CN109668530B - 一种轴与轴孔对中检测方法及对中检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轴与轴孔对中检测方法及对中检测装置。本发明所述的轴与轴孔对中检测方法，包括如下步骤：S1、由主动轴连接法兰对侧发出激光并射向主动轴连接法兰，得到主动轴连接法兰检测圆心；S2、在主动轴连接法兰上设置一延长工装和光接收件；该光接收件一端安装在所述延长工装上并且所述主动轴连接法兰的轴线穿过该光接收件，激光投射到所述光接收件上并得到延长点圆心；S3、在轴孔的轴线上的多个点处依次放置所述光接收件，激光投射到所述光接收件上，光接收件沿轴孔内壁圆周方向转动从动轴支撑结构，在光接收件上分别呈现对应点处的轴孔检测点圆心；S4、对比主轴轴线与轴孔轴线的重合度。本发明所述的轴与轴孔对中检测方法具有省时的优点。

Description

一种轴与轴孔对中检测方法及对中检测装置

技术领域

本发明涉及对中方法和装置，特别是涉及一种轴与轴孔对中检测方法及对中检测装置。

背景技术

轴运转需要校正对中，如果轴发生弯曲或者变形，需要校直校正，以免动平衡不稳定而振动，甚至对轴和轴上连接件造成毁坏。普通的轴系对中测量时，由于长度较小，常规的测量方法就能满足需求。但是在船舶或者大型设备中，由于轴的长度非常长，而且直径会很大，采用常规的检测方法就不能满足需求，因此，在船舶的轴系对中检测中，所采用的方法都较特殊。

参照图1和图2，现有船舶的主机动力输出轴(即主动轴)与尾轴(即从动轴)对中方法，主机(图未示)与尾轴(图未示)通过主动轴连接法兰12连接，而维修尾轴时，需要将尾轴及其轴套抽出拆卸出来，只剩下尾轴孔所在的船体结构。运行时，主机通过主动轴11带动主动轴连接法兰12旋转，进而带动尾轴旋转。

具体测量方法，首先，调整激光射线与法兰面平行。在主动轴连接法兰的中心孔的中心处放置激光发射器13，并且在主动轴连接法兰的法兰面上任意选取三个点，这三个点分别是A1、A2、A3，且最好是A1与A3经过同一直径，A2与圆心连接与该直径垂直。在这三个点处分别放置光靶，激光发射器13依次调整位置使得激光与三个光靶的靶心重合，从而此时的激光发射器13的激光射线与主动轴连接法兰的法兰面平行。

然后，将激光发射器转动90°，使得激光射线与主动轴连接法兰的法兰面垂直。在离激光发射器13最近的轴孔处放置光靶14，在图2中，最近的光靶在测量点B1处，然后调整激光发射器相对主动轴连接法兰的位置，这样，通过调整激光射线的位置并穿过光靶，使得激光射线穿过检测点B1处的轴孔的轴心。此时，虽然激光发射器与光靶14之间有一定的距离，但是可以忽略光靶14的靶心与主机轴线的轴心的偏差。由此也会影响测量结果的准确度。而在调整激光发射器的位置时，也会对激光射线与法兰面的垂直度带来影响，因此，要重复上述步骤多次调整。调整好激光射线与法兰面的垂直度，并且激光射线要经过最近的光靶的靶心，这个过程需要反复多次调整，多次测量校对，然后才能依次测量各个轴孔轴心的偏差。上述这个调整校对的过程一方面是需要反复多次，另一方面费时费力而且调整过程中精度会受到影响。

如图2，在各个轴孔轴心的测量时，如图2所示的测量点B1、B2、B3以及B4，将光靶依次移动到上述测量点处放置，沿轴孔内壁的圆周方向转动光靶，并且激光射线会在光靶上形成一个圆，这个圆的圆心就是该测量点所对应位置轴孔的轴心。按照上述方法依次对多个测量点上的轴孔轴心进行测量，并将测量得到的数据记录在测量表上，测量结果如图3所示。在图3的示例中，横坐标表示测量点，纵坐标表示垂直方向的偏移量。由于激光发射器发射的激光是经过调整的，就可以理解为激光的射线就是主动轴连接法兰端的轴线，也就是主机轴线，而测量点得到的圆心的连接就表示轴孔轴线，如图3中的曲线就表示该点的轴孔轴心与主机轴线的轴心的偏移量。当然，图3中的纵坐标可以换为水平方向，从而表示水平方向的偏移量。综上，现有技术的测量方法为了保证测量的精度，需要反复校对和调整，费时费力。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，提供一种轴与轴孔对中检测方法及对中检测装置，其具有精确且省时的优点。

一种轴与轴孔对中检测方法，包括：

对中检测装置，所述对中检测装置包括主动轴连接法兰、延长工装、光接收件、从动轴支撑结构以及激光发射器；所述主动轴连接法兰、所述从动轴支撑结构以及所述激光发射器依序放置，所述延长工装安装在所述主动轴连接法兰上，并位于所述主动轴连接法兰和所述从动轴支撑结构之间；所述从动轴支撑结构内开设有轴孔；

轴与轴孔对中检测方法，所述轴与轴孔对中检测方法适用于所述对中检测装置，

包括如下步骤：

S1、由主动轴连接法兰对侧发出激光并射向主动轴连接法兰，旋转主动轴连接法兰，得到主动轴连接法兰检测圆心；

S2、在主动轴连接法兰上设置一延长工装和光接收件，该延长工装用于延长主动轴连接法兰沿其轴线的长度；该光接收件一端安装在所述延长工装上并且所述主动轴连接法兰的轴线穿过该光接收件，旋转主动轴连接法兰，激光投射到所述光接收件上并得到延长点圆心；

S3、在轴孔的轴线上的多个点处依次放置所述光接收件，激光投射到所述光接收件上，所述光接收件沿所述轴孔内壁圆周方向转动从动轴支撑结构，在所述光接收件上分别呈现对应点处的轴孔检测点圆心；

S4、连接所述主动轴连接法兰检测圆心和所述延长点圆心得到主轴轴线，并且依次连接多个所述轴孔检测点圆心得到轴孔轴线，对比主轴轴线与轴孔轴线的重合度。

本发明所述的轴与轴孔对中检测方法，相较于现有技术而言，通过设置延长工装，使得主轴轴线被虚拟的拉长，从而检测得到的主轴轴线更准确。激光从主动轴连接法兰的对侧射出，只需要将激光穿过轴孔并投射到主动轴连接法兰的中心附近即可，此过程无需将激光一定投射到主动轴连接法兰的轴心上，节省了大量的调整和校正激光的时间，省时省力。而且比对两个所述轴线时，较现有技术更直观更准确。

进一步地，所述光接收件为光靶，旋转该光靶并在该光靶上呈现对应点的检测圆，且得到对应的圆心。激光信号被光靶接收，并且当光靶旋转时，由于光靶的转动圆心或者靶心不在激光照射的点，因此，光靶转动时，激光会在光靶上形成一个圆，这个圆的圆心就是该检测点的轴心，如果该检测点位于主动轴或者主动轴连接法兰上，该圆心就是主轴轴线上的一个轴心，如果该检测点位于轴孔上，该圆心就是轴孔上对应位置的轴心，然后再将多个轴心连接起来，就可以得到主轴轴线或者轴孔轴线。

进一步地，S2中，延长工装沿所述主动轴连接法兰的轴线方向伸缩。延长工装可以伸缩，从而可以调节延长工装上的光靶连接距离，进而提高检测范围和检测精确度。

进一步地，S1中，通过激光发射器从主动轴连接法兰的对侧发射激光，该激光发射器安装在主动轴连接法兰的对侧，从动轴支撑结构或主动轴连接法兰可相对该激光发射器转动。

进一步地，S1中，调整激光发射器位置，使得激光发射器发射的激光穿过轴孔任一端面的轴心并投射到主动轴连接法兰轴心上。为了减少误差，并且方便检测，激光的路径与轴线的路径越接近越好，这样在光靶上呈现的圆就更完整。激光路径越偏离轴线，形成的圆就越大，就越不容易在光靶上被接收到。

进一步地，设置一遮光罩，该遮光罩上开设一通孔并罩在所述轴孔上靠近所述激光发射器一侧，且该通孔放置在所述轴孔的中心线上，激光从所述遮光罩的通孔穿过，使所述激光从轴孔的轴心穿过。遮光罩用于限定激光的发射点位置，保证发射点位于轴孔的中心线，也就是轴线。

进一步地，所述光靶安装在所述主动轴连接法兰的轴心对应的轴线上。光靶放置在轴心上，才能保证光靶能够较好的接收到完整的圆。

进一步地，所述延长工装包括可替换接头和杆身，所述可替换接头与所述主动轴连接法兰的法兰孔连接，所述杆身与所述可替换接头可拆卸连接。通过更换可替换接头，可以将延长工装连接在不同尺寸或者形状的法兰孔上，从而提高适用范围。

进一步地，步骤S4后还包括步骤S5、调整轴孔轴线上偏离主轴轴线的轴孔位置，使得轴孔轴线与主轴轴线重合。

进一步地，所述光接收件与所述主动轴连接法兰、所述延长工装以及所述从动轴支撑结构连接时，所述激光发射器发出的激光穿过所述轴孔，并呈现在所述光接收件上。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

附图说明

图1为现有技术的调整激光射线与法兰面平行的方法的示意图；

图2为现有技术的轴与轴孔对中检测方法的工作原理示意图；

图3为现有技术的轴与轴孔对中检测方法的一种检测结果的曲线图；

图4为本发明的轴与轴孔对中检测方法的工作原理示意图；

图5为本发明的延长工装装配光靶后的结构示意图；

图6为本发明的轴与轴孔对中检测方法的一种检测结果的曲线图；

图7为本发明的轴与轴孔对中检测方法的另一种检测结果的曲线图。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

参照图4的一种轴与轴孔对中检测方法，包括如下步骤：

S1、一个实施例中，由主动轴连接法兰22对侧发出激光并射向主动轴连接法兰22，旋转主动轴连接法兰22，得到主动轴连接法兰检测圆心；在优选实施方式中，在主动轴连接法兰的轴线上设置一光接收件，该光接收件用于接收激光信号，旋转主动轴连接法兰并得到所述主动轴连接法兰检测圆心；

S2、在主动轴连接法兰22上设置一延长工装21，该延长工装用于延长主动轴连接法兰沿其轴线的长度；还设置有光接收件，该光接收件一端安装在所述延长工装上并且所述主动轴连接法兰的轴线穿过该光接收件，旋转主动轴连接法兰22，激光投射到所述光接收件上并得到延长点圆心；

S3、在轴孔M的轴线上的多个点处依次放置所述光接收件，激光投射到所述光接收件上，所述光接收件沿所述轴孔M内壁圆周方向转动从动轴支撑结构，在所述光接收件上分别呈现对应点处的轴孔检测点圆心；

S4、连接所述主动轴连接法兰检测圆心和所述延长点圆心得到主轴轴线，并且依次连接多个所述轴孔检测点圆心得到轴孔轴线，对比主轴轴线与轴孔轴线的重合度。

轴孔M在从动轴支撑结构25上形成，从动轴支撑结构25上套接从动轴支撑结构，从动轴支撑结构包括从动轴及其轴套，而从动轴拆卸出之后，船体上就会形成轴孔M。在本实施例中，从动轴支撑结构25转动从而使得轴孔M转动，光靶24连接在从动轴支撑结构25的轴孔壁面，而在优选实施方式中，光靶磁吸在轴孔的壁面，可以沿轴孔内壁的圆周方向转动。图4中，一个实施例中，主动轴连接法兰一端设置两个检测点，分别为C1和C2，而轴孔上设置有至少2个检测点，分别为C3和C4，在这些检测点放置光靶用于检测，这些检测点分别位于轴孔的轴线上的不同点处，这些检测点的连线就是轴孔的轴线，在优选方案中，还包括C5和C6，甚至更多检测点。

接收激光的形式可以多种，而在优选的实施方式中，为了更方便的将激光接收和成像，所述光接收件为光靶24，旋转该光靶24并在该光靶24上呈现对应点的检测圆，且得到对应的圆心。另外，光靶24更优选为激光靶，激光靶接收的激光信号可通过电信号传输到控制器和处理器上，并最终可以在显示器上进行显示，从而方便连接激光在光靶24上形成的圆以及圆心。

为了使得延长工装21上的光靶24的位置可以调整，优选方案，S2中，延长工装21沿所述主动轴连接法兰的轴线方向伸缩。

进一步地，S1中，通过激光发射器23从主动轴连接法兰22的对侧发射激光，该激光发射器23安装在主动轴连接法兰22的对侧，不随从动轴支撑结构25或主动轴连接法兰22转动。

为了使得激光的发射路径更接近轴线，并且使得激光更好地呈现在光靶24上，优选方案中，S1中，调整激光发射器23位置，使得激光发射器23发射的激光穿过轴孔M任一端面的轴心并投射到主动轴连接法兰22轴心上。

为了能够方便激光射线的发射点位于轴孔M的中心，进一步地，设置一遮光罩26，该遮光罩26上开设一通孔并罩在所述轴孔M上靠近所述激光发射器23一侧，且该通孔放置在所述轴孔M的中心线上，激光从所述遮光罩26的通孔穿过，使所述激光从轴孔M的轴心穿过。

为了方便光靶24承接激光，并且使得激光形成的圆均承接在光靶24上，优选方案中，所述光靶24安装在所述主动轴连接法兰22的轴心对应的轴线上。

通常，延长工装21只是为了延长主轴的长度，其结构形式可任意，而在优选实施方式中，如图5，所述延长工装21包括可替换接头211和杆身212，所述可替换接头211与所述主动轴连接法兰22的法兰孔连接，所述杆身212与所述可替换接头211可拆卸连接。

还包括步骤S4后的步骤S5、调整轴孔轴线上偏离主轴轴线的轴孔位置，使得轴孔轴线与主轴轴线重合。

本发明的一种轴孔对中检测方法的对中检测装置，包括主动轴连接法兰22、延长工装21、光接收件、从动轴支撑结构25以及激光发射器23；所述主动轴连接法兰、所述从动轴支撑结构以及所述激光发射器依序放置，所述延长工装安装在所述主动轴连接法兰上，并位于所述主动轴连接法兰和所述从动轴支撑结构之间；所述从动轴支撑结构内开设有轴孔M；

当所述光接收件与所述主动轴连接法兰22、所述延长工装21以及所述从动轴支撑结构25连接时，使得所述激光发射器发出的激光穿过所述轴孔M，并呈现在所述光接收件上。

本发明的轴与轴孔对中检测方法的原理：

由于激光发射器23没有经过准确定位，激光不一定会打在主动轴连接法兰22的轴心上，而激光发射器23是固定的，旋转主动轴连接法兰22时，又由于激光打在主动轴连接法兰22上的点与主动轴连接法兰22的轴心没有重合，主动轴连接法兰22旋转至少一圈就会使得激光在其上形成一个圆，而这个圆的圆心就是主动轴连接法兰22的主动轴连接法兰检测圆心。然后，将光靶24安装在延长工装21上，并且光靶24置于轴线上，此时无需精确调整光靶24位置，只需要光靶24转动时，能够承接到完整的激光形成的圆即可。这时候旋转主动轴连接法兰22至少一周，激光在光靶24上形成圆，并得到延长点圆心。由于主动轴连接法兰检测圆心和延长点圆心都是在主动轴连接法兰22转动时形成的，而且延长工装21与主动轴连接法兰22紧固连接，并一同旋转，因此，主动轴连接法兰检测圆心和延长点圆心的连线，就可以当作主动轴的轴线。

而在做轴孔M上的轴孔检测点圆心的检测时，由于主动轴连接法兰22的转动与轴孔M的转动是分别单独进行的，轴孔M上的轴孔检测点圆心连接就是轴孔M的轴线。轴孔M的旋转依靠光靶沿轴孔圆周方向转动来实现。

因此，本发明的对中检测方法，第一不用精确定位激光发射器23，也不用精准保证激光的发射路线；第二设置了延长工装21，将主轴虚拟的拉长，从而可进行主轴轴线与轴孔轴线的比对；第三只需要分别旋转主动轴连接法兰22和轴孔M上的从动轴支撑结构即可，操作简单。

此外，为了方便检修和简化比对，对多个轴孔检测点圆心的偏移量进行平均处理，得到它们的算术平均数，通过该算术平均数与主轴的轴线进行对比，确定最终的偏移量，以便后续的维修。

如图6和图7的示例，其中虚线表示主轴的轴线，实线表示轴孔M的轴线，两个轴线之间的纵向距离表示偏移量，实际简化操作中，需要对该偏移量进行平均处理。其坐标原点是第一个测量点，也就是主动轴连接法兰22上的测量点C1，坐标原点的纵值不一定为0，表示激光不一定要打在主动轴连接法兰22的轴心上。

总之，本发明的轴与轴孔对中检测方法操作简单，实现容易，极大的节省了检测的时间，提升了检测效率。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种轴与轴孔对中检测方法，其特征在于，包括：

对中检测装置，所述对中检测装置包括主动轴连接法兰、延长工装、光接收件、从动轴支撑结构以及激光发射器；所述主动轴连接法兰、所述从动轴支撑结构以及所述激光发射器依序放置，所述延长工装安装在所述主动轴连接法兰上，并位于所述主动轴连接法兰和所述从动轴支撑结构之间；所述从动轴支撑结构内开设有轴孔；

轴与轴孔对中检测方法，所述轴与轴孔对中检测方法适用于所述对中检测装置，

包括如下步骤：

S1、由主动轴连接法兰对侧发出激光并射向主动轴连接法兰，旋转主动轴连接法兰，得到主动轴连接法兰检测圆心；

S2、在主动轴连接法兰上设置一延长工装和光接收件，该延长工装用于延长主动轴连接法兰沿其轴线的长度；该光接收件一端安装在所述延长工装上并且所述主动轴连接法兰的轴线穿过该光接收件，旋转主动轴连接法兰，激光投射到所述光接收件上并得到延长点圆心；

S3、在轴孔的轴线上的多个点处依次放置所述光接收件，激光投射到所述光接收件上，所述光接收件沿所述轴孔内壁圆周方向转动从动轴支撑结构，在所述光接收件上分别呈现对应点处的轴孔检测点圆心；

S4、连接所述主动轴连接法兰检测圆心和所述延长点圆心得到主轴轴线，并且依次连接多个所述轴孔检测点圆心得到轴孔轴线，对比主轴轴线与轴孔轴线的重合度。

2.根据权利要求1所述的轴与轴孔对中检测方法，其特征在于：所述光接收件为光靶，旋转该光靶并在该光靶上呈现对应点的检测圆，且得到对应的圆心。

3.根据权利要求2所述的轴与轴孔对中检测方法，其特征在于：S2中，延长工装沿所述主动轴连接法兰的轴线方向伸缩。

4.根据权利要求2所述的轴与轴孔对中检测方法，其特征在于：S1中，通过激光发射器从主动轴连接法兰的对侧发射激光，该激光发射器安装在主动轴连接法兰的对侧，从动轴支撑结构或主动轴连接法兰可相对该激光发射器转动。

5.根据权利要求4所述的轴与轴孔对中检测方法，其特征在于：S1中，调整激光发射器位置，使得激光发射器发射的激光穿过轴孔任一端面的轴心并投射到主动轴连接法兰轴心上。

6.根据权利要求5所述的轴与轴孔对中检测方法，其特征在于：设置一遮光罩，该遮光罩上开设一通孔并罩在所述轴孔上靠近所述激光发射器一侧，且该通孔放置在所述轴孔的中心线上，激光从所述遮光罩的通孔穿过，使所述激光从轴孔的轴心穿过。

7.根据权利要求2-5任一项所述的轴与轴孔对中检测方法，其特征在于：所述光靶安装在所述主动轴连接法兰的轴心对应的轴线上。

8.根据权利要求1-5任一项所述的轴与轴孔对中检测方法，其特征在于：所述延长工装包括可替换接头和杆身，所述可替换接头与所述主动轴连接法兰的法兰孔连接，所述杆身与所述可替换接头可拆卸连接。

9.根据权利要求1-5任一项所述的轴与轴孔对中检测方法，其特征在于：还包括步骤S5、调整轴孔轴线上偏离主轴轴线的轴孔位置，使得轴孔轴线与主轴轴线重合。

10.根据权利要求1所述的轴与轴孔对中检测方法，其特征在于：所述光接收件与所述主动轴连接法兰、所述延长工装以及所述从动轴支撑结构连接时，所述激光发射器发出的激光穿过所述轴孔，并呈现在所述光接收件上。

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