CN112945148B - 一种用于船体变形轴系对中的检测装置及检测方法 - Google Patents

一种用于船体变形轴系对中的检测装置及检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于船体变形轴系对中的检测装置及检测方法，属于船舶轴系对中技术领域。所述检测装置包括第一检测组件、第二检测组件和角度测量仪。第一检测组件包括第一封装件和第一激光位移传感器，第一封装件用于安装在电机的壳体的外壁上，第一封装件中具有第一通孔和第一空腔。第二检测组件包括第二封装件和第二激光位移传感器，第二封装件用于安装在制动器的壳体的外壁上，第二封装件中具有第二通孔和第二空腔。本发明提供的检测装置，通过对比前后状态的数据差值，能够实时检测出电机的主动轴和制动器的从动轴之间的对中偏移量，具有良好的可靠性，且检测精度高。

Description

一种用于船体变形轴系对中的检测装置及检测方法
技术领域
本发明属于船舶轴系对中技术领域，更具体地，涉及一种用于船体变形轴系对中的检测装置及检测方法。
背景技术
对于大型船体的主推进动力系统隔振装置而言，船体局部性变形会使得主推进动力系统产生轴系(电机的主动轴和制动器的从动轴)对中偏移，从而引起较大的轴系振动噪声。因此，需要定期检测轴系对中的偏移量，以便于后续调整而降低轴系的振动噪声。
相关技术中，通过定期拆装船体轴系的电机和制动器，以重新对中电机的输入轴和制动器的从动轴，也就可以修正轴系对中的偏移量，从而降低轴系的振动噪声。
然而，上述定期拆装电机和制动器来调节轴系对中的偏移量往往是根据经验来进行调节的，无法实时准确检测出船体轴系对中的偏移量，可靠性较低。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于船体变形轴系对中的检测装置及检测方法，其目的在于能够实时准确检测出船体轴系对中的偏移量以指导调节，由此解决可靠性较低的技术问题。
第一方面，本发明提供了一种用于船体变形轴系对中的检测装置，所述检测装置包括第一检测组件、第二检测组件和角度测量仪；
所述第一检测组件包括第一封装件和第一激光位移传感器，所述第一封装件用于安装在电机的壳体的外壁上，所述第一封装件中具有第一通孔和第一空腔，所述第一通孔和所述第一空腔连通，所述第一封装件的外壁上具有可活动布置地第一盖体，以密封所述第一通孔，所述第一激光位移传感器位于所述第一空腔中，所述第一激光位移传感器与所述第一通孔相对布置；
所述第二检测组件包括第二封装件和第二激光位移传感器，所述第二封装件用于安装在制动器的壳体的外壁上，所述第二封装件中具有第二通孔和第二空腔，所述第二通孔和所述第二空腔连通，且所述第二通孔和所述第一通孔相对布置，所述第二封装件的外壁上具有可活动布置地第二盖体，以密封所述第二通孔，所述第二激光位移传感器位于所述第二空腔中，所述第二激光位移传感器与所述第二通孔相对布置。
可选地，所述第一封装件的外壁上具有第一驱动件，所述第一驱动件的输出轴与所述第一盖体传动连接，以控制所述第一盖体密封所述第一通孔。
可选地，所述第二封装件的外壁上具有第二驱动件，所述第二驱动件的输出轴与所述第二盖体传动连接，以控制所述第二盖体密封所述第二通孔。
可选地，所述检测装置还包括控制器，所述控制器分别与所述第一驱动件、所述第一激光位移传感器、所述第二驱动件和所述第二激光位移传感器电连接。
第二方面，本发明提供了一种用于船体变形轴系对中的检测方法，所述检测方法基于第一方面所述的检测装置，所述检测方法包括：
分别将所述第一封装件安装在所述电机的壳体上，所述第二封装件安装在所述制动器的壳体上，并使得所述第一通孔和所述第二通孔相对布置；
分别解除所述第一盖体对所述第一通孔的密封，解除所述第二盖体对所述第二通孔的密封；
确定初级状态，并在所述初级状态下，根据所述第一激光位移传感器和所述第二激光位移传感器，记录第一初级坐标和第二初级坐标，所述第一初级坐标为所述初级状态下，所述第二激光位移传感器相对于所述第一激光位移传感器的坐标，所述第二初级坐标为所述初级状态下，所述第一激光位移传感器相对于所述第二激光位移传感器的坐标；
通过所述角度测量仪测量所述初级状态下，所述第一激光位移传感器的中轴线与所述第二激光位移传感器的中轴线的初级夹角；
确定次级状态，并在所述次级状态下，根据所述第一激光位移传感器和所述第二激光位移传感器，记录第一次级坐标和第二次级坐标，所述第一次级坐标为所述次级状态下，所述第二激光位移传感器相对于所述第一激光位移传感器的坐标，所述第二次级坐标为所述次级状态下，所述第一激光位移传感器相对于所述第二激光位移传感器的坐标；
通过所述角度测量仪测量所述次级状态下，所述第一激光位移传感器的中轴线与所述第二激光位移传感器的中轴线的次级夹角；
根据所述第一初级坐标、所述第二初级坐标、所述初级夹角、所述第一次级坐标、所述第二次级坐标和所述次级夹角，计算所述电机的主动轴和所述制动器的从动轴之间的对中偏移量。
可选地，所述计算所述电机的主动轴和所述制动器的从动轴之间的对中偏移量，包括：
所述对中偏移量通过以下公式获得：
ΔxA＝[XA2cos(ψ0+Δψ)+ZA2sin(ψ0+Δψ)]-(XA1cosψ0+ZA1sinψ0)
ΔxB＝-[XB2cos(ψ0+Δψ)+ZB2sin(ψ0+Δψ)]+(XB1cosψ0+ZB1sinψ0)
ΔzA＝[-XA2sin(ψ0+Δψ)+ZA2cos(ψ0+Δψ)]-(-XA1sinψ0+ZA1cosψ0)
ΔzB＝-[-XB2sin(ψ0+Δψ)+ZB2cos(ψ0+Δψ)]+(-XB1sinψ0+ZB1cosψ0)
其中，所述第一初级坐标为(-XB1,0,-ZB1)，所述第二初级坐标为(XA1,0,ZA1)，所述第一次级坐标为(-XB2,0,-ZB2)，所述第二次级坐标为(XA2,0,ZA2)，ψ0为所述初级夹角，Δψ为所述次级夹角和所述初级夹角之差，ΔxA为所述电机的水平偏移变化量，ΔzA为所述电机的竖直偏移变化量，ΔxB为所述制动器的水平偏移变化量，ΔzB为所述制动器的竖直偏移变化量。
可选地，所述角度测量仪为倾角传感器。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
对于本发明实施例提供的一种用于船体变形轴系对中的检测装置，在对船体轴系进行对中偏移检测时，首先，分别将第一封装件安装在电机的壳体上，第二封装件安装在制动器的壳体上，并使得第一通孔和第二通孔相对布置。然后，分别解除第一盖体对第一通孔的密封，解除第二盖体对第二通孔的密封。接着，通过第一激光位移传感器和第二激光位移传感器测量两者之间的相对坐标作为初级坐标，并通过角度测量仪测量此时第一激光位移传感器的中轴线与第二激光位移传感器的中轴线的初级夹角。再接着，在单位时间后，再次通过第一激光位移传感器和第二激光位移传感器测量两者之间的相对坐标作为次级坐标，并通过角度测量仪测量此时第一激光位移传感器的中轴线与第二激光位移传感器的中轴线的次级夹角。也就是说，通过多次单位时间后的实时检测次级坐标和次级夹角，便于后续与初级坐标、初级夹角对比，以确定出当下对中偏移量，具有更加准确的可靠性。最后，通过上述前后两次坐标和夹角的变化，计算出电机的主动轴和制动器的从动轴之间的对中偏移量，从而根据计算得到的对中偏移量来准确指导对中偏移的调节。
也就是说，本发明提供的检测装置，通过计算前后状态的数据差值，能够实时检测出电机的主动轴和制动器的从动轴之间的对中偏移量，具有良好的可靠性，且检测精度高。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种用于船体变形轴系对中的检测装置的使用示意图；
图2是本发明实施例提供的一种用于船体变形轴系对中的检测装置的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种用于船体变形轴系对中的检测方法的流程图。
图中各符号表示含义如下：
1、第一检测组件；11、第一封装件；111、第一通孔；112、第一空腔；113、第一盖体；114、第一驱动件；12、第一激光位移传感器；2、第二检测组件；21、第二封装件；211、第二通孔；212、第二空腔；213、第二盖体；214、第二驱动件；22、第二激光位移传感器；3、控制器；100、船体；200、电机；300、制动器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1是本发明实施例提供的一种用于船体变形轴系对中的检测装置的使用示意图，如图1所示，检测装置包括第一检测组件1、第二检测组件2和角度测量仪(图未示)。
图2是本发明实施例提供的一种用于船体变形轴系对中的检测装置的结构示意图，如图2所示，第一检测组件1包括第一封装件11和第一激光位移传感器12，第一封装件11用于安装在电机200的壳体的外壁上，第一封装件11中具有第一通孔111和第一空腔112，第一通孔111和第一空腔112连通，第一封装件11的外壁上具有可活动布置地第一盖体113，以密封第一通孔111，第一激光位移传感器12位于第一空腔112中，第一激光位移传感器12与第一通孔111相对布置。
第二检测组件2包括第二封装件21和第二激光位移传感器22，第二封装件21用于安装在制动器300的壳体的外壁上，第二封装件21中具有第二通孔211和第二空腔212，第二通孔211和第二空腔212连通，且第二通孔211和第一通孔111相对布置，第二封装件21的外壁上具有可活动布置地第二盖体213，以密封第二通孔211，第二激光位移传感器22位于第二空腔212中，第二激光位移传感器22与第二通孔211相对布置。
对于本发明实施例提供的一种用于船体变形轴系对中的检测装置，在对船体100轴系进行对中偏移检测时，首先，分别将第一封装件11安装在电机200的壳体上，第二封装件21安装在制动器300的壳体上，并使得第一通孔111和第二通孔211相对布置。然后，分别解除第一盖体113对第一通孔111的密封，解除第二盖体213对第二通孔211的密封。接着，通过第一激光位移传感器12和第二激光位移传感器22测量两者之间的相对坐标作为初级坐标，并通过角度测量仪测量此时第一激光位移传感器12的中轴线与第二激光位移传感器22的中轴线的初级夹角。再接着，在单位时间后，再次通过第一激光位移传感器12和第二激光位移传感器22测量两者之间的相对坐标作为次级坐标，并通过角度测量仪测量此时第一激光位移传感器12的中轴线与第二激光位移传感器22的中轴线的次级夹角。也就是说，通过多次单位时间后的实时检测次级坐标和次级夹角，便于后续与初级坐标、初级夹角对比，以确定出当下对中偏移量，具有更加准确的可靠性。最后，通过上述前后两次坐标和夹角的变化，计算出电机200的主动轴和制动器300的从动轴之间的对中偏移量，从而根据计算得到的对中偏移量来准确指导对中偏移的调节。
也就是说，本发明提供的检测装置，通过计算前后状态的数据(坐标及夹角)变化，能够实时检测出电机200的主动轴和制动器300的从动轴之间的对中偏移量，具有良好的可靠性，且检测精度高。
在本实施例中，在通过实时对比前后状态(当前状态和初始状态)对比的数据差值与预设值对比后，将该数据传递至报警装置，当数据差值小于或者等于预设值，报警装置不工作。当数据差值大于预设值，报警装置发出报警信号，则说明此时轴系对中偏移量较大，引起的噪声也较大，需要对中调节，也就可以实时监测。
容易理解的是，当船体100轴系不工作时，可以调节第一盖体113和第二盖体213，密封相对应的第一通孔111、第二通孔211，从而可以对第一激光位移传感器12和第二激光位移传感器22起到防水、防油和防尘保护。
再次参见图2，第一封装件11的外壁上具有第一驱动件114，第一驱动件114的输出轴与第一盖体113传动连接，以控制第一盖体113密封第一通孔111。
在上述实施方式中，第一驱动件114对第一盖体113起到驱动作用，便于第一盖体113的平移，起到省力的作用。
同理，第二封装件21的外壁上具有第二驱动件214，第二驱动件214的输出轴与第二盖体213传动连接，以控制第二盖体213密封第二通孔211。
在上述实施方式中，第二驱动件214对第二盖体213起到驱动作用，便于第二盖体213的平移，起到省力的作用。
示例性地，第一驱动件114和第二驱动件214可以为伸缩电机，从而控制对第一通孔111和第二通孔211的密封。
可选地，检测装置还包括控制器3，控制器3分别与第一驱动件114、第一激光位移传感器12、第二驱动件214和第二激光位移传感器22电连接。
在上述实施方式中，通过控制器3能够合理实现对第一驱动件114、第一激光位移传感器12、第二驱动件214和第二激光位移传感器22的系统控制，便于调节其工作状态。
示例性地，控制器3可以为中继桥模块。
图3是本发明实施例提供的一种用于船体变形轴系对中的检测方法的流程图，如图3所示，该检测方法基于上述检测装置，该检测方法包括：
S301、分别将第一封装件11安装在电机200的壳体上，第二封装件21安装在制动器300的壳体上，并使得第一通孔111和第二通孔211相对布置。
S302、分别解除第一盖体113对第一通孔111的密封，解除第二盖体213对第二通孔211的密封。
S303、确定初级状态，并在初级状态下，根据第一激光位移传感器12和第二激光位移传感器22，记录第一初级坐标和第二初级坐标。
步骤S303中，第一初级坐标为初级状态下，第二激光位移传感器22相对于第一激光位移传感器12的坐标，第二初级坐标为初级状态下，第一激光位移传感器12相对于第二激光位移传感器22的坐标。
需要说明的是，初级状态可以视为第一激光位移传感器12和第二激光位移传感器22的安装时的初始位置状态。
S304、通过角度测量仪测量初级状态下，第一激光位移传感器12的中轴线与第二激光位移传感器22的中轴线的初级夹角。
S305、确定次级状态，并在次级状态下，根据第一激光位移传感器12和第二激光位移传感器22，记录第一次级坐标和第二次级坐标。
步骤S305中，第一次级坐标为次级状态下，第二激光位移传感器22相对于第一激光位移传感器12的坐标，第二次级坐标为次级状态下，第一激光位移传感器12相对于第二激光位移传感器22的坐标。
容易理解的是，次级状态可以为一定时间后第一激光位移传感器12和第二激光位移传感器22的位置状态。
S306、通过角度测量仪测量次级状态下，第一激光位移传感器12的中轴线与第二激光位移传感器22的中轴线的次级夹角。
S307、根据第一初级坐标、第二初级坐标、初级夹角、第一次级坐标、第二次级坐标和次级夹角，计算电机200的主动轴和制动器300的从动轴之间的对中偏移量。
对中偏移量通过以下公式获得：
ΔxA＝[XA2cos(ψ0+Δψ)+ZA2sin(ψ0+Δψ)]-(XA1cosψ0+ZA1sinψ0) (1)
ΔxB＝-[XB2cos(ψ0+Δψ)+ZB2sin(ψ0+Δψ)]+(XB1cosψ0+ZB1sinψ0) (2)
ΔzA＝[-XA2sin(ψ0+Δψ)+ZA2cos(ψ0+Δψ)]-(-XA1sinψ0+ZA1cosψ0) (3)
ΔzB＝-[-XB2sin(ψ0+Δψ)+ZB2cos(ψ0+Δψ)]+(-XB1sinψ0+ZB1cosψ0) (4)
其中，第一初级坐标为(-XB1,0,-ZB1)，第二初级坐标为(XA1,0,ZA1)，第一次级坐标为(-XB2,0,-ZB2)，第二次级坐标为(XA2,0,ZA2)，ψ0为初级夹角，Δψ为次级夹角和初级夹角之差，ΔxA为电机200的水平偏移变化量，ΔzA为电机200的竖直偏移变化量，ΔxB为制动器300的水平偏移变化量，ΔzB为制动器300的竖直偏移变化量。
需要说明的是，公式(1)-(4)是坐标点通过三角函数及坐标转化得到对中偏移量。
容易理解的是，电机200、制动器300的偏移量与第一检测组件1、第二检测组件2的偏移量一致，因此可以将第一检测组件1、第二检测组件2计算偏移量视为电机200(主动轴)、制动器300(从动轴)的偏移量。
在本实施例中，角度测量仪可以为倾角传感器。
本发明具有对船体100轴系进行在线对中检测功能，系统安装、调试后采用定期开机使用，具有在线监测、测量精度高、使用便捷、结构简单等优点，适用于测量船体100变形轴系对中偏移在线监测，更好的控制轴系对中状态。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于船体变形轴系对中的检测方法，其特征在于，所述检测方法基于检测装置，
所述检测装置包括第一检测组件(1)、第二检测组件(2)和角度测量仪；
所述第一检测组件(1)包括第一封装件(11)和第一激光位移传感器(12)，所述第一封装件(11)用于安装在电机(200)的壳体的外壁上，所述第一封装件(11)中具有第一通孔(111)和第一空腔(112)，所述第一通孔(111)和所述第一空腔(112)连通，所述第一封装件(11)的外壁上具有可活动布置地第一盖体(113)，以密封所述第一通孔(111)，所述第一激光位移传感器(12)位于所述第一空腔(112)中，所述第一激光位移传感器(12)与所述第一通孔(111)相对布置；
所述第二检测组件(2)包括第二封装件(21)和第二激光位移传感器(22)，所述第二封装件(21)用于安装在制动器(300)的壳体的外壁上，所述第二封装件(21)中具有第二通孔(211)和第二空腔(212)，所述第二通孔(211)和所述第二空腔(212)连通，且所述第二通孔(211)和所述第一通孔(111)相对布置，所述第二封装件(21)的外壁上具有可活动布置地第二盖体(213)，以密封所述第二通孔(211)，所述第二激光位移传感器(22)位于所述第二空腔(212)中，所述第二激光位移传感器(22)与所述第二通孔(211)相对布置；
所述检测方法包括：
分别将所述第一封装件(11)安装在所述电机(200)的壳体上，所述第二封装件(21)安装在所述制动器(300)的壳体上，并使得所述第一通孔(111)和所述第二通孔(211)相对布置；
分别解除所述第一盖体(113)对所述第一通孔(111)的密封，解除所述第二盖体(213)对所述第二通孔(211)的密封；
确定初级状态，并在所述初级状态下，根据所述第一激光位移传感器(12)和所述第二激光位移传感器(22)，记录第一初级坐标和第二初级坐标，所述第一初级坐标为所述初级状态下，所述第二激光位移传感器(22)相对于所述第一激光位移传感器(12)的坐标，所述第二初级坐标为所述初级状态下，所述第一激光位移传感器(12)相对于所述第二激光位移传感器(22)的坐标；
通过所述角度测量仪测量所述初级状态下，所述第一激光位移传感器(12)的中轴线与所述第二激光位移传感器(22)的中轴线的初级夹角；
确定次级状态，并在所述次级状态下，根据所述第一激光位移传感器(12)和所述第二激光位移传感器(22)，记录第一次级坐标和第二次级坐标，所述第一次级坐标为所述次级状态下，所述第二激光位移传感器(22)相对于所述第一激光位移传感器(12)的坐标，所述第二次级坐标为所述次级状态下，所述第一激光位移传感器(12)相对于所述第二激光位移传感器(22)的坐标；
通过所述角度测量仪测量所述次级状态下，所述第一激光位移传感器(12)的中轴线与所述第二激光位移传感器(22)的中轴线的次级夹角；
根据所述第一初级坐标、所述第二初级坐标、所述初级夹角、所述第一次级坐标、所述第二次级坐标和所述次级夹角，计算所述电机(200)的主动轴和所述制动器(300)的从动轴之间的对中偏移量。
2.根据权利要求1所述的一种用于船体变形轴系对中的检测方法，其特征在于，所述计算所述电机(200)的主动轴和所述制动器(300)的从动轴之间的对中偏移量，包括：
所述对中偏移量通过以下公式获得：
ΔxA＝[XA2cos(ψ0+Δψ)+ZA2sin(ψ0+Δψ)]-(XA1cosψ0+ZA1sinψ0)
ΔxB＝-[XB2cos(ψ0+Δψ)+ZB2sin(ψ0+Δψ)]+(XB1cosψ0+ZB1sinψ0)
ΔzA＝[-XA2sin(ψ0+Δψ)+ZA2cos(ψ0+Δψ)]-(-XA1sinψ0+ZA1cosψ0)
ΔzB＝-[-XB2sin(ψ0+Δψ)+ZB2cos(ψ0+Δψ)]+(-XB1sinψ0+ZB1cosψ0)
其中，所述第一初级坐标为(-XB1,0,-ZB1)，所述第二初级坐标为(XA1,0,ZA1)，所述第一次级坐标为(-XB2,0,-ZB2)，所述第二次级坐标为(XA2,0,ZA2)，ψ0为所述初级夹角，Δψ为所述次级夹角和所述初级夹角之差，ΔxA为所述电机(200)的水平偏移变化量，ΔzA为所述电机(200)的竖直偏移变化量，ΔxB为所述制动器(300)的水平偏移变化量，ΔzB为所述制动器(300)的竖直偏移变化量。
3.根据权利要求1-2任意一项所述的一种用于船体变形轴系对中的检测方法，其特征在于，所述角度测量仪为倾角传感器。
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