中间轴承的液压测力装置、系统及其测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可用于测量船舶中间轴承负荷的液压测力装置、系统及其测量方法。
【背景技术】
[0002]现代船舶轴系由中间轴承、尾轴承、推力轴(一般设置在主机内)、中间轴、艉轴和螺旋桨等组成，中间轴承和尾轴承设置在船舶的机舱尾部。中间轴安装在中间轴承上，艉轴安装在尾轴承上，中间轴前端与船舶主机输出端连接，后端与艉轴(或其它中间轴，对于长轴系)连接，艉轴后部安装螺旋桨。这样就将主机输出的功率通过轴系传递给螺旋桨旋转，推动船舶前进。轴系分为短轴系(主机与螺旋桨轴之间有一根中间轴或没有中间轴)和长轴承(主机与螺旋桨轴之间有两根中间轴或两根以上中间轴)，在轴系安装或修理过程中，经常需要对各中间轴承负荷进行测量，以判断各轴承受力是否均匀，轴系是否处于良好的状态。轴承负荷测量常用方法有直接测量法:比如，弹簧测力计法、电子测力计法；和间接测量法:比如，液压顶升测量法等。然而，现有的这些方法更多地适用于短轴系中间轴承负荷测量，且各自存在以下缺点:
[0003]直接测量法:比如弹簧测力计法、电子测力计法的缺点如下:
[0004]1、弹簧测力计依靠自身的弹簧部件的变形量来测量轴承负荷，弹簧受材料、热处理和加工工艺的影响，其测量值与实际值之间存在偏差，使用多次还会产生金属疲劳，需要定期校验。
[0005]2、电子测力计依靠电子压力传感器的变形量来测量轴承负荷，其使用成本较高，测量精度完全依靠电子设备的精度，长期在船舶机舱环境内使用，电子部件容易损坏，影响测量精度，需要定期校验。
[0006]间接测量法，比如液压顶升测量法使用中往往存在以下问题:
[0007]—、中间轴承负荷液压顶升测量法简介:
[0008]现代船舶的短轴系设计采用计算机仿真计算(长轴系由于结构更为复杂，涉及的因素更多，目前还不能进行仿真计算)，就是通过计算机建立有限元模型，可以计算出短轴系各轴承的负荷数值(包括中间轴承)，编制出《轴系校中计算书》。其中，《轴系校中计算书》为现有技术，该部分非本发明点所在，故在此不作赘述。
[0009]如图1所示，轴系安装后可以采用中间轴承负荷液压顶升测量法测出实际负荷。操作方法如下:
[0010]⑴如图1所示位置(该位置由《轴系校中计算书》规定)在靠近主机端204的中间轴201下安装顶升油泵203 (普通的柱塞顶升油缸)，上面对应位置设置百分表202。中间轴的另一端为尾轴端205。
[0011]⑵将百分表归零，用油泵顶升中间轴201，逐步增加油压，并记录油压和中间轴对应的抬升量情况，最大顶升量不超过该中间轴承200的标准间隙。要求压力每增加IMpa记录一次数据。
[0012]⑶达到最大顶升量后，再逐步释放顶升油泵的压力，并记录油压和中间轴对应的下降值的情况。要求压力每增加IMpa记录一次数据。
[0013]⑷如图2所示，根据测量的数值绘制顶升曲线，手工引切线获得A、B值。
[0014](5)利用下面的公式求得中间轴承200 (如图1所示)的负荷值:
[0015]F=(A+B)*S*Roj/2
[0016]其中，A—下降过程的压力值；
[0017]B—上升过程的压力值；
[0018]S—柱塞油缸工作面积:
[0019]Roj—顶举系数(在《轴系校中计算书》中提供)。
[0020]二、中间轴承负荷液压顶升测量法存在的问题:
[0021]⑴液压顶升法是一种间接测量法，测得设置在中间轴承旁的柱塞顶升油缸的负荷，再求出中间轴承的负荷。
[0022]目前，液压顶升测量法只能对短轴系中间轴承负荷进行单独测量，而无法对长轴系各轴承负荷进行测量，因此，现有的这种液压顶升测量法具有一定的局限性。
[0023]⑵此外，现有的液压顶升测量法操作时需要测量并记录柱塞油缸顶起和释放过程中的压力、位移数据；再作图，手工引切线，求得平均值；再乘以的顶举系数，求得轴承的负荷。因此，整个操作过程比较复杂。
[0024]⑶另外，由于采用柱塞泵顶举、作图法，其结果与使用柱塞泵的好坏，操作者和作图者的经验有很大的关系，这将直接导致计算结果不够准确。
[0025]⑷在实际操作时，经常遇到船方无法提供《轴系校中计算书》和顶举系数，因此没有计算依据、无法进行测量。
[0026](5)如果中间轴承负荷需要调整的，采用负荷液压顶升法测量需要调整后再测量计算，然后再调整……反反复复，这样，无形使得测量操作十分地麻烦。
【发明内容】
[0027]本发明要解决的技术问题是为了克服现有的轴承负荷测量法中的弹簧测力计法、电子测力计法需要定期校验调整；液压顶升测量法不能同时测量调整长轴系中间轴承负荷，且操作复杂、计算结果不够准确的缺点，而提供一种操作简便，且能同时满足长轴系中间轴承负荷的测量的中间轴承的液压测力装置、系统及其测量方法。
[0028]本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的:一种中间轴承的液压测力装置，其特点在于，其包括:
[0029]一用于形成一密闭的液压腔，并能同时显示液压腔内的压力值的液压缸组件，包括:一内设一液压腔的缸体、一能沿纵向活动伸缩入该液压腔且与该液压腔密封连接的柱塞、一穿过该缸体并伸入该液压腔内的压力表、一与该缸体相连且与该液压腔相通的液压接头;
[0030]一用于穿进中间轴承座底板上的螺栓孔，将该液压缸组件抵设在中间轴承座面板上的底板组件，包括:一设于中间轴承座底板顶部的连接板、一嵌设于中间轴承底座面板上的螺栓孔内的垫板、一圆螺母、一依次穿过该中间轴承座底板、该连接板的空心螺栓、一依次穿设该圆螺母、该空心螺栓后抵设于柱塞的底部的顶杆，该顶杆、该柱塞的轴线与该螺栓孔同心；
[0031]其中，液压缸组件和底板组件通过若干组双头螺栓和螺母穿套连接。
[0032]较佳地，该中间轴承底座面板为中间轴承自带的面板，该中间轴承座底板为该中间轴承座自带的底板。
[0033]较佳地，该中间轴承底座面板上的螺栓孔的数量为四个或六个，用于穿套固定螺栓。
[0034]较佳地，该液压缸组件还包括一套设在该柱塞上且与该缸体的底部固接的缸盖，该缸盖上设有一供柱塞活动穿套的内孔。
[0035]较佳地,该柱塞伸入液压腔的一端设有一密封槽，该密封槽内设有一密封圈。
[0036]本发明还提供一种液压测力系统，其特点在于，其包括至少两对称设置在中间轴承的底座面板上的如上所述的液压测力装置，该液压测力系统还包括至少一三通分配器及至少一手动油泵，每一所述三通分配器用于分别通过两液压软管将每一所述液压接头与对应的手动油泵相连接，以向该液压腔内输入液压油。
[0037]较佳地，该液压测力系统还包括一用于测量中间轴承的高度变化的百分表。
[0038]本发明还另外提供一种采用如上所述的液压测力系统进行中间轴承负荷测量的测量方法，其特点在于，其包括以下步骤:
[0039]S1、拆卸中间轴承座上、并固定中间轴承用的若干固定螺栓，在对角或中间的两个对称螺栓孔内安装所述液压测力装置；
[0040]S2、给所述液压测力装置连接液压软管、三通分配器和手动油泵；
[0041]S3、操作手动油泵，向所述液压腔内注入液压油，液压油通过液压软管，经三通分配器分配后分别进入两液压接头，液压油也通过缸体上的螺孔进入压力表，读出压力表上显示的压力值P;
[0042]S4、在液压油的作用下，柱塞下移，通过顶杆将力传递到中间轴承底座面板上，使得中间轴承受力上抬，此时，通过百分表读出中间轴承的总体高度变化值；
[0043]S5、利用公式F=n*P*S_Gl，计算出中间轴承的负荷值，将该计算得出的负荷值F与中间轴承的设计值相比较，如果计算得出的负荷值与设计值相差较大，则继续泵油或释放部分液压油来顶高或降低中间轴承座的位置，直至达到适合的负荷值，同时读取百分表上的数值的变化，记录下中间轴承调整的高度；其中，P为压力表上显示的压力值，η为使用的缸体的数量，S为柱塞的工作面积，Gl为中间轴承的自重；
[0044]S6、根据步骤S5中记录的中间轴承调整的高度