本发明公开了一种转子的剪切阻尼减振器及其系统，其中，该减振系统包括直流电源，直流电源与减振器铁芯上的励磁线圈相连用来调节励磁线圈的电流大小；减振器安装在实验台上，由壳体内的磁流体给振动的受力片提供剪切阻尼；电机的输出轴通过联轴器与转轴的一端相连，转轴的另一端穿过T型支架中心的通孔，转轴上在水平和垂直两个方向分别安装有电涡流传感器，两个电涡流传感器采集的振动位移信号经过调理单元和数据采集单元传输到电脑。本发明利用磁流体的剪切屈服应力大、电源电压低及良好的温度稳定性等特点将其作为转轴的振动阻尼，可以运用在机械系统转子减振领域，有效降低转子的振动幅度从而减弱振动带来的危害，延长机器使用寿命。
1.一种转子的剪切阻尼减振器，其特征在于：包括均呈工字型的下承力板(1)和上承力板(4)，以及对称设置在该下承力板(1)和上承力板(4)两侧的第一侧板(2)和第二侧板(3)，上承力板(4)位于下承力板(1)的正上方，第一侧板(2)和第二侧板(3)的中心各开设有一个方形通孔，上承力板(4)的中心开设有一个方形通孔；第二对铁芯(8)设置在下承力板(1)的上端面上，该第二对铁芯(8)包括两个对称设置的U型铁芯，两个U型铁芯的两个端面之间各设置有一个壳体(10)，该壳体(10)为一端开口的空心长方体；T型支架(5)设置在上承力板(4)与第二对铁芯(8)之间，该T型支架(5)的中心开设有用于穿过转轴的通孔，T型支架(5)横向的两个伸出端分别位于第一侧板(2)和第二侧板(3)中心的方形通孔内，T型支架(5)纵向的伸出端穿过上承力板(4)中心的方形通孔，横梁(6)设置在T型支架(5)纵向的伸出端的端面上；第一对铁芯(7)设置在上承力板(4)的上端面上，该第一对铁芯(7)包括两个对称设置的U型铁芯，两个U型铁芯的两个端面之间各设置有一个壳体(10)；两个受力片(9)的一端分别与T型支架(5)横向的两个伸出端相连，该两个受力片(9)的另一端分别伸入第二对铁芯(8)中间的两个壳体(10)内；另外两个受力片(9)的一端分别与横梁(6)的两端相连，该两个受力片(9)的另一端分别伸入第一对铁芯(7)中间的两个壳体(10)内，且四个受力片(9)相对应的四个壳体(10)内均填充有磁流体，第一对铁芯(7)和第二对铁芯(8)上均缠绕有励磁线圈。
2.根据权利要求1所述的一种转子的剪切阻尼减振器，其特征在于：下承力板(1)的底端开设有用于将其定位在实验台上的方形槽(101)。
3.根据权利要求2所述的一种转子的剪切阻尼减振器，其特征在于：下承力板(1)采用实验台上的定位块卡在方形槽(101)定位并通过螺栓固定在实验台上。
4.根据权利要求1所述的一种转子的剪切阻尼减振器，其特征在于：壳体(10)的材质为有机玻璃，由两个半壳体粘接而成，其一端开口，便于注入磁流体。
5.根据权利要求1所述的一种转子的剪切阻尼减振器，其特征在于：上承力板(4)由铝板制成。
6.根据权利要求1所述的一种转子的剪切阻尼减振器，其特征在于：T型支架(5)中心的通孔为阶梯孔，该阶梯孔内设置有深沟球轴承，并通过盖板(11)将该深沟球轴承封闭至T型支架(5)中心的阶梯孔内，使用时，深沟球轴承的内圈套在转轴上。
7.根据权利要求1所述的一种转子的剪切阻尼减振器，其特征在于：采用饱和磁场强度为200G，动力粘度为4000CP的磁流体。
8.根据权利要求1所述的一种转子的剪切阻尼减振器，其特征在于：励磁线圈直径为
9.一种转子的剪切阻尼减振系统，其特征在于，该减振系统采用权利要求1至8中任一项所述的减振器，包括直流电源，直流电源与减振器铁芯上的励磁线圈相连用来调节励磁线圈的电流大小，从而调节阻力的大小；减振器安装在实验台上，由壳体(10)内的磁流体给振动的受力片(9)提供剪切阻尼；调速箱用来改变电机的转速，电机的输出轴通过联轴器与转轴的一端相连，转轴的另一端穿过T型支架(5)中心的通孔，转轴上在水平和垂直两个方向分别安装有电涡流传感器，两个电涡流传感器采集的振动位移信号经过调理单元和数据采集单元传输到电脑。
一种转子的剪切阻尼减振器及其系统
技术领域：
[0001] 本发明属于机械系统转子减振技术领域，具体涉及一种转子的剪切阻尼减振器及其系统，其基于磁流体的流变特性，通过给转子施加额外阻尼的办法来降低转子的振动。背景技术：
[0002] 旋转机械是指汽轮机、燃气轮机、发电机、电动机等机械设备。它的主要构成部件有转子、支撑转子的轴承、定子或机器壳体、联轴器等。由于旋转机械的结构及其零部件的加工和安装方面的缺陷，使机器在运行过程中容易引起振动。
[0003] 振动带来的巨大危害对国民生产产生了很大的负面影响。对设备的危害主要有动静部分发生摩擦，在较大的振动下极易造成动静部分摩擦，由此不但直接造成动静部件的损坏，而且当汽封间隙大后增大了转子轴向推力，引起推力轴瓦温度升高，甚至会发生推力轴瓦损坏事故。由于振动，使某些部件产生过大的动应力，从而导致疲劳损坏使得某些紧固件发生断裂和松脱。过大振动使轴承座地脚螺栓断裂和某些零件发生松动而脱落，失去原有的功能，从而导致机组发生事故。
[0004] 针对不同机器的减振方法种类繁多。磁流体由于其剪切屈服应力大、电源电压低及良好的温度稳定性等特点，在减振方面的应用前景吸引了广泛地注意。目前常见的磁流体减振器容易出现磁流体泄漏、安装过程不易定位等问题。发明内容：
[0005] 本发明的目的针对现有技术存在的缺陷或不足，提供了一种转子的剪切阻尼减振器及其系统，其最大的特点在于施力部件的对称性，便于定位，同时工作介质被盛放在相对于过轴心线的铅垂面和水平面对称的四个不依靠轴支撑的位置上，不会因为振动发生泄漏，消除了在零场情况下磁流体因受到重力对转子运行的不利影响，如造成轴受力弯曲等。
[0006] 为达到上述目的，本发明是通过下述技术方案来实现的：
[0007] 一种转子的剪切阻尼减振器，包括均呈工字型的下承力板和上承力板，以及对称设置在该下承力板和上承力板两侧的第一侧板和第二侧板，上承力板位于下承力板的正上方，第一侧板和第二侧板的中心各开设有一个方形通孔，上承力板的中心开设有一个方形通孔；第二对铁芯设置在下承力板的上端面上，该第二对铁芯包括两个对称设置的U型铁芯，两个U型铁芯的两个端面之间各设置有一个壳体，该壳体为一端开口的空心长方体；T型支架设置在上承力板与第二对铁芯之间，该T型支架的中心开设有用于穿过转轴的通孔，T型支架横向的两个伸出端分别位于第一侧板和第二侧板中心的方形通孔内，T型支架纵向的伸出端穿过上承力板中心的方形通孔，横梁设置在T型支架纵向的伸出端的端面上；第一对铁芯设置在上承力板的上端面上，该第一对铁芯包括两个对称设置的U型铁芯，两个U型铁芯的两个端面之间各设置有一个壳体；两个受力片的一端分别与T型支架横向的两个伸出端相连，该两个受力片的另一端分别伸入第二对铁芯中间的两个壳体内；另外两个受力片的一端分别与横梁的两端相连，该两个受力片的另一端分别伸入第一对铁芯中间的两个壳体内，且四个壳体内均填充有磁流体，第一对铁芯和第二对铁芯上均缠绕有励磁线圈。
[0008] 本发明进一步的改进在于：下承力板的底端开设有用于将其定位在实验台上的方形槽。
[0009] 本发明进一步的改进在于：下承力板采用实验台上的定位块卡在方形槽定位并通过螺栓固定在实验台上。
[0010] 本发明进一步的改进在于：壳体的材质为有机玻璃，由两个半壳体粘接而成，其一端开口，便于注入磁流体。
[0011] 本发明进一步的改进在于：上承力板由铝板制成。
[0012] 本发明进一步的改进在于：T型支架中心的通孔为阶梯孔，该阶梯孔内设置有深沟球轴承，并通过盖板将该深沟球轴承封闭至T型支架中心的阶梯孔内，使用时，深沟球轴承的内圈套在转轴上。
[0013] 本发明进一步的改进在于：采用饱和磁场强度为200G，动力粘度为4000CP的磁流体。
[0014] 本发明进一步的改进在于：励磁线圈直径为0.44mm，绕制匝数为2000匝。
[0015] 一种转子的剪切阻尼减振系统，包括直流电源，直流电源与减振器铁芯上的励磁线圈相连用来调节励磁线圈的电流大小，从而调节阻力的大小；减振器安装在实验台上，由壳体内的磁流体给振动的受力片提供剪切阻尼；调速箱用来改变电机的转速，电机的输出轴通过联轴器与转轴的一端相连，转轴的另一端穿过T型支架中心的通孔，转轴上在水平和垂直两个方向分别安装有电涡流传感器，两个电涡流传感器采集的振动位移信号经过调理单元和数据采集单元传输到电脑。
[0016] 与现有技术相比，本发明具有以下的技术效果：
[0017] 1、整个减振器只有支架和固定在支架上的横梁、受力片通过深沟球轴承与转轴连接，其余的较重零件都有专门的支承部分，由此极大地减小了轴的负荷，避免轴产生变形。
[0018] 2、整个减振器的结构对称，避免了简支梁的出现，加工过程简单快捷，在工作人员进行安装定位时也能有效提高效率，缩短时间。
[0019] 3、减振系统包括直流电源，直流电源与减振器铁芯上的励磁线圈相连用来调节励磁线圈的电流大小，从而调节阻力的大小；减振器安装在实验台上，由壳体内的磁流体给振动的受力片提供剪切阻尼；调速箱用来改变电机的转速，电机的输出轴通过联轴器与转轴的一端相连，转轴的另一端穿过T型支架中心的通孔，转轴上在水平和垂直两个方向分别安装有电涡流传感器，两个电涡流传感器采集的振动位移信号经过调理单元和数据采集单元传输到电脑，供用户进行处理分析，以评价减振器的实际效果。附图说明：
[0020] 图1是本发明一种转子的剪切阻尼减振系统的结构框图；
[0021] 图2是本发明减振器的三维立体图；
[0022] 图3是本发明减振器的正视图；
[0023] 图4是T型支架的三维立体图；
[0024] 图5是下承力板的三维立体图；
[0025] 图6是上承力板的三维立体图；
[0026] 图7是不加磁场的振动频谱图；
[0027] 图8是加磁场后的振动频谱图。
[0028] 图中：1 为下承力板，2 为第一侧板，3 为第二侧板，4 为上承力板，5 为T型支架，6 为横梁，7 为第一对铁芯，8 为第二对铁芯，9 为受力片，10 为壳体，11 为盖板，101 为方形槽。具体实施方式：
[0029] 下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
[0030] 如图2至6所示，本发明一种转子的剪切阻尼减振器，包括均呈工字型的下承力板1和上承力板4，以及对称设置在该下承力板1和上承力板4两侧的第一侧板2和第二侧板
3，两个侧板负责支撑上承力板4所承受的沿铅垂方向的力，上承力板4位于下承力板1的正上方，第一侧板2和第二侧板3的中心各开设有一个方形通孔，上承力板4的中心开设有一个方形通孔；第二对铁芯8设置在下承力板1的上端面上，该第二对铁芯8包括两个对称设置的U型铁芯，两个U型铁芯的两个端面之间各设置有一个壳体10，该壳体10为一端开口的空心长方体；T型支架5设置在上承力板4与第二对铁芯8之间，该T型支架5的中心开设有用于穿过转轴的通孔，T型支架5横向的两个伸出端分别位于第一侧板2和第二侧板3中心的方形通孔内，T型支架5纵向的伸出端穿过上承力板4中心的方形通孔，横梁6设置在T型支架5纵向的伸出端的端面上；第一对铁芯7设置在上承力板4的上端面上，该第一对铁芯7包括两个对称设置的U型铁芯，两个U型铁芯的两个端面之间各设置有一个壳体10；两个受力片9的一端分别与T型支架5横向的两个伸出端相连，该两个受力片9的另一端分别伸入第二对铁芯8中间的两个壳体10内，与壳体10的四面都有一定的空隙，使受力片9与磁流体充分接触，这样当振动传递到受力片9时不会直接与壳体10相碰，并因充盈的磁流体包围产生需要的阻尼力；另外两个受力片9的一端分别与横梁6的两端相连，该两个受力片9的另一端分别伸入第一对铁芯7中间的两个壳体10内，与壳体10的四面都有一定的空隙，使受力片9与磁流体充分接触，这样当振动传递到受力片9时不会直接与壳体10相碰，并因充盈的磁流体包围产生需要的阻尼力，第一对铁芯7和第二对铁芯8上均缠绕有励磁线圈。
[0031] 进一步地，下承力板1的底端开设有用于将其定位在实验台上的方形槽101。使用时，下承力板1采用实验台上的定位块卡在方形槽101定位并通过螺栓固定在实验台上。
[0032] 进一步地，壳体10的材质为有机玻璃，由两个半壳体粘接而成，其一端开口，便于注入磁流体。上承力板4由铝板制成。
[0033] 进一步地，T型支架5中心的通孔为阶梯孔，该阶梯孔内设置有深沟球轴承，并通过盖板11将该深沟球轴承封闭至T型支架5中心的阶梯孔内，使用时，深沟球轴承的内圈套在转轴上。T型支架5通过深沟球轴承与转轴连接，均匀传递振动而不致使轴在振动时导致减振器结构出现疲劳裂纹。
[0034] 如图1所示，本发明一种转子的剪切阻尼减振系统，包括直流电源，直流电源与减振器铁芯上的励磁线圈相连用来调节励磁线圈的电流大小，从而调节阻力的大小；减振器安装在实验台上，由壳体10内的磁流体给振动的受力片9提供剪切阻尼；调速箱用来改变电机的转速，电机的输出轴通过联轴器与转轴的一端相连，转轴的另一端穿过T型支架5中心的通孔，转轴上在水平和垂直两个方向分别安装有电涡流传感器，两个电涡流传感器采集的振动位移信号经过调理单元和数据采集单元传输到电脑，供用户进行处理分析，以评价减振器的实际效果。
[0035] 为实现本发明利用磁流体的流变特性给转轴提供阻尼的功能，可根据转轴的振动情况采用不同参数的磁流体。本发明中采用饱和磁场强度为200G，动力粘度为4000CP的磁流体。励磁线圈直径为0.44mm，绕制匝数数为2000匝。可以根据实际需要选择不同的磁流体和线圈匝数。
[0036] 为了对本发明进一步了解，现对本发明的原理做一说明：
[0037] 磁流体在磁场作用下，流体的表观粘度会发生巨大的变化，甚至在磁场强中，在运动的过程中会受到来自磁流体的剪切阻尼作用。可以通过调节励磁线圈的电流大小改变磁场强度，从而改变受力片9受到的阻力。
[0038] 如图7和图8所示，图7为对本发明进行试验验证未加磁场时的振动频谱图，其工频振动幅值为363.09。图8为本发明进行验证施加磁场后的频谱图，其工频振动幅值为275.86。
[0039] 从上述试验结果中可以看到，施加磁流体剪切阻尼后振动响应较原始振动有了较为明显的减小，振动的幅值下降了24％。试验表明，本发明能够有效地降低旋转转子的振动。
[0040] 以上内容是结合具体的实验条件对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。
