一种船舶轴系振动测试装置的制作方法

本发明属于船舶轴系振动测试的技术领域，特别涉及一种船舶轴系振动测试装置。

背景技术：

船舶轴系是船舶动力装置的重要组成部分，它是船舶主机与螺旋桨之间的传递部件。轴系振动会导致轴系、传动装置和主机的故障，直接影响船舶航行性能和安全性。对轴系振动信号进行精确测量和时域、频域、幅值分析，可为测量人员提供清晰明确的分析数据和图形，还可进行轴系故障诊断和性能分析，提高船舶轴系运行的安全性。

轴系振动实时监测是一项最直接的检查、判断和评价轴系运行状况的手段。同时，通过大量的轴系振动测试，还可积累数据，不断完善原有的设计技术，进而指导新的轴系设计。

在目前轴系振动测试领域中，测试方法是多种多样的，可大致分为机械式测试法，电测法和光学式测试法三类。其中电测法根据测试传感器与被测轴系接触与否，可将其分为接触测试法和非接触测试法两种。

机械式测试法，因精度低，频率响应差，己较少使用；光学式测试法，因结构复杂，价格昂贵，难以广泛应用于实船测试。因此，从实用效果、测试精度和可靠性来看，非接触测试法相比于其它测试方法具有较大的优越性且应用最为广泛。

然而由于实际船舶轴系结构复杂、周边空间狭窄，因此，船舶振动监测过程中振动监测点选择困难，各类测试传感器易受船舶环境振动噪声影响而引起较多畸点数据，致使测试信号中存在“多齿”现象，影响振动测试精度，且振动监测用传感器的安装保护实船也不易实现；同时因传感器沿轴系纵向分散布置，传感器线缆较长也不易保护，导致实船测试时可靠性降低。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对上述技术需求而提供一种船舶轴系振动测试装置，轴系振动包括扭转振动、纵向振动和回旋振动测点均可集中布置在齿码盘上，达到测点集中的目的，提高轴系振动监测系统的集成度和可靠性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种船舶轴系振动测试装置，其特征在于：包括齿轮盘和门型支架，所述齿轮盘包括左、右半圆环，所述左、右半圆环的两端头均设有连接凸块，所述连接凸块上设有螺孔，左、右圆环的外周面沿中心线设有半圆齿盘；所述门型支架包括左、右立柱和横梁，所述横梁中心位置设有扭振传感器和第一横向传感器，所述左、右立柱上设有第二横向振动传感器和纵向振动传感器。

按上述方案，所述扭振传感器和第一横向传感器的探头均与所述齿轮盘的顶部中心对正设置，所述第二横向振动传感器的探头与齿轮盘的侧面中心对正设置，所述纵向振动传感器的探头分别与齿轮盘的两侧端面对正设置。

按上述方案，所述横梁中心位置设有安装孔，所述左、右立柱上沿轴向均匀间隔设有多个安装孔，左、右立柱底部设有固定基座，下部分别设有前置器存放盒及线缆孔。

按上述方案，所述扭振传感器为霍尔传感器，所述第一、第二横向振动传感器和纵向振动传感器均为电涡流传感器。

按上述方案，所述齿轮盘的齿数不少于100。

按上述方案，所述齿轮盘的内圈宽度大于外圈宽度。

本发明的有益效果是：1、提供一种船舶轴系振动测试装置，对船舶轴系振动测点和传感器工装进行集成设计，充分利用齿码盘将轴系扭转振动、回旋振动和轴向振动测点集中到齿码盘上，既符合轴系振动测试原理，又方便工程应用；2、各类振动测试传感器集中布置在门字型结构上；降低了环境振动噪声的影响，提高了轴系振动测试精度、监测系统的集成度和可靠性，满足船舶轴系振动实时监测目的，可直接应用于船舶轴系振动监测系统设计中。

附图说明

图1为本发明一个实施例的齿轮盘的正视图。

图2为本发明一个实施例的齿轮盘的侧视图。

图3为本发明一个实施例的齿轮盘的轴测图。

图4为本发明一个实施例的门型支架的轴测图。

具体实施方式

现结合附图对本发明实施方式进行说明，本发明并不局限于下述实施例。

如图1-图4所示，一种船舶轴系振动测试装置，包括齿轮盘和门型支架，齿轮盘包括左半圆环1、右半圆环2，左、右半圆环的两端头均设有连接凸块3，连接凸块上设有螺孔4，左、右圆环的外周面沿中心线设有半圆齿盘5；门型支架包括左立柱6、右立柱7和横梁8，横梁中心位置设有扭振传感器和第一横向传感器，左、右立柱上设有第二横向振动传感器和纵向振动传感器。

扭振传感器和第一横向传感器的探头均与齿轮盘的顶部中心对正设置，第二横向振动传感器的探头与齿轮盘的侧面中心对正设置，纵向振动传感器的探头分别与齿轮盘的两侧端面对正设置。

横梁中心位置设有安装孔9，左、右立柱上沿轴向均匀间隔设有多个安装孔，用以安装定位传感器，左、右立柱底部设有固定基座10，使得门型支架可以固定于刚性较大的结构上，立柱下部分别设有前置器存放盒11及线缆孔12，以便及时对信号进行前处理并进行传递。

扭振传感器为霍尔传感器，第一、第二横向振动传感器和纵向振动传感器均为电涡流传

4)根据轴系扭转振动测试原理、测试规范和待测轴系技术参数，选择合适的霍尔传感器，并在门字型结构中安装好，便与采集扭转振动扭转振动原始信号；

感器。

齿轮盘设计首先满足轴系扭振测速要求，同时对齿轮盘两侧端面进行精加工，满足轴向振动测试的电祸流传感器测试要求，将齿轮盘周面精加工，满足回旋振动测试的电祸流传感器测试要求和轴系振动测试规范。从而轴系振动包括扭转振动、纵向振动和回旋振动测点均可集中布置在齿轮盘上，达到测点集中的目的，提高轴系振动监测系统的集成度和可靠性，在实船轴系监测过程中齿轮盘内圈与轴系接触面积较小会引起齿码盘轻微摆动，因此增加齿轮盘内圈与轴系接触面宽度，内圈宽度大于外圈宽度。在轴上加一个齿轮盘，会一定程度上增加轴系质量，改变轴系的固有特性。但相对整个轴系而言，该齿轮盘质量较小，可忽略不计，对轴系的固有特性改变也非常小。

轴系扭振选用测速齿轮盘和霍尔传感器作为信号拾取系统，从而产生与轴系转速相关的电压脉冲信号，然后对其进行多项式插值、滤波、整周期平均、齿平均等处理，并采用零值点法提取轴系的瞬时转速，最后对瞬时转速积分获得扭振的测量结果。其中测速齿轮盘尺寸需要根据轴系直径进行定制化加工设计，其齿数不少于100。

轴系横向振动和纵向振动均通过电涡流传感器采集测量，即通过在轴系某一截面的水平和垂直方向安装两只电涡流传感器，测量轴系回旋振动在测点处两个方向的振动幅值大小，并通过对这两个方向的振动信号进行互相关处理，获取轴系横向振动信息。纵向振动的测量相对较为简单，在轴系扭振测速齿码盘端面进行测量即可。

采用门型支架集成设计轴系扭振、横向振动以及纵向振动传感器安装支架，。在轴向正对齿轮盘安装位置处，将门型支架焊接在周围刚性较大的结构上。同时增加门字型工装件的刚度，避免实船轴系监测过程中门字型工装件抖动，对采集数据产生干扰，门型支架可根据实船轴系勘验情况适当调节其高度和宽度。这样集中布置传感器和线缆，较易实现传感器和线缆的安装及保护。

采用本发明进行测试时，包括如下步骤：

1)根据轴系振动测试原理、测试规范和船舶轴系测试现场情况，选择合理的齿轮盘安装位置；

2)安装齿轮盘，拧紧齿轮盘两侧螺栓，保证齿轮盘与轴系刚性连接，无相对运动；

3)根据现场情况，调整门型支架的高度和宽度尺寸；在轴向正对齿轮盘安装位置处，将门型支架焊接在周围刚性较大的结构上；

5)根据轴系回旋振动测试原理、测试规范和待测轴系技术参数，选择合适的电祸流传感器，并在门型支架中安装好，便与采集回旋振动原始信号；

6)根据轴系纵向振动测试原理、测试规范和待测轴系技术参数，选择合适的电祸流传感器，并在门型支架中安装好，便与采集纵向振动原始信号；

7)将各类传感器线缆接到信号采集系统，调试信号采集系统；

8)完成轴系振动监测系统的其它功能调试。

本发明充分利用齿轮盘，将轴系扭转振动、回旋振动和轴向振动测点集成在齿码盘上，既符合轴系振动测试原理，又方便工程应用；同时各类振动测试传感器集中布置在门型支架上，有利于提高轴系振动测试精度和可靠性，满足船舶轴系振动实时监测目的。