一個(gè)補(bǔ)償裝置的上轉(zhuǎn)動(dòng)體22、24與另一個(gè)補(bǔ)償裝置的下轉(zhuǎn)動(dòng)體在同一區(qū)域內(nèi)擺動(dòng)。這樣制成的振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備極為緊湊，當(dāng)該振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備的力向改變時(shí)，安裝該設(shè)備的底座不會(huì)承受進(jìn)一步的轉(zhuǎn)矩。
每根上軸18、20都延伸通過上端壁3，并包括一個(gè)突出的軸端26，在軸端上安裝有圓盤27、28。兩個(gè)變速電動(dòng)機(jī)29、30，如伺服電動(dòng)機(jī)被安裝在外殼的外側(cè)。一個(gè)電機(jī)29通過安裝在其輸出軸上的圓盤31和齒形帶33驅(qū)動(dòng)軸18軸端26上的圓盤27。相應(yīng)地，另一個(gè)電機(jī)30通過安裝在其軸端上的圓盤32和齒形帶34驅(qū)動(dòng)圓盤28以及軸20。電機(jī)29、30與上軸18、20之間的驅(qū)動(dòng)連接機(jī)構(gòu)由擋板56、57防護(hù)。
每根下軸19、21通過中間壁5略微伸進(jìn)上腔室7。齒輪36被安裝在位于上腔室里的軸端35上。齒輪36與安裝在每根上軸18、20上的配對齒輪37嚙合，配對齒輪位于相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)體22、24與中間壁5之間。安裝在伸到上腔室里的下軸19、21的軸端35上的齒輪36是可脫開的設(shè)置的，以便可以脫開進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。所示實(shí)施方案的齒輪36可相對軸端35轉(zhuǎn)動(dòng)，這種轉(zhuǎn)動(dòng)是通過經(jīng)通路38向齒輪36在相應(yīng)軸端35上的安裝部位輸送加壓液體而實(shí)現(xiàn)的。不過，可脫開的齒輪36可通過多種不同的軸/轂連接機(jī)構(gòu)進(jìn)行安裝，例如錐形摩擦連接機(jī)構(gòu)或其它可快速脫開軸和安裝在軸上的齒輪間的連接的其它連接裝置。最好把可以遙控的可脫開的連接機(jī)構(gòu)用在齒輪36與軸端35之間。該可脫開的連接機(jī)構(gòu)39在圖2中用虛線表示。
第一補(bǔ)償裝置由被一臺(tái)電機(jī)29驅(qū)動(dòng)的上轉(zhuǎn)動(dòng)體22和通過齒輪連接機(jī)構(gòu)被反方向驅(qū)動(dòng)的下轉(zhuǎn)動(dòng)體23組成。相應(yīng)地，第二補(bǔ)償裝置由被另一臺(tái)電機(jī)30驅(qū)動(dòng)的另一個(gè)上轉(zhuǎn)動(dòng)體24和通過齒輪連接機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的另一個(gè)下轉(zhuǎn)動(dòng)體25組成。從圖1中看，每一補(bǔ)償裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)體在豎直方向產(chǎn)生一個(gè)諧變分力，所述分力在-1/4Fc與+1/4Fc之間變化，其中，F(xiàn)c是該振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備的最大總分力。后者如圖4所示，其中，圖3所示的轉(zhuǎn)動(dòng)體位置被當(dāng)作原始位置，因此，所述轉(zhuǎn)動(dòng)體在0°、π和2π時(shí)不產(chǎn)生豎直方向的分力。相應(yīng)地，圖5表示所述振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備最大合成分力Fc的變化，即，此時(shí)兩個(gè)補(bǔ)償裝置被調(diào)整到如圖3所示的能同時(shí)產(chǎn)生最大的力的狀態(tài)。就此而言，應(yīng)當(dāng)指出的是圖1和2所示的振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備不能產(chǎn)生最大的力，而只能產(chǎn)生一半的力，因?yàn)檠a(bǔ)償裝置之一，即包括轉(zhuǎn)動(dòng)體22和23的補(bǔ)償裝置相對圖3中的原始位置位移了-60°，而在圖3所示的原始位置上所述振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備能產(chǎn)生其最大的合成力，同時(shí)，包括轉(zhuǎn)動(dòng)體24和25的另一個(gè)補(bǔ)償裝置相對所述原始位置位移了+60°。后者如圖6所示，其中，包括轉(zhuǎn)動(dòng)體22和23的補(bǔ)償裝置的分力用虛線表示，包括轉(zhuǎn)動(dòng)體24和25的補(bǔ)償裝置的分力用虛點(diǎn)線表示，而合成分力用實(shí)線表示。
最后，在外殼1的筒形壁2里安裝有四個(gè)傳感器40、41、42、43，這些傳感器監(jiān)測轉(zhuǎn)動(dòng)體上的一個(gè)點(diǎn)的通過。這些點(diǎn)是沿通過其偏置的質(zhì)量中心的徑向線擰入轉(zhuǎn)動(dòng)體螺釘?shù)尼旑^50、51、52、53。在這種情況下，一個(gè)補(bǔ)償裝置的傳感器40、41被這樣設(shè)置，以便指示轉(zhuǎn)動(dòng)體22、23從圖3所示的原始位置轉(zhuǎn)動(dòng)3/2π；而另一個(gè)補(bǔ)償裝置的傳感器42、43被這樣設(shè)置，以便指示轉(zhuǎn)動(dòng)體24、25從所述原始位置轉(zhuǎn)動(dòng)π/2。
為了改變所述振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備的合成分力相對圖1和3所示方向的力向，安裝在兩根下軸19、21上的齒輪36被經(jīng)由其通路3 8輸送至其安裝處的加壓流體脫開。隨后，兩根上軸18、20轉(zhuǎn)動(dòng)相當(dāng)于兩倍的需要改變方向的角，下軸19、21的齒輪36被再次固定。圖8表示轉(zhuǎn)動(dòng)體在一最大合成分力處的位置，此時(shí)，后者已相對其在圖1和3中的方向改變了+30°。力向的改變，會(huì)導(dǎo)致所述點(diǎn)在所述振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備周期中的同步變化，此時(shí)，當(dāng)從所述力的方向看上去時(shí)所述傳感器監(jiān)測轉(zhuǎn)動(dòng)體上螺釘頭的通過。因此，在每個(gè)補(bǔ)償裝置上，轉(zhuǎn)動(dòng)體23、25之一上的釘頭51、53相應(yīng)于力向的角度變化遲一定的轉(zhuǎn)角通過傳感器41、43，而其它轉(zhuǎn)動(dòng)體22、24上的釘頭50、52則早相同的轉(zhuǎn)角通過傳感器40、42。在力向改變以后，通過改變兩個(gè)補(bǔ)償裝置間的相位可以改變合成力的大小，正如在上文中所述。
參見圖9，將對本發(fā)明的振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備的控制和調(diào)整作更為詳細(xì)的說明，該實(shí)施例中的振動(dòng)補(bǔ)償裝置被用于抵消由船舶上的主發(fā)動(dòng)機(jī)或該船舶甲板上的其它激勵(lì)源所產(chǎn)生的振動(dòng)。
傳感器45連續(xù)監(jiān)測主發(fā)動(dòng)機(jī)主軸47上的一個(gè)原始位置以及該軸的轉(zhuǎn)速。原始位置通常是指在發(fā)動(dòng)機(jī)46的主軸47上測出的第一個(gè)汽缸的上部位置。主發(fā)動(dòng)機(jī)46的速度也是通過一個(gè)速度傳感器(脈沖群/傳感器)48連續(xù)監(jiān)測的。通過一個(gè)控制和同步裝置49連續(xù)監(jiān)測所述原始位置的位置和速度。另外，該控制和同步裝置49通過速度傳感器54、55連續(xù)監(jiān)測第一補(bǔ)償裝置的電機(jī)29和第二補(bǔ)償裝置的電機(jī)30的速度，并通過傳感器40、41、42、43監(jiān)測四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體的位置和轉(zhuǎn)速。而且，該控制和同步裝置還提供待補(bǔ)償?shù)募?lì)源與發(fā)動(dòng)機(jī)主軸上的原始位置之間的相位差的數(shù)據(jù)。
在所述控制和同步裝置49中將測得的發(fā)動(dòng)機(jī)主軸47的信號(hào)與反映伺服電機(jī)29和30的速度的信號(hào)進(jìn)行比較，并與來自傳感器40、41、42、43的、反映該振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備的位置和轉(zhuǎn)速的信號(hào)進(jìn)行比較?；诤笠环N比較，對補(bǔ)償裝置的電機(jī)29、30的轉(zhuǎn)速連續(xù)進(jìn)行調(diào)整，以使所述振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備以所需的相角與主發(fā)動(dòng)機(jī)以至激勵(lì)源同步運(yùn)行，而且提供補(bǔ)償由所述激勵(lì)源隨時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)所需的補(bǔ)償力。
當(dāng)需要改變力的大小時(shí)，一個(gè)補(bǔ)償裝置的同步被改變一相應(yīng)的正角，而另一個(gè)補(bǔ)償裝置的同步被改變一相應(yīng)的伏角，正如上文中結(jié)合圖1、3和6進(jìn)行說明時(shí)所述。上述力的大小既可根據(jù)預(yù)先在控制和同步裝置49中編碼的數(shù)據(jù)改變，又可根據(jù)從一個(gè)振動(dòng)測量裝置(例如一個(gè)加速表)傳遞給所述控制和同步裝置49的信號(hào)加以改變。假如所述力的大小是以上述方式改變，則力的大小變化與該力和發(fā)動(dòng)機(jī)上的原始位置之間的相角變化無關(guān)。當(dāng)然，也可以僅通過改變一個(gè)補(bǔ)償裝置相對所述原始位置的同步來改變力的大小。因此，通過使一個(gè)補(bǔ)償裝置相對所述原始位置的同步改變120°，而不改變另一個(gè)補(bǔ)償裝置的位置也可以獲得半力。其結(jié)果是，所述振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備的力和主發(fā)動(dòng)機(jī)的原始位置發(fā)生相位移，所述相位移相當(dāng)于所述補(bǔ)償裝置的同步相對所述原始位置改變的角度的一半，即60°。當(dāng)把該方法用于改變所述力的大小時(shí)，有關(guān)該振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備的力與發(fā)動(dòng)機(jī)原始位置之間的改變的相角的數(shù)據(jù)被或是將被輸入所述控制和同步裝置49。
當(dāng)改變所述相角時(shí)，兩個(gè)補(bǔ)償裝置的同步都根據(jù)所需要的相角作出改變。因此，圖7表示所述振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備相對于主發(fā)動(dòng)機(jī)的相角增加了+60°。相角的改變既可以根據(jù)預(yù)先編入控制和同步裝置49里的數(shù)據(jù)進(jìn)行，又可根據(jù)從一個(gè)振動(dòng)測量裝置傳送到控制和同步裝置49里的信號(hào)進(jìn)行。
當(dāng)如結(jié)合圖8所作的說明改變力向時(shí)，在相應(yīng)的實(shí)施例中，相角也同時(shí)相應(yīng)地改變+30°。在力向改變之后，以與改變力向相同的方法調(diào)整力的大小和相位，但此時(shí)相對于力向改變+30°。
在圖10和11中所示的本發(fā)明振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備的實(shí)施例包括一個(gè)外殼101，該外殼有一個(gè)筒形壁102、一個(gè)上端壁103和一個(gè)下端壁104。上端壁103用以其中心線示出的螺釘106固定在所述筒形壁上。下端壁104包括一個(gè)外部凹槽113，其上蓋有一個(gè)底蓋114，以形成一個(gè)潤滑劑腔115。下端壁104還包括一個(gè)凸緣116，其上設(shè)有用中心線示出的安裝孔117，用于把所述振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備安裝在一個(gè)底座上。
在外殼1里面設(shè)有四根軸118、119、120、121，從軸線方向看上去，這些軸的軸線158、159、160、161位于一個(gè)矩形的四角。每根軸都由設(shè)在上端壁103和下端壁104上的軸承支承著，轉(zhuǎn)動(dòng)體122、123、124、125分別被安裝在軸118、119、120、121上，從軸線方向看，這些轉(zhuǎn)動(dòng)體大致為一圓扇形，因此具有一偏置的質(zhì)量中心。軸118、119、120、121和安裝在這些軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)體122、123、124、125還以這樣的方式設(shè)置，以使一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體在轉(zhuǎn)動(dòng)期間的擺動(dòng)區(qū)域不同于另一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體在轉(zhuǎn)動(dòng)期間的擺動(dòng)區(qū)域。
每根軸118、119、120、121都延伸通過上端壁103，并包括一個(gè)突出的軸端126，在軸端上安裝一個(gè)圓盤127。將四個(gè)變速電機(jī)128、129、130、131，如伺服電機(jī)安裝在外殼101外面。每個(gè)電機(jī)通過安裝在其輸出軸端上的圓盤132和齒形帶133驅(qū)動(dòng)分別安裝在軸118、119、120、121的軸端126上的圓盤127。電機(jī)128、129、130、131和軸118、119、120、121之間的驅(qū)動(dòng)連接機(jī)構(gòu)由擋板156防護(hù)起來。
轉(zhuǎn)動(dòng)體122和123被電機(jī)128和129以相同的轉(zhuǎn)速反向驅(qū)動(dòng)，并組成第一補(bǔ)償裝置。相應(yīng)地，轉(zhuǎn)動(dòng)體125和124被電機(jī)131和130以相同的轉(zhuǎn)速反向驅(qū)動(dòng)，并組成第二補(bǔ)償裝置。如結(jié)合圖1-9所作的說明，在圖10中每個(gè)補(bǔ)償裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)體都在豎直方向上產(chǎn)生一個(gè)諧變分力，該分力在-1/4Fc和+1/4Fc之間變化，其中，F(xiàn)c是所述振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備的最大總分力。而且，還應(yīng)當(dāng)指出的是，在圖10和11中所示的振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備所處的狀態(tài)相應(yīng)于圖1和2中所示振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備的狀態(tài)，即能產(chǎn)生一半的力的狀態(tài)，因?yàn)榫哂修D(zhuǎn)動(dòng)體122和123的第一補(bǔ)償裝置相對圖3所示的原始位置位移-60°，而具有轉(zhuǎn)動(dòng)體124和125的第二補(bǔ)償裝置相對上述原始位置位移+60°。
最后，在外殼101上端壁103里安裝有四個(gè)傳感器140、141、142、143，這些傳感器監(jiān)測轉(zhuǎn)動(dòng)體上的一個(gè)點(diǎn)的通過。所述的點(diǎn)是沿通過轉(zhuǎn)動(dòng)體偏置的質(zhì)量中心的一條徑向線軸向擰入該轉(zhuǎn)動(dòng)體的螺釘?shù)尼旑^150、151、152、153。在這種情況下，具有轉(zhuǎn)動(dòng)體122、123的第一補(bǔ)償裝置的傳感器140、141被設(shè)置成能指示轉(zhuǎn)動(dòng)體122、123從圖3所示的原始位置轉(zhuǎn)動(dòng)3/2π，而具有轉(zhuǎn)動(dòng)體124、125的第二補(bǔ)償裝置的傳感器142、143被這樣設(shè)置，以便指示轉(zhuǎn)動(dòng)體124、125從所述原始位置轉(zhuǎn)動(dòng)π/2。另外，為每個(gè)電機(jī)128、129、130、131配備一個(gè)速度傳感器164、165、166、167，以便連續(xù)地監(jiān)測相關(guān)電機(jī)的速度，以及由這些電機(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)體122、123、124、125的速度。如結(jié)合圖9所述，所述轉(zhuǎn)動(dòng)體的位置和速度是由控制和同步裝置49連續(xù)監(jiān)測的。
合成分力的大小的改變是按照上文所述的方法，通過改變具有轉(zhuǎn)動(dòng)體122和123的第一補(bǔ)償裝置與具有轉(zhuǎn)動(dòng)體124和125的第二補(bǔ)償裝置之間的相位差而實(shí)現(xiàn)的。通過以下述方式改變第一補(bǔ)償裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)體122、123之間的相位差，可以改變所述振動(dòng)補(bǔ)償裝置的合成分力相對于圖10和11所示力向的方向位于轉(zhuǎn)動(dòng)體122上的螺釘頭150較早地以與期望的力向變化角度相當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)角通過傳感器141，而位于轉(zhuǎn)動(dòng)體123上的螺釘頭151較晚地以與期望的力向變化角度相當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)角通過傳感器141。相應(yīng)地，第二補(bǔ)償裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)體124和125之間的相位差以下述方式改變位于轉(zhuǎn)動(dòng)體124上的螺釘頭152較早地以與期望的力向變化角度相當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)角通過傳感器142，而位于轉(zhuǎn)動(dòng)體125上的螺釘頭153較晚地以與期望的力向變化角度相當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)角通過傳感器143。在圖10中順時(shí)針方向的力向變化是正的。因此，當(dāng)力向要相對圖10的豎直方向改變30°時(shí)，兩個(gè)補(bǔ)償裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)體之間的相位差以上述方式改變30°。在實(shí)踐中，后者是簡單地將有關(guān)轉(zhuǎn)動(dòng)體的轉(zhuǎn)動(dòng)速度加快和減慢，直至獲得所需的相位移而實(shí)現(xiàn)的。因此，可以在所述振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備運(yùn)行期間改變該設(shè)備的合成諧振分力的大小和方向。
通過所述控制和同步裝置49控制與一個(gè)激勵(lì)源相關(guān)的振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備，詳情參見對圖9所作的說明，圖9為圖1-8所示的振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備。
在不超出本發(fā)明范圍的前提下，可從很多方面對本發(fā)明加以改變。因此，可將轉(zhuǎn)動(dòng)體的軸線并排設(shè)置在同一平面上，而不是分布在一個(gè)平行四邊形的四角上。另外，所述轉(zhuǎn)動(dòng)體的軸線可以同軸設(shè)置。而且，所述振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備的轉(zhuǎn)動(dòng)體還可以繞水平軸線或傾斜軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，而不是繞豎直軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。最后，所述補(bǔ)償裝置可以安裝在不同外殼內(nèi)而不是同一外殼內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于抵消由一個(gè)激勵(lì)源發(fā)出的諧振動(dòng)，如由船舶發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng)的振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備，該設(shè)備包括一個(gè)具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體(22，23；122，123)的第一補(bǔ)償裝置，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體具有相同的偏心質(zhì)量，并以相同的轉(zhuǎn)速(rpm)繞相互平行的軸線相向轉(zhuǎn)動(dòng)，以便在一個(gè)方向產(chǎn)生一個(gè)諧變分力；該設(shè)備還包括一個(gè)同樣具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體(24，25；124，125)的第二補(bǔ)償裝置，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體具有相同的偏心質(zhì)量，并以與第一補(bǔ)償裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)體(22，23)相同的轉(zhuǎn)速繞平行于第一補(bǔ)償裝置的軸線的軸線相向轉(zhuǎn)動(dòng)，以便在平行于上述第一諧變分力的方向上產(chǎn)生一個(gè)第二諧變分力，其特征在于，所述第一補(bǔ)償裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)體(22，23；122，123)是由至少一個(gè)第一無級(jí)變速驅(qū)動(dòng)電機(jī)(29；128，129)驅(qū)動(dòng)，第二補(bǔ)償裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)體(24，25；124，125)是由至少一個(gè)第二無級(jí)變速驅(qū)動(dòng)電機(jī)(30；130，131)驅(qū)動(dòng)；所述振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備還包括一個(gè)控制和同步裝置(49)，用于控制所述補(bǔ)償裝置的驅(qū)動(dòng)電機(jī)(29，30；128，129，130，131)，以使轉(zhuǎn)動(dòng)體的轉(zhuǎn)速為所述激勵(lì)源頻率的倍數(shù)。
2.如權(quán)利要求1的振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備，其特征在于，所述第一補(bǔ)償裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)體(22，23)是由一臺(tái)第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)(29)驅(qū)動(dòng)，并由第一傳動(dòng)裝置(36，37)相互連接在一起進(jìn)行相向轉(zhuǎn)動(dòng)；所述第二補(bǔ)償裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)體(24，25)是由一臺(tái)第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)(30)驅(qū)動(dòng)，并由第二傳動(dòng)裝置(36，37)相互連接在一起進(jìn)行相向轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.如權(quán)利要求2的振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備，其特征在于，每個(gè)補(bǔ)償裝置的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體(22，23，24，25)之間的所述傳動(dòng)裝置(36，37)包括一個(gè)可脫開的連接機(jī)構(gòu)，使兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體可彼此相對轉(zhuǎn)動(dòng)，以便改變其相互位置。
4.如權(quán)利要求3的振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備，其特征在于，所述可脫開的連接機(jī)構(gòu)是一個(gè)可脫開的連接頭(39)，可在所述設(shè)備運(yùn)行時(shí)通過遙控方式將其脫開。
5.如權(quán)利要求1的振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備，其特征在于，所述第一補(bǔ)償裝置的每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體(122，123)和第二補(bǔ)償裝置的每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體(124，125)分別由相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)(128，129，130，131)驅(qū)動(dòng)。
6.如上述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或幾項(xiàng)所述的振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備，其特征在于，所述兩個(gè)補(bǔ)償裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)體(22，23，24，25；122，123，124，125)具有相同的偏心質(zhì)量。
7.如上述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或幾項(xiàng)所述的振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備，其特征在于，所述兩個(gè)補(bǔ)償裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)體(22，23，24，25；122，123，124，125)被安裝在同一外殼(1；101)里。
8.如上述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或幾項(xiàng)所述的振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動(dòng)體(22，23，24，25；122，123，124，125)的軸線(58，59，60，61；158，159，160，161)是這樣設(shè)置的，從軸線方向看去，其構(gòu)成一個(gè)平行四邊形的四角。
9.如權(quán)利要求8的振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備，其特征在于，每個(gè)補(bǔ)償裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)體是以這種方式軸向偏置的，對角設(shè)置的轉(zhuǎn)動(dòng)體(22，24；23，25)被安裝在同一平面上，而且每個(gè)補(bǔ)償裝置的軸線(58，59；60，61)間隔設(shè)置，以便從軸線方向看去其轉(zhuǎn)動(dòng)體(22，23；24，25)在同一區(qū)域內(nèi)擺動(dòng)。
10.如上述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或幾項(xiàng)所述的振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備，其特征在于，每個(gè)補(bǔ)償裝置(22，23；24，25；122，123；124，125)包括一個(gè)分別用于驅(qū)動(dòng)所述振動(dòng)補(bǔ)償裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)體的驅(qū)動(dòng)電機(jī)(29，30；128，129，130，131)的傳感器(40，41，42，43；140，141，142，143)，所述傳感器監(jiān)測由所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)體的位置和轉(zhuǎn)速(rpm)，每個(gè)補(bǔ)償裝置還包括一個(gè)速度傳感器(54，55；164；165，166，167)，用于連續(xù)監(jiān)測至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)或由其驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)體的速度。
全文摘要
一種用于抵消由一個(gè)激勵(lì)源發(fā)出的諧振動(dòng)的振動(dòng)補(bǔ)償設(shè)備，包括一個(gè)第一補(bǔ)償裝置，該裝置具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體(22，23)，這兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體以相同的轉(zhuǎn)速(rpm)相向轉(zhuǎn)動(dòng)，以便在一個(gè)方向上產(chǎn)生第一諧變分力。該設(shè)備還包括由兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體(24，25)組成的第二補(bǔ)償裝置，這兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)體繞與第一補(bǔ)償裝置的軸平行的軸相向轉(zhuǎn)動(dòng)，以便在與平行于上述第一諧變分力的方向上產(chǎn)生第二諧變分力。第一補(bǔ)償裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)體(22，23)和第二補(bǔ)償裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)體(24，25)是由不同的無級(jí)變速驅(qū)動(dòng)電機(jī)(29，30)驅(qū)動(dòng)的。由一個(gè)控制和同步裝置操縱所述補(bǔ)償裝置的驅(qū)動(dòng)電機(jī)(29，30)，以使上述轉(zhuǎn)動(dòng)體以激勵(lì)源頻率倍數(shù)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。
文檔編號(hào)B63H21/30GK1156498SQ95194740
公開日1997年8月6日 申請日期1995年8月22日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月24日
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