CN109631823B - 一种轴系应变测量系统的测试标定台架 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轴系应变测量系统的测试标定台架，该标定台架包括转轴、标高调整装置、砝码、平台和应变测量系统；转轴通过两个以上的标高调整装置水平支撑在平台上，应变测量系统安装在转轴上，标高调整装置在初始状态下的状态为标准的直线校中状态，通过解析解方法获得直线校中状态下的转轴状态参数，利用应变测量系统的测量结果与解析计算结果对比确定直线校中状态下系统测量的准确度；调整标高调整装置相对直线校中状态的高度变化量和砝码在转轴上的悬挂位置，计算获得任意校中状态的解析结果，应变测量系统的测量结果与解析计算结果进行对比，确定任意校中状态下系统测量的准确度。

Description

一种轴系应变测量系统的测试标定台架
技术领域
本发明涉及一种针对应变测量系统的标定台架，具体涉及针对转子弯曲应变测量系统的测试标定台架，属于应变测试技术领域。
背景技术
根据材料力学可知，通过测量转子的弯曲应变，可获得测量截面处的应力和弯矩，再结合理论分析模型，根据力、力矩平衡原理可以进一步获得测量截面剪力、支撑点轴承力等参数，从而获得转子的校中状态，用于对转子的安装情况以及实际运行情况进行检验和监测。基于应变的船舶轴系校中测量方法在国外已经得到较为广泛的应用，不仅用于造船还用于修船。DNV、ABS、NK等船级社以及美国造船工程师协会所编制的轴系校中指导手册，均明确指出船舶轴系校中尤其是主机柔性安装的轴系应使用应变测量方法来检测轴系校中状态。
应变测量结果的准确性对校中状态的准确性具有决定性的影响作用，因此在应变测量系统投入工程应用之前，应采取可靠的测试手段对其测量结果进行标定。我国在船舶轴系校中领域使用应变测量方法的研究还未进入工程推广阶段，同时也缺少对系统进行标定的方法和手段。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种轴系应变测量系统的测试标定台架，能够通过标定台架获得轴系应变测量系统解析解的模型，通过解析计算结果对测量结果进行标定。
一种轴系应变测量系统的测试标定台架，该标定台架包括转轴、标高调整装置、砝码、平台和应变测量系统；所述标高调整装置的初始状态下等高且具有高度无极调节功能；
所述转轴通过两个以上的标高调整装置水平支撑在平台上，所述应变测量系统安装在转轴上，标高调整装置在初始状态下的状态为标准的直线校中状态，通过解析解方法获得直线校中状态下的转轴状态参数，利用应变测量系统的测量结果与解析计算结果对比确定直线校中状态下系统测量的准确度；调整标高调整装置相对直线校中状态的高度变化量和砝码在转轴上的悬挂位置，计算获得任意校中状态的解析结果，应变测量系统的测量结果与解析计算结果进行对比，确定任意校中状态下系统测量的准确度。
进一步地，所述标高调整装置包括固定支座、调整螺母、紧定螺栓、活动支座、垫块和百分表；
所述调整螺母与固定支座上的螺纹段为螺纹配合，所述活动支座与固定支座顶端的光滑段为滑动配合，活动支座的底面与固定支座的顶面接触，所述百分表安装在活动支座与固定支座之间测量活动支座与固定支座沿垂直方向的位移量，所述垫块放置在活动支座的上表面。
进一步地，所述垫块垂直于其长度方向的截面为三角形，垫块的顶部为弧形结构。
有益效果：
(1)本发明搭建的测试标定台架能够获得解析解，由此能够实现对轴系应变测量系统的准确度标定。
(2)本发明台架中转轴直径范围为φ40mm～φ100mm、长度大于500mm，标高调整装置设置数量在两个以上，在此范围内可根据需要任意搭建测试台架。
(3)本发明标高调整装置中的调整螺母与百分表组合能够实现支撑高度0～8mm范围的定量无级调节，紧定螺栓可以对调整后状态进行固定，结构简单并调节可靠。
(4)本发明的转轴的外表面划有刻度标记，以确定轴向位置，零点可以根据需要定义为任意端面。转轴的一端设置有卡盘结构进行限位，以保证手动盘车时不影响转轴的轴向位移。
(5)本发明标高调整装置中的垫块为活动垫块，既降低了标高调整装置轴线对中的要求，又保证了支撑点轴向位置的方便调整，垫块截面为三角形顶部带有圆弧，既保证垫块的稳定性，又保证支撑部位基本为线接触状态，能够准确确定支撑点位置。
附图说明
图1为标高调整装置的结构示意图；
图2为垫块的结构示意图；
图3为轴系应变测量系统的测试标定台架的组成原理图。
其中，1-转轴、2-标高调整装置、3-砝码、4-平台、5-应变测量系统、6-支座、7-调整螺母、8-紧定螺栓、9-活动支座、10-垫块、11-百分表。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
如附图3所示，本发明提供了一种轴系应变测量系统的测试标定台架，标定台架包括转轴1、标高调整装置2、砝码3、平台4和应变测量系统5。
转轴1为等直径实心轴，轴的直径范围可以为φ40mm～φ100mm，直径公差要求在(0～0.02)mm，轴的外表面划有刻度标记，以确定轴向位置，零点可以根据需要定义为任意端面。转轴1的一端设置有卡盘，以保证手动盘车时不影响转轴的轴向位置。
如图1所示，标高调整装置2由支座6、调整螺母7、紧定螺栓8、活动支座9、垫块10和百分表11组成。所有标高调整装置的初始高度(装置底部至最顶部)相同，误差在0.02mm以内。如图2所示，垫块10为活动垫块，其截面为三角形顶部带φ40mm圆弧，既保证垫块的稳定性，又保证支撑部位基本为线接触状态，能够准确确定支撑点位置。
砝码3为标准重量砝码，用细绳悬挂于转轴1上。
平台4为标准1级平台，平面度误差在0.01mm以内。标高调整装置2通过紧固件安装在平台4上。
应变测量系统5为被标定对象，可以根据实际需要任意布置应变测点的数量和位置。
工作原理：首先根据工程背景，如轴承数量、轴承跨距、负载情况等，确定转子应变标校装置的具体组成和布置，包括标高调整装置的数量和轴向布置位置，砝码的数量、重量和轴向布置位置，应变测量系统中应变片的数量和轴向布置位置。随后即可开始进行应变测量系统标定。由于垫块10为活动垫块，因此不要求各个标高调整装置的中心线严格同轴，转子放置后，垫块上会自动找中；同时活动垫块方便对支撑点的轴向位置进行精细调节。
a)直线校中状态下标定。所有的标高调整装置在初始状态下(即调整螺母7旋至最底部，紧定螺栓8处于放松状态)高度一致，此状态即为标准的直线校中状态，根据材料力学和静力学知识，可以通过解析解方法获得直线校中状态下的系统状态参数。此时，利用应变测量系统可获得测量结果，将测量结果与解析计算结果进行对比，可以确定系统测量的准确度。在初始状态下，将所有的百分表全部归零。
b)任意校中状态下标定。调整螺母7为细牙螺纹，在紧定螺栓8放松状态下通过旋转该螺母将活动支座9和垫块10顶起，即实现了轴承基座的抬升，抬升量可以通过百分表测量，抬升完毕后拧紧紧定螺栓8以固定活动支座9和垫块10的高度位置。调整螺母7可在0～8mm范围内无极调节。准确获得每个标高调整装置相对直线校中状态的高度变化量后，可以计算获得任意校中状态的解析结果。此时，利用应变测量系统5可获得测量结果，将测量结果与解析计算结果进行对比，可以确定系统测量的准确度。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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。

Claims (3)

1.一种轴系应变测量系统的测试标定台架，其特征在于，该标定台架包括转轴、标高调整装置、砝码、平台和应变测量系统；所述标高调整装置的初始状态下等高且具有高度无极调节功能；
所述转轴通过两个以上的标高调整装置水平支撑在平台上，所述应变测量系统安装在转轴上，标高调整装置在初始状态下的状态为标准的直线校中状态，通过解析解方法获得直线校中状态下的转轴状态参数，利用应变测量系统的测量结果与解析计算结果对比确定直线校中状态下系统测量的准确度；调整标高调整装置相对直线校中状态的高度变化量和砝码在转轴上的悬挂位置，计算获得任意校中状态的解析结果，应变测量系统的测量结果与解析计算结果进行对比，确定任意校中状态下系统测量的准确度。
2.如权利要求1所述的测试标定台架，其特征在于，所述标高调整装置包括固定支座、调整螺母、紧定螺栓、活动支座、垫块和百分表；
所述调整螺母与固定支座上的螺纹段为螺纹配合，所述活动支座与固定支座顶端的光滑段为滑动配合，活动支座的底面与固定支座的顶面接触，所述百分表安装在活动支座与固定支座之间测量活动支座与固定支座沿垂直方向的位移量，所述垫块放置在活动支座的上表面。
3.如权利要求2所述的测试标定台架，其特征在于，所述垫块垂直于其长度方向的截面为三角形，垫块的顶部为弧形结构。
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