CN103048077B - 螺旋桨主轴动态应力监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺旋桨主轴动态应力监测装置。它包括轴承座、轴承、应变测量电路，所述轴承套装在螺旋桨主轴上，轴承安设在轴承座上，螺旋桨主轴与轴承座的两端密封连接使轴承座内壁与螺旋桨主轴外周之间形成封闭腔，在螺旋桨主轴上设有应变片、数模转换器、发射器、电源，所述应变片、数模转换器、发射器、电源电连接构成应变测量电路，在轴承座内壁上设有接收发射器发出的信号的接收天线，所述接收天线将接收信号发射给船体上的数据采集处理系统。本发明使使能实时的得到螺旋桨主轴的动态应力变化规律，为螺旋桨及螺旋桨主轴、螺旋桨轴承的设计提供了基本依据。

Description

螺旋桨主轴动态应力监测装置

技术领域

本发明涉及螺旋桨主轴动态应力监测装置。

背景技术

船舶航行主要依赖螺旋桨的推力，螺旋桨多为悬臂式结构。由于螺旋桨的自身重力，以及螺旋桨上下两部分压差的不同，导致悬臂螺旋桨的主轴出现较大的挠曲变形。在复杂的海况下，这种挠曲变形导致螺旋桨主轴产生复杂的交变载荷，作用于螺旋桨轴承，引起螺旋桨轴承破坏等。

因此，若能得到螺旋桨主轴的动态应力变化规律就可以为螺旋桨、螺旋桨主轴、螺旋桨轴承等设计提供基本的依据。而在液体中实现旋转轴的动态应力监测存在两方面的技术瓶颈：其一，旋转信号如何转化为非旋转信号；其二，信号在液体中的传输问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中存在的问题提供一种能实时的得到螺旋桨主轴的动态应力变化规律的螺旋桨主轴动态应力监测装置。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：螺旋桨主轴动态应力监测装置，它包括轴承座、轴承、应变测量电路，所述轴承套装在螺旋桨主轴上，轴承安设在轴承座上，螺旋桨主轴与轴承座的两端密封连接使轴承座内壁与螺旋桨主轴外周之间形成封闭腔，在位于封闭腔内的螺旋桨主轴上设有应变片、数模转换器、发射器、电源，所述应变片、数模转换器、发射器、电源电连接构成应变测量电路，在轴承座内壁上设有接收发射器发出的信号的接收天线，所述接收天线将接收信号发射给船上的数据采集处理系统。

按上述技术方案，在封闭腔内设置有套筒，所述套筒套装在螺旋桨主轴上，所述套筒为中间粗两端细的套筒，在套筒内壁与螺旋桨主轴外周之间形成环形内腔，所述应变测量电路处于环形内腔内，所述套筒的外周与轴承座内壁间留有间隙，形成外腔，在所述套筒上设有连通环形内腔和外腔的径向通孔。

按上述技术方案，所述接收天线通过屏蔽电缆与数据采集处理系统电连接。

按上述技术方案，在环形内腔内设有桥盒，所述应变片为1-4个，应变片通过导线与桥盒连接，构成1/4桥或半桥或全桥应变测量电路。

按上述技术方案，所述套筒、轴承座、轴承均采用上下剖分式结构。

按上述技术方案，所述屏蔽电缆缠绕在固定链锁上，固定链锁的一端与轴承座固定连接，固定链锁的另一端与船体固定连接。

按上述技术方案，所述轴承为两个。

按上述技术方案，所述轴承座的两侧均配置有轴承盖，轴承盖、轴承座、螺旋桨主轴共同构成一个封闭腔。

本发明所取得的有益效果为：

1、通过轴承座与螺旋桨主轴形成封闭腔，使应变信号在封闭腔内通过空气作为传播媒介，采用无线传递的方式将旋转的信号转化为静止的信号，再通过屏蔽电缆连接到船体上，解决了旋转信号的水下传输问题，使能实时的得到螺旋桨主轴的动态应力变化规律，为螺旋桨及螺旋桨主轴、螺旋桨轴承的设计提供了基本依据； 

2、通过设置套筒，在螺旋桨主轴旋转时有效的固定了应变测量电路的各零部件；

3、和主轴配合的各个部件采用上下剖分式结构，方便安装，不会对原船舶螺旋桨主轴的设计、安装和运行构成影响。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的A-A剖视图。

图中：1、应变片，2、桥盒，3、数模转换器，4、发射器，5、电源，6、螺旋桨主轴，7、外腔，8、轴承盖，9、轴承，10、轴承座，11、套筒，12、接收天线，13、固定链锁，14、屏蔽电缆，15、船体，16、数据采集处理系统，17、螺旋桨轴承，18、联轴器，19、螺旋桨。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1、2所示，螺旋桨主轴动态应力监测装置，它包括应变测量电路、两个轴承9、轴承座10，两轴承9套装在螺旋桨主轴6上，所述轴承9安设在轴承座10上，轴承座10的两侧均配置有轴承盖8，螺旋桨主轴6与轴承座10的两端采用接触式密封结构密封，确保轴承盖8、轴承9、轴承座10、螺旋桨主轴6共同构成一个封闭腔。所述轴承座10与船体15通过固定链锁13固定连接，在位于封闭腔内的螺旋桨主轴上粘贴有应变片1、桥盒2、数模转换器3、发射器4、电源5，所述应变片1、桥盒2、数模转换器3、发射器4、电源5电连接构成应变测量电路，在轴承座9内壁上设有接收发射器4发出的信号的接收天线12，所述接收天线12将接收信号通过屏蔽电缆14给船体15上的数据采集处理系统16。其中屏蔽电缆14缠绕在固定链锁13上。螺旋桨主轴6通过螺旋桨轴承17支承，且通过联轴器18与驱动系统连接。

其中，应变片1为1-4个，粘贴方向为沿轴向或周向，通过导线与桥盒2连接，构成1/4桥或半桥或全桥应变测量电路，轴承9为深沟球轴承。

由于螺旋桨主轴6在旋转的过程中，可能会导致应变测量电路的各零部件的离心力过大出现松动现象，在封闭腔内设置有套筒11，所述套筒11套装在螺旋桨主轴6上，套筒11与螺旋桨主轴6间隙配合，所述套筒11为中间粗两端细的套筒，在套筒11内壁与螺旋桨主轴6外周之间形成环形内腔，应变测量电路位于环形内腔内；在套筒11的外周和轴承座9的内壁间留有间隙，形成外腔7。如若套筒11为金属材质制成的，为防止套筒屏蔽信号，在套筒11上开设有若干连通环形内腔和外腔的径向通孔，发射器4将发射信号通过径向通孔发送给接收天线12。当套筒11的中间部分的内径为螺旋桨主轴外径的1.2-1.5倍时，运行效果比较好。

为了不对原船舶螺旋桨主轴的设计、安装和运行构成影响，套筒11、轴承盖8、轴承9、轴承座10均采用上、下剖分式结构，便于安装和拆装，不对螺旋桨19的运行造成影响。

本发明的工作原理为：驱动系统通过联轴器18带动螺旋桨主轴6旋转，螺旋桨主轴6带动螺旋桨19产生推力，推动船舶前进。螺旋桨主轴6发生变形，由应变测量电路测量螺旋桨主轴6表面的应变，并通过数模转换器3转化为数字信号，经由发射器4发射出来；信号通过套筒11表面的径向通孔，经由空气传播到外腔7，被接收天线12接收，并由屏蔽电缆14进入数据采集处理系统16；在此过程中，轴承密封、轴承盖、深沟球轴承、轴承座共同构成一个封闭腔，确保信号能通过空气传播，固定锁链用于防止轴承座旋转。

Claims (7)

1.螺旋桨主轴动态应力监测装置，它包括轴承座、轴承、应变测量电路，所述轴承套装在螺旋桨主轴上，轴承安设在轴承座上，螺旋桨主轴与轴承座的两端密封连接使轴承座内壁与螺旋桨主轴外周之间形成封闭腔，所述轴承座与船体固定连接，在位于封闭腔内的螺旋桨主轴上设有应变片、数模转换器、发射器、电源，所述应变片、数模转换器、发射器、电源电连接构成应变测量电路，在轴承座内壁上设有接收发射器发出的信号的接收天线，所述接收天线将接收信号发射给船上的数据采集处理系统；其特征在于：在封闭腔内设置有套筒，所述套筒套装在螺旋桨主轴上，所述套筒为中间粗两端细的套筒，在套筒内壁与螺旋桨主轴外周之间形成环形内腔，所述应变测量电路处于环形内腔内，所述套筒的外周与轴承座内壁间留有间隙，形成外腔；在环形内腔内设有桥盒，所述应变片为1-4个，应变片通过导线与桥盒连接，构成1/4桥或半桥或全桥应变测量电路。

2.根据权利要求1所述的螺旋桨主轴动态应力监测装置，其特征在于：在所述套筒上设有连通环形内腔和外腔的径向通孔。

3.根据权利要求1或2所述的螺旋桨主轴动态应力监测装置，其特征在于：所述接收天线通过屏蔽电缆与数据采集处理系统电连接。

4.根据权利要求1所述的螺旋桨主轴动态应力监测装置，其特征在于：所述套筒、轴承座、轴承均采用上下剖分式结构。

5.根据权利要求3所述的螺旋桨主轴动态应力监测装置，其特征在于：所述屏蔽电缆缠绕在固定链锁上，固定链锁的一端与轴承座固定连接，固定链锁的另一端与船体固定连接。

6.根据权利要求1所述的螺旋桨主轴动态应力监测装置，其特征在于：所述轴承为两个。

7.根据权利要求1所述的螺旋桨主轴动态应力监测装置，其特征在于：所述轴承座的两侧均配置有轴承盖，轴承盖、轴承座、螺旋桨主轴共同构成一个封闭腔。