CN109632224B - 一种船舶基座阻尼率测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船舶基座阻尼率测量方法，由于使船舶基座产生共振的振动机构直接装配在船舶基座上，并通过驱动电机带动两个偏心轮依次转动，且两个偏心轮也反向转动，以模拟船舶基座产生共振，因此，能够模拟实船状态，可使试验更贴近实际情况，减少误差，提高舶基座阻尼率的数据精度。

Description

一种船舶基座阻尼率测量方法

技术领域

本发明属于船舶机械技术领域，尤其涉及一种船舶基座阻尼率测量装置以及测量方法。

背景技术

舱段内部机械的振动在形成辐射噪声时，需要经过一定的途径，将振动能量传递到壳体外壳，激发起外壳的振动并辐射噪声。对船体内部振动传递特性影响较大的因素是基座等支撑结构及其材料的阻尼特性。由于船舶结构的复杂性以及材料的多样性，基于理论研究或数值计算的传递特性预报方法难以得到令人信服的结果，需要有实验加以支撑。

现有技术中，船舶基座结构振动模态实验采用弹性构件作为激振源，配合力及加速度传感器，测量得到力及加速度数据，计算得到基座面板至结构的等效传递率。

在实现本发明的过程中，申请人发现嫌疑技术总至少存在以下不足：

实验室状态没有考虑实际情况下实船结构的复杂性，且没有考虑船舶上的设备对基座的影响，因此，实验室状态下得到的数据虽然精度高，但还是存在较大的误差。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种船舶基座阻尼率测量装置以及测量方法，以减少测量数据的误差。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一方面，本发明提供了一种船舶基座阻尼率测量装置，所述测量装置包括：

驱动电机；

振动机构，所述振动机构设置在所述船舶基座上，所述振动机构包括两个偏心轮，两个所述偏心轮相对设置，且两个所述偏心轮均和所述驱动电机的输出部传动连接，在所述驱动电机的驱动下，两个所述偏心轮反向转动；

位移传感器，所述位移传感器设置在所述振动机构上，用于测量所述振动机构的竖向位移变化。

进一步地，所述振动机构还包括齿轮箱，所述齿轮箱设置在所述船舶基座上，所述齿轮箱内设置有主齿轮以及从动齿轮，其中：

所述主齿轮可转动地设置在所述齿轮箱内，所述驱动电机的输出轴和所述主齿轮传动连接；

所述从动齿轮设置有两个，两个所述从动齿轮的中心轴和所述主齿轮的中心轴平行设置，两个所述从动齿轮均可转动地设置在所述齿轮箱内，两个所述从动齿轮相对设置在所述主齿轮的两侧，两个所述从动齿轮均和所述主齿轮相啮合传动，两个所述从动齿轮的转动方向相反；

所述偏心轮和所述从动齿轮一一对应设置，所述偏心轮和所述齿轮箱可转动连接，所述偏心轮的中心轴和对应的所述从动齿轮传动连接。

进一步地，所述主齿轮内设置有主齿轮轴，所述主齿轮轴上设置有两个第一轴承，所述主齿轮轴通过两个第一轴承可转动地设置在所述齿轮箱上，以实现主齿轮在齿轮箱内的可转动设置。

更进一步地，所述主齿轮和所述主齿轮轴通过轴肩定位，并通过键连接，以实现主齿轮和主齿轮轴的连接。

进一步地，所述主齿轮轴的其中一端穿过所述齿轮箱，穿过所述齿轮箱的所述主齿轮轴的一端连接有第一法兰，所述驱动电机的输出轴上连接有第二法兰，所述第一法兰和所述第二法兰固定连接，以实现驱动电机和主齿轮的传动。

进一步地，所述从动齿轮内设置有从动齿轮轴，所述从动齿轮轴上设置有两个第二轴承，所述从动齿轮轴通过两个第二轴承可转动地设置在所述齿轮箱上，以实现从动齿轮在齿轮箱内的可转动设置。

进一步地，所述从动齿轮和所述从动齿轮轴通过轴肩定位，并通过键连接，以实现从动齿轮和从动齿轮轴的连接。

更进一步地，所述从动齿轮轴的其中一端穿过所述齿轮箱，穿过所述齿轮箱的所述从动齿轮轴的一端设置有第三法兰；

所述偏心轮内设置有转轴，所述转轴的一端设置有第四法兰，所述第四法兰和对应的所述从动齿轮内的从动齿轮轴上的所述第三法兰固定连接，以实现偏心轮和从动齿轮的传动连接。

进一步地，所述齿轮箱包括底座和箱体，所述底座设置在所述船舶基座上，所述箱体设置在所述底座上；

所述底座上设置有支撑架，所述支撑架和所述偏心轮对应设置，所述偏心轮内的转轴的另一端设置有第三轴承，所述偏心轮内的转轴通过第三轴承可转动地设置在与其对应的所述支撑架上。

另一方面，本发明还提供了一种船舶基座阻尼率测量方法，所述测量方法是基于上述的测量装置进行的，所述测量方法包括：

驱动电机转动，带动振动机构的两个偏心轮反向转动；

振动机构和船舶基座产生共振时，记录偏心轮的转速ω1以及位移传感器测量齿轮箱的竖向位移A1；

调节偏心轮转速至ω2,所述ω2和所述ω1的关系为：w1＝a*w2,其中，a＝2-10，记录此时位移传感器测量齿轮箱的竖向位移A2；

利用式1)测量舶基座阻尼率，所述式1)为：

ξ＝A2/(2*A1*e)

其中，ξ为舶基座阻尼率，e为偏心轮的偏心距。

本发明的有益效果是：

本发明所提供的一种船舶基座阻尼率测量装置，由于使船舶基座产生共振的振动机构直接装配在船舶基座上，并通过驱动电机带动振动机构的两个偏心轮反向转动，使振动机构和船舶基座产生共振，以模拟船舶基座的共振现象，因此，能够模拟实船状态，并能综合外界设备对船舶基座的影响，可使试验更贴近实际情况，减少误差，提高舶基座阻尼率的数据精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的一种船舶基座阻尼率测量装置的整体结构示意图；

图2为图1中的振动机构的布置示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

图1为本发明实施例的一种船舶基座阻尼率测量装置的整体结构示意图，结合图1，本发明实施例的测量装置包括振动机构以及位移传感器5。

图2为图1中的振动机构的布置示意图，结合图2，本发明实施例中的振动机构包括齿轮箱2、驱动电机3以及偏心轮4。

结合图1及图2，本发明实施例的齿轮箱2设置在船舶基座1上，齿轮箱2内设置有主齿轮6以及从动齿轮7，主齿轮6可转动地设置在齿轮箱2内，从动齿轮7设置有两个，两个从动齿轮7的中心轴和主齿轮6的中心轴平行设置，两个从动齿轮7均可转动地设置在齿轮箱2内，两个从动齿轮7相对设置在主齿轮6的两侧，两个从动齿轮7均和主齿轮6相啮合传动，两个从动齿轮7的转动方向相反。

具体地，两个从动齿轮7中的一个从动齿轮7可以和主齿轮6外啮合，另一个从动齿轮7可以和主齿轮6内啮合传动，以使两个从动齿轮7在主齿轮6的驱动下，二者的转动方向相反。

结合图2，本发明实施例中，主齿轮6内设置有主齿轮轴8，主齿轮轴8上设置有两个第一轴承9，主齿轮轴8通过两个第一轴承9可转动地设置在齿轮箱2上。

本发明实施例红，主齿轮6和主齿轮轴8可以通过轴肩定位，并通过键实现二者的连接。

结合图2，本发明实施例的驱动电机3可以设置在一个机架上，该机架并不在船舶基座1上，而驱动电机3的输出轴和主齿轮6传动连接，驱动电机3的转动，即可带动主齿轮6转动，进而取得两个从动齿轮7反向转动。

进一步地，本发明实施例中，主齿轮轴8的其中一端穿过齿轮箱2，穿过齿轮箱2的主齿轮轴8的一端连接有第一法兰10，驱动电机3的输出轴上连接有第二法兰11，第一法兰10和第二法兰11固定连接，以实现驱动电机3的输出轴和主齿轮6传动连接。

本发明实施例的驱动电机3可以为变频调速电机，其输出轴的转速可调。

结合图2，本发明实施例中，从动齿轮7内设置有从动齿轮轴12，从动齿轮轴12上设置有两个第二轴承13，从动齿轮轴12通过两个第二轴承13可转动地设置在齿轮箱2上，以实现从动齿轮7相对齿轮箱2的转动。

进一步地，本发明实施例中，从动齿轮7和从动齿轮轴12可以通过轴肩定位，并通过键实现二者的连接。

结合图2，本发明实施例的偏心轮4和从动齿轮7一一对应设置，偏心轮4和齿轮箱2可转动连接，偏心轮4的中心轴和对应的从动齿轮7传动连接，从动齿轮7的转动，即可驱动偏心轮4绕其中心轴偏心运动。

进一步地，结合图2，本发明实施例中，从动齿轮轴12的其中一端穿过齿轮箱2，穿过齿轮箱2的从动齿轮轴12的一端设置有第三法兰14，而偏心轮4内设置有转轴15，该转轴的一端设置有第四法兰16，第四法兰16和对应的从动齿轮7内的从动齿轮轴12上的第三法兰14固定连接，以实现偏心轮4和对应的从动齿轮7的传动连接。

结合图1，本发明实施例的齿轮箱2包括底座2.1和箱体2.2，底座2.1设置在船舶基座1上，箱体2.2设置在底座2.1上。

进一步地，本发明实施例的主齿轮6和从动齿轮7均设置在箱体2.2内，结合图1及图2，底座2.1上设置有支撑架17，支撑架17和偏心轮4对应设置，偏心轮4内的转轴15的另一端可以设置有第三轴承18，偏心轮4内的转轴15通过第三轴承18可转动地设置在与其对应的支撑架17上，以实现偏心轮4和齿轮箱的可转动设置。

本发明实施例的支撑架17可以呈等腰三角状，支撑架17的底边固定在底座2.1上，而第三轴承18设置在支撑架17的顶点处。

本发明实施例的轴承可以选用为滑动轴承。

需要说明的是，本发明实施例中，驱动两个偏心轮反向转动的机构也可以为其他结构，但必须保证两个偏心轮反向转动，且转速一致。

结合图1，本发明实施例的位移传感器5设置在齿轮箱2上，用于测量齿轮箱的竖向位移变化。

进一步地，结合图1，位移传感器5包括位移测量仪5.1和位移显示记录仪5.2，位移测量仪5.1的测量端作用在底座2.1的顶面上，位移测量仪5.1和位移显示记录仪5.2连接，位移测量仪5.1记录齿轮箱的竖向位移变化，并将测量的位移数据在位移显示记录仪5.2上显示。

基于上述测量装置，本发明实施例还提供了一种船舶基座阻尼率测量方法，该测量方法包括：

驱动电机3转动，带动主齿轮6转动，转动的主齿轮6驱动两个从动齿轮7反向转动，两个反向转动的从动齿轮7分别驱动两个偏心轮4转动，偏心轮4的转动会传递至齿轮箱2上，当偏心轮4转速达到一定的速度后，会使齿轮箱2产生式共振；

船舶基座1产生共振时，记录偏心轮4的转速ω1以及位移传感器5测量齿轮箱2的竖向位移A1；

调节偏心轮4转速至ω2,ω2和ω1的关系为：w1＝a*w2,其中，a＝2-10，记录此时位移传感器5测量齿轮箱2的竖向位移A2；

利用式1)测量舶基座阻尼率，式1)为：

ξ＝A2/(2*A1*e)

其中，ξ为舶基座阻尼率，e为偏心轮的偏心距。

通过上述可知，本发明实施例所提供的一种船舶基座阻尼率测量装置以及测量方法，由于使船舶基座产生共振的振动机构直接装配在船舶基座上，并通过驱动电机带动振动机构的两个偏心轮反向转动，使振动机构和船舶基座产生共振，以模拟船舶基座的共振现象，因此，能够模拟实船状态，并能综合外界设备对船舶基座的影响，可使试验更贴近实际情况，减少误差，提高舶基座阻尼率的数据精度。

以下所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式下的限制，任何所述技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

Claims (8)

1.一种船舶基座阻尼率测量方法，其特征在于，所述测量方法是基于船舶基座阻尼率测量装置进行的，所述测量装置包括：

驱动电机；

振动机构，所述振动机构设置在船舶基座上，所述振动机构包括两个偏心轮，两个所述偏心轮相对设置，且两个所述偏心轮均和所述驱动电机的输出部传动连接，在所述驱动电机的驱动下，两个所述偏心轮反向转动；

所述振动机构还包括齿轮箱，所述齿轮箱设置在所述船舶基座上，所述齿轮箱内设置有主齿轮以及从动齿轮，其中：

所述主齿轮可转动地设置在所述齿轮箱内，所述驱动电机的输出轴和所述主齿轮传动连接；

所述从动齿轮设置有两个，两个所述从动齿轮的中心轴和所述主齿轮的中心轴平行设置，两个所述从动齿轮均可转动地设置在所述齿轮箱内，两个所述从动齿轮相对设置在所述主齿轮的两侧，两个所述从动齿轮均和所述主齿轮相啮合传动，两个所述从动齿轮的转动方向相反；

所述偏心轮和所述从动齿轮一一对应设置，所述偏心轮和所述齿轮箱可转动连接，所述偏心轮的中心轴和对应的所述从动齿轮传动连接；

位移传感器，所述位移传感器设置在所述振动机构上，用于测量所述振动机构的竖向位移变化；

所述测量方法包括：

驱动电机转动，带动振动机构的两个偏心轮反向转动；

振动机构和船舶基座产生共振时，记录偏心轮的转速ω1以及位移传感器测量齿轮箱的竖向位移A1；

调节偏心轮转速至ω2,所述ω2和所述ω1的关系为：w1＝a*w2,其中，a＝2-10，记录此时位移传感器测量齿轮箱的竖向位移A2；

利用式1)测量舶基座阻尼率，所述式1)为：

ξ＝A2/(2*A1*e)

其中，ξ为舶基座阻尼率，e为偏心轮的偏心距。

2.根据权利要求1所述的一种船舶基座阻尼率测量方法，其特征在于，所述主齿轮内设置有主齿轮轴，所述主齿轮轴上设置有两个第一轴承，所述主齿轮轴通过两个第一轴承可转动地设置在所述齿轮箱上。

3.根据权利要求2所述的一种船舶基座阻尼率测量方法，其特征在于，所述主齿轮和所述主齿轮轴通过轴肩定位，并通过键连接。

4.根据权利要求2所述的一种船舶基座阻尼率测量方法，其特征在于，所述主齿轮轴的其中一端穿过所述齿轮箱，穿过所述齿轮箱的所述主齿轮轴的一端连接有第一法兰，所述驱动电机的输出轴上连接有第二法兰，所述第一法兰和所述第二法兰固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种船舶基座阻尼率测量方法，其特征在于，所述从动齿轮内设置有从动齿轮轴，所述从动齿轮轴上设置有两个第二轴承，所述从动齿轮轴通过两个第二轴承可转动地设置在所述齿轮箱上。

6.根据权利要求5所述的一种船舶基座阻尼率测量方法，其特征在于，所述从动齿轮和所述从动齿轮轴通过轴肩定位，并通过键连接。

7.根据权利要求5所述的一种船舶基座阻尼率测量方法，其特征在于，所述从动齿轮轴的其中一端穿过所述齿轮箱，穿过所述齿轮箱的所述从动齿轮轴的一端设置有第三法兰；

所述偏心轮内设置有转轴，所述转轴的一端设置有第四法兰，所述第四法兰和对应的所述从动齿轮内的从动齿轮轴上的所述第三法兰固定连接。

8.根据权利要求7所述的一种船舶基座阻尼率测量方法，其特征在于，所述齿轮箱包括底座和箱体，所述底座设置在所述船舶基座上，所述箱体设置在所述底座上；

所述底座上设置有支撑架，所述支撑架和所述偏心轮对应设置，所述偏心轮内的转轴的另一端设置有第三轴承，所述偏心轮内的转轴通过第三轴承可转动地设置在与其对应的所述支撑架上。

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