一种橡胶减振器动刚度测试装置及安装方法与流程

1.本发明涉及船舶领域的机械设备安装，特别是涉及一种橡胶减振器动刚度测试装置及安装方法。


背景技术：

2.橡胶减振器作为设备-船体的振动传递通道的桥梁，在航行过程中其动态性能直接影响设备振动的传递。在航行振动噪声测试过程中，经常出现虽然减振器安装合格，但是结果显示设备机脚与基座间的振级落差较小即减振器的隔振效果差，为了提高减振器的隔振效果，表征橡胶减振器动态性能的动刚度值的测试及安装尤为重要。由于船用橡胶减振器数量较多，且减振器动刚度测试耗时较长，目前国内船厂尚未进行减振器安装前的动态性能测试，制约了设备的低噪声安装质量。
3.因此，迫切需要研发橡胶减振器静刚度测试装置，并根据减振器的动态性能制定安装方法。从而提升船舶橡胶减振器的安装状态，提高设备的声学安装水平。


技术实现要素：

4.为了能够解决橡胶减振器动刚度测试的问题，本发明提供了一种橡胶减振器动刚度测试装置及安装方法。该方法通过该测试装置对减振器进行动刚度测试后甄选，保证设备的最终安装姿态和对外接口需求，并且橡胶减振器隔振效果提高2db，提高橡胶减振器声学安装质量，解决橡胶减振器动刚度检测的技术问题。
5.本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种橡胶减振器动刚度测试装置由主机执行系统、控制测量系统及液压系统组成；所述主机执行系统主要为减振器提供支撑载体和载荷的输入；所述控制测量系统实现减振器载荷频率、大小及波形调整，工作状态实时监控，载荷和位移的数据采集、分析和处理；所述液压系统为减振器动刚度测试提供所需动力源，具有过载保护装置、安全互锁功能。
6.为了进一步解决本发明所要解决的技术问题，本发明提供的所述主机执行系统包括动态加载机构、力传感器和位移传感器、活动横梁、底座、导向柱、升降锁紧工装、立柱、加速度传感器ⅰ、加速度传感器ⅱ和夹具，在底座四周均匀设有立柱，立柱上有齿条，并贯穿有活动横梁，活动横梁中部贯穿有动态加载机构，动态加载机构底部力轴下方设置有力传感器，在活动横梁两侧对称贯穿有固定于底座上的导向柱，导向柱和立柱保证动态加载机构压力的直线加载；升降锁紧工装使活动横梁沿立柱上下移动和锁紧。
7.进一步地，所述控制测量系统主要由显示控制台、总控制单元、数据采集单元组成；总控制单元分配控制指令至液压控制单元和升降控制单元；显示控制台通过数据分析处理模块对试验数据信息进行加工、整理，计算，实时显示动刚度曲线，并存入数据库。
8.控制测量系统的显示控制台设置试验参数后，通过向总控制单元发送控制指令，
总控制单元分配指令至液压控制单元，液压控制单元发送指令至伺服阀，控制动态加载机构驱动力轴实现精准加载，此时力传感器和位移传感器产生的模拟信号传输至控制单元，进而上传至显示控制台。
9.控制测量系统的显示控制台设置试验参数后，通过向总控制单元发送控制指令，总控制单元分配指令至升降控制单元，控制升降锁紧工装，从而调整活动横梁的高度。
10.进一步地，所述液压系统主要由液压控制单元、液压油泵、蓄能器、伺服阀组成；启动液压控制单元，液压控制单元向伺服阀发送指令，液压油泵往蓄能器中增压，维持驱动加载机构的压力。
11.进一步地，升降锁紧工装由液压马达、齿轮组成；控制系统的显示控制台设置横梁高度后，通过向升降控制单元发送指令，控制液压马达带动齿轮沿齿条上下运动，从而调整活动横梁的高度，并具备安全锁紧功能。
12.一种橡胶减振器动刚度测试及安装方法，包括以下步骤：1）选取多块待测减振器，首先将其中一块减振器通过螺栓与夹具相连，在减振器上、下方安装质量块，质量块上布置加速度传感器ⅰ、加速度传感器ⅱ，并将减振器通过夹具固定在t形槽底座上。
13.2）启动升降锁紧工装，控制系统的显示控制台设置横梁高度后，通过向升降控制单元发送指令，控制液压马达带动齿轮沿齿条上下运动，从而调整活动横梁的高度，并锁紧。
14.3）启动液压控制单元，对控制系统的显示控制台设置静态控制参数，对减振器施加静态预压载；通过向总控制单元发送控制指令，总控制单元分配指令至液压控制单元，液压控制单元发送指令至伺服阀，控制动态加载机构驱动力轴实现静态预压载。
15.4）施加预压载：减振器在垂直方向上重复进行三次预压载、卸载，载荷范围从零加至额定载荷的1.25 倍后保持30s，再逐步卸载至零，减振器变形速度应均匀。最后对减振器施加额定载荷，记录最后一次压载时减振器静变形；5）施加激振力：操作方式同步骤4），对控制系统的显示控制台设置动态控制参数，实现动态加载，此时力传感器、位移传感器、加速度传感器ⅰ和加速度传感器ⅱ产生的模拟信号传输至数据采集单元，进而上传至显示控制台；6）检查基础刚性：检查a1/a2≥10，则测量有效，其中a1为加速度传感器ⅱ的加速度值，a2为加速度传感器ⅰ加速度值。
16.7）显示控制台通过数据分析处理模块对试验数据信息进行加工、整理、计算，实时显示动刚度曲线，自动计算出各减振器的动刚度值，并存入数据库。
17.8）对多块待测减振器都进行上述操作，测试出每块减振器的动刚度值。
18.9）对每块减振器进行筛选，选出4块减振器；筛选方法：动刚度值控制在10%以内。
19.10）根据筛选后减振器的动刚度值大小将减振器按照 ] 型进行排序。
20.11）动刚度大的减振器安装在减振器承受载荷较大的一端，即设备比较重的一端；刚度较小的减振器安装在减振器承受载荷较小的一端，即设备比较轻的一端。
21.12）减振器安装前按照预压时间进行预压，消除橡胶蠕变。
22.13）测量减振器上的设备机脚安装面板和减振器下的基座安装面板间的实际高度，确定要达到设备安装图中的理论高度的每一只减振器的调整垫片的调整量，制作调整
垫片。
23.14）将设备四角减振器进行对角安装，螺栓不紧固，待四角减振器安装到位后，进行螺栓紧固。
24.15）减振器安装面间隙控制：减振器接触底面与基座安装面间隙控制如下：用厚度0.05mm塞尺不应插入接触面周长圆周的2/3，且能插入部分应是松散的，其插入深度不应超过15mm；接触顶面与调整垫圈、调整垫圈与设备机脚间隙限值为：用厚度0.05mm塞尺不应插入调整垫片圆周2/3，且能插入部分应是松散的，其插入深度不应超过其半径的1/3。
25.16）设备安装完成后，测量减振器的隔振效果。
26.积极效果：由于本发明通过由主机执行系统、控制测量系统及液压系统组成的动刚度测试装置，对减振器进行动刚度测试。甄选后的减振器提高了减振器隔振效果提高2db（10hz-8khz），提高了船舶设备整体声学安装质量；解决了船舶同型设备之间隔振效果离散度大的工艺难题，降低了整改风险，提升了整体建造效率。该方法操作简便，有效降低了设备减振器筛选难度，降低施工人员的劳动强度；该测试装置及方法同样适用于其它行业设备减振器的安装，有极强的通用性。适宜作为一种橡胶减振器动刚度测试装置及安装方法应用。
附图说明
27.图1为本发明主机执行系统立体图；图2为本发明夹具与底座安装立体图；图3为本发明控制系统架构图；图4为本发明液压系统架构图；图5为动态加载机构立体图；图6为升降锁紧工装架构图。
28.图中：1.动态加载机构，2.力传感器，3.活动横梁，4.底座，5.导向柱，6.锁紧工装，7.立柱，8.减振器，9.加速度传感器ⅰ，10.夹具，11.显示控制台，12.液压控制单元，13.液压油泵，14.总控制单元，15.蓄能器，16.伺服阀，17.数据采集单元，18.加速度传感器ⅱ，19.位移传感器，20.液压油缸，21.力轴，22.升降控制单元，23.液压马达。
具体实施方式
29.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
31.在本发明中，在不矛盾或冲突的情况下，本发明的所有实施例、实施方式以及特征可以相互组合。在本发明中，常规的设备、装置、部件等，既可以商购，也可以根据本发明公开的内容自制。在本发明中，为了突出本发明的重点，对一些常规的操作和设备、装置、部件进行的省略，或仅作简单描述。
32.据图所示，一种橡胶减振器动刚度测试装置由主机执行系统、控制测量系统及液压系统组成；所述主机执行系统主要为减振器提供支撑载体和载荷的输入；所述控制系统实现减振器载荷频率、大小及波形调整，工作状态实时监控，载荷和位移的数据采集、分析和处理；所述液压系统为减振器动刚度测试提供所需动力源，具有过载保护装置、安全互锁功能。
33.为了保证本发明结构的稳定性，所述主机执行系统包括动态加载机构1、力传感器2和位移传感器19、活动横梁3、底座4、导向柱5、锁紧工装6、立柱7、加速度传感器ⅰ9、加速度传感器ⅱ18和夹具10，在底座4四周均匀设有立柱7，立柱7上具有齿条，立柱7上贯穿有活动横梁3，活动横梁3贯穿有动态加载机构1，动态加载机构1底部力轴21下方设置有力传感器2，在活动横梁3两侧对称贯穿有固定于底座4上的导向柱5，导向柱5和立柱7保证动态加载机构1压力的直线加载；升降锁紧工装6驱动活动横梁3沿立柱7上下移动，并具备安全互锁功能。
34.为了进一步保证本发明的稳定性，所述动态加载机构1采用阀伺服16驱动活塞的方式在液压油缸20内上下运动，从而控制力轴21对减振器8进行加载，具有更高传动精度、加载控制精度和控速精度。
35.为了优化本发明的结构，所述减振器8通过螺栓与夹具10相连，在减振器8顶部的质量块上设置加速度传感器ⅱ18和位移传感器19，并将减振器8通过夹具10固定在底座4的t形槽。
36.作为常规的技术选择，所述锁紧工装6由液压马达23、升降控制单元22、齿轮组成；控制系统的显示控制台11设置横梁高度后，通过向升降控制单元22发送指令，控制液压马达23带动齿轮沿齿条上下运动，从而调整活动横梁3的高度，并具备安全锁紧功能。
37.为了更加优化本发明结构的稳定性，所述控制测量系统主要有显示控制台11、总控制单元14、数据采集单元17组成；显示控制台11通过数据分析处理模块对试验数据信息进行加工、整理、计算，实时显示动刚度曲线，并存入数据库；控制测量系统的显示控制台11设置试验参数后，通过向总控制单元14发送控制指令，总控制单元14分配指令至液压控制单元12，液压控制单元12发送指令至伺服阀16，控制动态加载机构1驱动力轴21实现加载，此时力传感器2和位移传感器19产生的模拟信号传输至总控制单元14，进而上传至显示控制台11；控制测量系统的显示控制台11设置试验参数后，通过向总控制单元14发送控制指令，总控制单元14分配指令至升降控制单元22，控制液压马达23带动齿轮沿齿条上下运动，从而调整活动横梁3的高度。
38.为了再进一步优化本发明的结构，所述液压系统主要由液压控制单元12、液压油泵13、蓄能器15、伺服阀16组成；启动液压控制单元12，液压控制单元12向伺服阀16发送指
令，液压油泵13往蓄能器15中增压，维持驱动动态加载机构1的压力。
39.详细的测试及安装方法如下，以be型减振器为例：1）选取10块be400型减振器，首先将一块be400减振器8与夹具10通过螺栓相连，在减振器8上、下方安装质量块，质量块上布置加速度传感器ⅰ9、加速度传感器ⅱ18，并将减振器8通过夹具10固定在 t形槽底座4上。
40.2）启动升降锁紧工装6，控制系统的显示控制台11设置横梁高度后，通过向升降控制单元22发送指令，控制液压马达23带动齿轮沿齿条上下运动，从而调整活动横梁3的高度，并锁紧。
41.3）启动液压控制单元12，对控制系统的显示控制台11设置静态控制参数，对减振器8施加静态预压载；通过向总控制单元14发送控制指令，总控制单元14分配指令至液压控制单元12，液压控制单元12发送指令至伺服阀16，控制动态加载机构1驱动力轴21实现静态预压载。
42.4）施加预压载：减振器8在垂直方向上重复进行三次预压载、卸载，载荷范围从零加至额定载荷的1.25 倍后保持30s，再逐步卸载至零，减振器8变形速度应均匀。最后对减振器8施加额定载荷，记录最后一次压载时减振器8静变形；5）施加激振力：操作方式同步骤4），对控制系统的显示控制台11设置动态控制参数，实现动态加载，此时力传感器2、位移传感器19、加速度传感器ⅰ9和加速度传感器ⅱ18产生的模拟信号传输至数据采集单元17，进而上传至显示控制台11；6）检查基础刚性：检查a1/a2≥10，则测量有效，其中a1为加速度传感器ⅱ18的加速度值，a2为加速度传感器ⅰ9加速度值。
43.7）显示控制台11通过数据分析处理模块对试验数据信息进行加工、整理、计算，实时显示动刚度曲线，自动计算出各减振器8的动刚度值，并存入数据库。
44.8）对10块be400型减振器8都进行上述操作，测试出每块减振器8的动刚度值。
45.9）对10块减振器8进行筛选，选出4块减振器8；筛选方法：动刚度值控制在10%以内。
46.10）根据筛选后减振器8的动刚度值大小将减振器8按照 ] 型进行排序。
47.11）动刚度大的减振器8安装在减振器8承受载荷较大的一端，即设备比较重的一端；刚度较小的减振器8安装在减振器8承受载荷较小的一端，即设备比较轻的一端。
48.12）减振器8安装前按照预压时间进行预压，消除橡胶蠕变。
49.13）测量减振器8上的设备机脚安装面板和减振器8下的基座安装面板间的实际高度，确定要达到设备安装图中的理论高度的每一只减振器8的调整垫片的调整量，制作调整垫片。
50.14）将设备四角减振器8进行对角安装，螺栓不紧固，待四角减振器8安装到位后，进行螺栓紧固。
51.15）减振器8安装面间隙控制：减振器8接触底面与基座安装面间隙控制如下：用厚度0.05mm塞尺不应插入接触面周长圆周的2/3，且能插入部分应是松散的，其插入深度不应超过15mm；接触顶面与调整垫圈、调整垫圈与设备机脚间隙限值为：用厚度0.05mm塞尺不应插入调整垫片圆周2/3，且能插入部分应是松散的，其插入深度不应超过其半径的1/3。
52.16）设备安装完成后，测量减振器8的隔振效果。
53.和传统安装方法比，每组减振器8隔振效果（振动加速度级落差）提高2db（10hz-8khz）以上。
54.本发明的特点：1.通过动刚度测试装置及方法安装后，每组减振器隔振效果（振动加速度级落差）提高2db（10hz-8khz），提高了船舶设备整体声学安装质量；2.解决了船舶同型设备之间隔振效果离散度大的工艺难题，降低了整改风险，提升了整体建造效率；3.该方法操作简便，极大降低了设备减振器筛选难度，降低施工人员的劳动强度；4.该测试装置及方法同样适用于其它行业设备减振器的安装，有极强的通用性。
55.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。