[发明专利]船舶轴系扭转振动测试的装置与测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种船舶轴系扭转振动测试的装置及方法，尤其涉及一种能在船舶轴系各个位置实现对船舶轴系扭转振动测试与分析的船舶轴系扭转振动测试的装置与测试方法。

背景技术

船舶动力装置中，轴系是用来传递主机的功率和螺旋桨推力的，其设置在主机的输出端和螺旋桨之间，包括有传动主机功率的传动轴，例如推力轴、中间轴、尾轴、螺旋桨轴等，和支承传动轴的轴承以及其它附件，存在尺寸大、结构复杂等特点。船舶轴系振动故障会导致船舶主机、轴承、螺旋桨等部件的损坏，因此，使用前需要对船舶轴系进行振动测试。

船舶轴系振动包括扭转振动(简称扭振)、横振和纵振，是评价船舶轴系工作性能的重要振动指标，也是船舶主推进系统是否运行安全的重要评价依据之一。现有的船舶轴系扭振测试一般采用霍尔数齿传感器，采集飞轮端齿轮周期性脉冲信号，从而实现对轴系扭振信号的采集。该方法存在三个方面的问题：(1)安装位置受限，仅限于安装在飞轮位置，且传感器与齿轮齿面之间是垂直的位置关系，其安装间隙为1～3mm；(2)齿轮的齿数获取不易，齿数是轴系扭振测试的必要参数，在测量前需要在齿轮上做记号，并主机盘车至少一圈，从而获得齿数；(3)测量精度不固定，因为采集的轴系扭振信号是通过齿轮脉冲进行转化的，因此其测试精度与齿轮结构、模数、齿数等结构参数相关，甚至会出现由于精度太低，测试结果不可信的情况。也有采用在主机自由端加装法兰，安装并通过编码器采集轴系扭振信号的方法；该方法虽然测试精度高，但是需要提前加工与被测主机相配套的连接法兰，且工艺要求较高，特别是加装法兰的同轴度；因此，存在成本高、装配困难、安装位置固定等缺点，因此，需要对船舶轴系扭转振动测试的装置作进一步的改进。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种可以根据需要灵活布置测点位置的船舶轴系扭转振动测试的装置。

本发明所要解决的另一个技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种上述装置的测试方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该船舶轴系扭转振动测试的装置，其特征在于：包括设置在待测轴系部件的轴表面上用于感受并传递待测轴系部件的扭转振动的扭振传感件，所述扭振传感件包括有皮带转筒和设置在所述皮带转筒上的编码器，所述皮带转筒的输出轴与编码器相固定，且所述皮带转筒通过皮带与待测轴系部件传动连接，所述编码器的输出连接信号采集仪，所述信号采集仪连接信号采集电脑。

进一步地，还包括有将所述扭振传感件固定在船体上的基座，其中，所述基座上方设置有可在所述基座内滑移的滑动台以及连接在所述滑动台上以将所述扭振传感件固定的安装支架。

进一步地，所述安装支架包括有相互垂直设置的上支撑座和下支撑座，所述上支撑座中部设置有供所述编码器的输入端穿出的通孔，且在所述通孔周边分别设置有至少一个固定所述编码器的安装孔，而所述下支撑座上也设置有至少一个固定所述编码器的定位孔。安装时，将编码器的输入端穿出上支撑座的通孔后，通过螺栓、螺母将编码器与皮带转筒一起固定在上支撑座和下支撑座上的安装孔和定位孔上。

进一步地，所述编码器的输入端与所述皮带转筒之间通过法兰连接。该编码器的输入端与法兰通过键的形式连接，并通过固定螺栓进行有效固定，防止两者的相对滑移。

本发明还提供一种船舶轴系扭转振动测试装置的测试方法，其特征在于：包括如下步骤：

①选择船舶轴系扭振测点位置，安装所述扭振传感件，并通过所述滑台调整扭振传感件与待测轴系部件之间的距离；

②连接扭振信号采集仪，连接至信号采集电脑，打开测试软件，即可开始测试船舶轴系扭振；其中需要对等效周期脉冲数进行计算，计算公式为

n_e＝K_n×D₀

式中，n_e为等效周期脉冲数；K_n为等效系数，1.2/mm；D₀为被测轴直径，mm，等效系数取决于所述皮带盘的结构与编码器的类型。

③通过步骤②中编码器的等效周期脉冲数就可获得轴转动一周过程中任意两个脉冲之间的角速度，角速度的动态变化通过脉冲信号及数据处理后即可获得船舶轴系扭转振动数据。

进一步地，所述编码器在一个周期内产生120个有效脉冲。有效脉冲数能对测量精度起到决定性作用。