CN113029572A - 自动对中系统、发动机试验台系统及对中方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自动对中系统、发动机试验台系统及对中方法，其中所述对中系统包括非接触式传动装置、对中监测装置和对中调整装置。其中非接触式传动装置能实现柴油机和测功器之间的非接触传动，所述对中监测装置用于获取对中偏差值，对中调整装置能依据对中偏差值自动调整底座的位置。本发明能降低柴油机动力模块的对中精度要求，还能实时监测并调整所述柴油机动力模块的对中状态以及避免过载引起的危害。

Description

自动对中系统、发动机试验台系统及对中方法

技术领域

本发明涉及发动机测试技术领域，特别是有关于一种自动对中系统、发动机试验台系统及对中方法。

背景技术

已知的，船舶柴油机推进动力模块主要由单个或多个柴油机、齿轮箱、联轴器、轴带电机等设备组成。轴系是舶柴油机推进动力模块的重要组成部分，轴系的正常运转时船舶航行的保障。而轴系对中偏差则会影响动力装置的传动效率，还会造成零部件磨损、产生振动和噪声等问题。传动轴的偶合精度已经逐渐成为动力机械装配工作中极其重要的评价指标，提高对中精度是防止发动机等旋转设备出现故障、防止和排除突发事故、以及减少维护时间的重要手段。因此，用于船舶推进动力系统的柴油机推进动力模块及柴油机发电动力模块，在模块试验建台装配过程中都要进行联轴器与柴油机的轴系对中测量工作。而且，该轴系对中测量工作对工艺方法和表架的工装都有很高的要求。

然而，在柴油机建台试验过程中，柴油机轴系对中工作耗时耗力，不仅增加试验人员的工作量，还提高了试验台位建设的难度。即使采用激光对中仪进行轴系对中，输入尺寸或者测量位置的差异也会使测量结果产生误差。

此外，现有的柴油机试验台也还面临着试验建台周期长、无法实时检测动力模块的对中状态、以及容易因过载而导致柴油机及传动轴系损坏等问题。

因此，亟需提供一种自动对中系统、发动机试验台系统及对中方法，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种自动对中系统、发动机试验台系统及对中方法，所述自动对中系统通过非接触式传动装置、对中监测装置和对中调整装置的配合能实时监测并调整对中状态，避免过载引起的危害；此外，本发明自动对中系统和发动机试验台系统还能降低柴油机动力模块的对中精度要求，同时还能适配于多种型号的柴油机动力模块的成套试验工作，具有更高的通用性、可更换性和安装便利性。

为了达到上述目的，根据本发明的一方面提供一种自动对中系统，一种自动对中系统，所述自动对中系统包括：非接触式传动装置，包括可轴向连接于驱动轴的主动轴和可轴向连接于负载轴的从动轴，所述主动轴和所述从动轴被配置为同轴定位且非接触传动；对中监测装置，设置于所述主动轴和从动轴之间，用于获取所述主动轴与所述从动轴的轴系的对中偏差值；以及，对中调整装置，包括移动底座、执行单元和控制单元；其中，所述负载轴可旋转地被支撑于所述移动底座上，所述执行单元被配置为活动支撑所述移动底座；所述控制单元分别与所述对中监测装置及所述执行单元信号连接，用于依据由所述对中监测装置获取的所述对中偏差值，通过所述执行单元调整所述移动底座至对中位置。

在一些实施例中，所述非接触式传动装置为磁力耦合传动机构，所述主动轴被配置为永磁体转子，所述从动轴被配置为导体转子，所述非接触式传动装置通过所述主动轴和所述从动轴的感应磁场相互作用传递扭矩。

在一些实施例中，所述磁力耦合传动机构为磁联轴器。

在一些实施例中，所述主动轴在朝向所述从动轴的一端上沿轴向设有开口，所述开口的内表面设有永磁体；

所述从动轴朝向所述主动轴的一端延伸入所述开口内，并且所述从动轴的外表面设有导体，并且所述从动轴和所述主动轴之间具有径向间隙。

在一些实施例中，所述驱动轴为柴油机输出轴；所述负载轴为测功器的输入轴；所述测功器安装于所述移动底座上，所述测功器能作为所述柴油机的负载，用于测量所述柴油机的输出功率。

在一些实施例中，所述执行单元包括：功率放大器，与所述控制单元连接并依据所述控制单元的控制信号产生电流；电磁铁，安装于所述测功器的基座上并与所述功率放大器连接，所述电磁铁依据所述功率放大器的电流产生用于驱动所述移动底座移动的电磁力；所述控制单元依据所述对中偏差值通过控制所述功率放大器产生的电流能够控制所述电磁铁产生的电磁力。

在一些实施例中，所述移动底座还包括锁紧装置，所述锁紧装置设置于所述移动底座上，用于将所述移动底座锁固在所述对中位置处。

在一些实施例中，所述对中监测装置包括：发射单元，安装在所述主动轴和所述从动轴两者中的一个上，用于出射激光；接收单元，安装在所述主动轴和所述从动轴两者中的另一个上，用于接收由所述激光并获取所述激光的接收位置数据；以及，处理单元，分别与所述接收单元和所述发射单元连接，依据由所述发射单元获取的激光的发射位置数据以及所述接收位置数据计算所述对中偏差。

在一些实施例中，所述发射单元包括：激光器，用于出射激光；以及，第一透镜组件，用于对所述激光器出射的激光进行准直。

在一些实施例中，所述接收单元包括:第二透镜组件，用于将由所述发射单元出射的激光汇聚为光斑；图像传感器，用于提取所述光斑的几何参数并基于所述几何参数获取所述接收位置数据。

根据本发明的另一方面，还提供一种发动机试验平台系统，所述发动机试验平台系统包括任一项所述的自动对中系统。

在一些实施例中，所述试验平台系统还包括辅助管路，所述辅助管路设置于所述底座上，并且，所述辅助管路包括水管路和油管路。

根据本发明的另一方面，还提供一种柴油机和测功器的对中方法，利用一非接触式传动装置使柴油机和测功器连接，所述非接触式传动装置具有用于进行非接触传动的主动轴和从动轴，则所述对中方法包括：获取所述从动轴与所述主动轴的对中偏差值；以及，依据所述对中偏差调整所述测功器的位置。

与现有技术相比，本发明所述自动对中系统、发动机试验台系统及对中方法通过一非接触式传动装置使所述柴油机和所述测功器无接触传动连接，能自由灵活的移动轴系，降低柴油机动力模块的对中精度要求。

此外，通过对中监测装置和对中调整装置的配合，能实时监测柴油机模块的对中状态并通过控制移动底座的位置调整对中状态，以此满足试验台位对中需求，从而能防止后期试验过程中因对中误差导致的振动及损坏等问题，并且具备柴油机保护功能，能防止柴油机过载导致的柴油机损坏。

再者，在本发明中，发动机试验台系统的水管路和油管路等辅助管路能方便的布置在移动底座上，提高试验台系统建设过程中的便利性及灵活性，减少柴油机模块成套工作内容的难度，降低人工成本及时间。

最后，本发明自动对中系统及发动机试验台系统能适配于多种型号的柴油机动力模块的成套试验工作，具有更高的通用性、可更换性和安装便利性，减少柴油机动力模块在试验建台时人工打紧螺栓、测量对中数据、调整测功器及轴系位置等工作内容，节省开发及试验建台周期，未来应用场景广泛，需求明显。

附图说明

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其它有益效果显而易见。

图1为本发明所述自动对中系统的结构示意图。

上述附图中的附图标记说明如下：

10、非接触式传动装置；

11、主动轴；

111、开口；

12、从动轴；

20、对中监测装置；

30、对中调整装置；

31、移动底座；

40、柴油机；

50、测功器；

60、辅助管路。

具体实施方式

以下实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「顶」、「底」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。此外，在具体实施例方式中所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作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为本发明所述自动对中系统的结构示意图。如图1所示，所述自动对中系统包括非接触式传动装置10、对中监测装置20和对中调整装置30。

如图1所示，所述非接触式传动装置10布置在驱动轴和负载轴之间，以将所述驱动轴的扭矩以通过非接触式传动的方式传递至所述负载轴。如此布置，一方面，能实现灵活移动轴系的目的；另一方面，还能降低对中精度要求，尤其地，尤其地，本发明能用于降低柴油机动力模块的对中精度要求。

具体，所述非接触式传动装置10为磁力耦合传动机构，所述磁力耦合传动机构可以为磁联轴器。以磁联轴器为例，当轴系偏心时，磁联轴器两侧气隙不均匀会产生电磁力不均匀会影响扭矩传动效率，产生轴系振动变大等问题，但是电磁联轴器一般以10％气隙长度作为是否偏心的判断标准值。电磁联轴器的器气隙长度在厘米级别，而现有的手动对中精度要求在毫米级别，对中精度下降10倍以上。

在一优选实施例中，所述驱动轴可以为柴油机40的输出轴，所述负载轴可以为测功器50的输入轴，所述非接触式传动装置10为磁联轴器。此时，所述柴油机40的扭矩能经由所述非接触式传动装置10传递至所述测功器50，所述测功器50能作为所述柴油机40的负载，用于测量所述柴油机40的输出功率。也就是说，本发明所述自动对中系统能用于柴油机40和测功器50的轴系自动对中。

如图1所示，所述非接触式传动装置10包括主动轴11和从动轴12所述主动轴11和所述从动轴12被构造为能同轴定位、且能进行非接触传动。

在一优选实施例中，所述主动轴11被配置为永磁体转子，所述从动轴12 被配置为导体转子，所述非接触式传动装置10通过所述主动轴11和所述从动轴12的感应磁场相互作用传递扭矩，以实现非接触式传动连接方式。

如图1所示，所述主动轴11直接或间接地安装于所述柴油机40的输出端，用于直接由所述柴油机40的输出端接收扭矩。所述主动轴11的在朝向所述从动轴的一端上沿轴向设有开口111，所述开口111的内表面上布置有永磁体。

在本实施例中，所述从动轴12沿轴向安装于测功器50的输入端，所述从动轴12朝向所述主动轴11的一端延伸入所述开口111内，所述从动轴12的外表面布置有导体。

具体地，所述开口111的内表面和所述从动轴12的外表面之间具有径向间隙。在具体实施时，还可以通过预设间隙就控制传递的转矩。

至此，当所述主动轴11和从动轴12分别被构成能产生感应磁场的永磁体转子和导体转子。当所述主动轴11在柴油机的带动下进行旋转时，所述永磁体也会相应地进行旋转，从而能在所述开口111内产生旋转磁场；此时，所述从动轴12相对于所述旋转磁做切割磁力线的运动，从而所述从动轴12上的导体内会产生感应电流。当感应电流形成闭合回路时，会产生感应电动势通电导体层在磁场中会受到洛伦兹力，所述从动轴12在洛伦兹力的作用下转动并产生传递扭矩。

在具体实施时，所述永磁体可以整体地布置在所述开口111的整个内表面上，也可以以多个磁体条或磁体件的方式间隔的布置在所述永磁体的内表面上。同样地，所述导体也可以布置于所述从动轴12表面，也可以仅设置在所述从动轴12的朝向所述主动轴11的一端。并且，所述导体可以整体地布置，也可以以多个导体块或导体条间隔排布的方式布置。在本实施例中，所述导体被构造成位于所述从动轴12外表面上的导体层。

在具体实施时，所述导体可以为金属导体。

需要指出的是，非接触式传动装置10可以使用现有公知的各种形式的传递机构，只要能够使驱动轴和负载轴之间以非接触方式传递扭矩即可。

如图1所示，所述对中监测装置20设置于所述主动轴11和所述从动轴12 之间，用于获取所述从动轴12相对所述主动轴11的对中偏差。

具体地，所述对中监测装置20包括发射单元、接收单元和处理单元。

其中，所述发射单元安装在所述主动轴11和所述从动轴12两者中的一个上，用于出射激光，并生成所述出射激光的发射位置数据。所述接收单元安装在所述主动轴11和所述从动轴12两者中另一个上，用于接收由所述发射单元发射的激光并获取所述激光的接收位置数据。

在本实施例中，所述发射单元安装于所述开口111的内底面面上，所述接收单元安装于所述从动轴12的与所述内底面相对的端面上。当然，在其它实施例中，也可以将所述发射单元安装于从动轴12上，而将所述接收单元安装主动轴11上。

具体地，所述发射单元包括激光器和第一透镜组件，其中激光器用于出射激光，所述第一透镜组件用于对所述激光器出射的激光进行准直。在具体实施时，所述第一透镜组件设置于所述激光器的出口处，也可以布置于所述激光的光路的其它合适位置上。

具体地，所述接收单元包括第二透镜组件和图像传感器。其中所述第二透镜组件用于将由所述发射单元出射的激光汇聚为光斑，所述图像传感器用于提取所述光斑的几何参数并基于所述几何参数获取所述接收位置数据。

当所述主动轴11和所述从动轴12的轴系位置有偏差时，所述发射单元和接收单元的轴系位置也会有偏差。此时，所述发射单元发射的出射的激光进入第二透镜组件时产生的光斑会发生形变。

所述处理单元分别与所述接收单元和所述发射单元连接，依据由所述发射单元获取的激光的发射位置数据以及由所述接收单元获取的所述接收位置数据计算所述对中偏差。

在本发明所述自动对中系统中，所述主动轴11、从动轴12、驱动轴和负载轴同轴线地布置，因此所述主动轴11和所述从动轴12的对中偏差即为所述驱动轴和负载轴的对中偏差。也就是说，通过检测所述主动轴11、和所述从动轴 12对中状态。

至此，在本发明所述自动对中系统中，所述对中监测装置20能实时检测并获取所述驱动轴和负载轴的对中偏差。因此说，本发明所述自动对中系统能对柴油机动力模块的试验中的对中状况进行实时检测。

如图1所示，所述对中调整装置30包括移动底座31、执行单元和控制单元。

如图1所示，所述移动底座31由所述执行单元活动支撑，所述负载轴可旋转地被支撑于所述移动底座31上。所述控制单元与所述对中监测装置20和所述执行单元信号连接，并且所述控制单元依据所述对中监测装置20的对中偏差通过所述执行单元调整所述移动底座31的至对中位置。

在本实施例中，所述执行单元可以对所述移动底座31进行磁力支撑，通过调整所述执行单元产生的磁场，能调整所述移动底座31的位置。所述电磁铁依据由所述功率放大器处接收的电流产生感应磁场，从而能控制移动底座31的位置。

在本实施例中，所述电磁铁安装于所述测功器50的基座上，从而能对产生作用于所述移动底座31的电磁场。

在本实施例中，所述测功器50安装于所述移动底座31，通过调整移动底座31的位置，能达到调整所述负载轴以及所述从动轴12的位置的。例如，通过调整移动底座31的位置，可以使测功器50和柴油机40处于对中状态。

具体地，所述移动底座31还包括锁紧装置，所述锁紧装置设置于所述移动底座31上，用于将所述移动底座31锁固在所述对中位置处。也就是说，当所述锁紧装置能使所述主动轴11和所述从动轴12保持在对中位置，即可以使测功器50和柴油机40处于对中状态。很显然地，通过设置所述锁紧装置，能防止试验过程中的振动影响移动底座31位置，以此满足试验台位对中需求。

至此，本发明所述自动对中系统的能实时调整所述驱动轴和负载轴的对中偏差。因此说，本发明所述自动对中系统能对柴油机动力模块的试验中的对中状况进行实时调整，以此满足柴油机试验台位的对中需求，从而能防止后期试验过程中因对中误差导致的振动及损坏等问题，并且本发明所述自动对中系统具备柴油机保护功能，能防止柴油机过载导致的柴油机损坏。

本发明所述自动对中系统通过一非接触式传动装置10使所述柴油机40和所述测功器50无接触传动连接，能自由灵活的移动轴系，降低柴油机动力模块的对中精度要求。

本发明还提供一种柴油机试验平台系统，所述柴油机试验平台系统包括本发明所述自动对中系统。其中所述自动对中系统的具体结构请参考上文，此处不再赘述。

本发明所述柴油机试验平台系统还包括辅助管路60。所述辅助管路60设置于所述自动对中系统的移动底座31上。所述辅助管路60包括水管路和油管路。将辅助管路60铺设于移动底座31上，能充分发挥所述自动对中系统的广泛的适配性，能提高试验台建设过程中的便利性和灵活性，减少柴油机模块成套中辅助管路铺设等工作内容的难度，降低人工成本及时间。

本发明还提供一种柴油机和测功器的对中方法，所述对中方法包括：利用一非接触式传动装置使柴油机和测功器连接，所述非接触式传动装置具有用于进行非接触传动的主动轴和从动轴，则所述对中方法包括：获取所述从动轴相对所述主动轴的位置偏差，并依据所述位置偏差参数获取对中偏差；以及，依据所述对中偏差调整所述测功器的位置。

本发明所述柴油机和测功器的对中方法，能使所述柴油机40和测功器50 非接触式传递扭矩，因此可自由灵活移动轴系。此外，本发明所述柴油机和测功器的对中方法还能降低柴油机动力模块的对中精度要求。

本发明所述自动对中系统和采用所述自动对中系统的发动机试验台系统能降低柴油机动力模块的对中精度要求，还能实时监测柴油机模块的对中状态并通过控制移动底座31的位置调整对中状态。与此同时，本发明自动对中系统及发动机试验台系统能适配于多种型号的柴油机动力模块的成套试验工作，具有更高的通用性、可更换性和安装便利性，减少柴油机动力模块在试验建台的工作内容，能节省开发及试验建台周期，未来应用场景广泛，需求明显。

以上对本发明进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例的技术方案的范围。

Claims (13)

1.一种自动对中系统，其特征在于，所述自动对中系统包括：

非接触式传动装置，包括可轴向连接于驱动轴的主动轴和可轴向连接于负载轴的从动轴，所述主动轴和所述从动轴被配置为同轴定位且非接触传动；

对中监测装置，设置于所述主动轴和从动轴之间，用于获取所述主动轴与所述从动轴的轴系的对中偏差值；以及，

对中调整装置，包括移动底座、执行单元和控制单元；其中，

所述负载轴可旋转地被支撑于所述移动底座上，所述执行单元被配置为活动支撑所述移动底座；

所述控制单元分别与所述对中监测装置及所述执行单元信号连接，用于依据由所述对中监测装置获取的所述对中偏差值，通过所述执行单元调整所述移动底座至对中位置。

2.如权利要求1所述的自动对中系统，其特征在于，所述非接触式传动装置为磁力耦合传动机构，所述主动轴被配置为永磁体转子，所述从动轴被配置为导体转子，所述非接触式传动装置通过所述主动轴和所述从动轴的感应磁场相互作用传递扭矩。

3.如权利要求2所述的自动对中系统，其特征在于，所述磁力耦合传动机构为磁联轴器。

4.如权利要求2所述的自动对中系统，其特征在于，所述主动轴在朝向所述从动轴的一端上沿轴向设有开口，所述开口的内表面设有永磁体；

所述从动轴朝向所述主动轴的一端延伸入所述开口内，并且所述从动轴的外表面设有导体，并且所述从动轴和所述主动轴之间具有径向间隙。

5.如权利要求1所述的自动对中系统，其特征在于，所述驱动轴为柴油机输出轴；所述负载轴为测功器的输入轴；所述测功器安装于所述移动底座上，所述测功器能作为所述柴油机的负载，用于测量所述柴油机的输出功率。

6.如权利要求5所述的自动对中系统，其特征在于，所述执行单元包括：

功率放大器，与所述控制单元连接并依据所述控制单元的控制信号产生电流；

电磁铁，安装于所述测功器的基座上并与所述功率放大器连接，所述电磁铁依据所述功率放大器的电流产生用于驱动所述移动底座移动的电磁力；

所述控制单元依据所述对中偏差值通过控制所述功率放大器产生的电流能够控制所述电磁铁产生的电磁力。

7.如权利要求1所述的自动对中系统，其特征在于，所述移动底座还包括锁紧装置，所述锁紧装置设置于所述移动底座上，用于将所述移动底座锁固在所述对中位置处。

8.如权利要求1所述的自动对中系统，其特征在于，所述对中监测装置包括：

发射单元，安装在所述主动轴和所述从动轴两者中的一个上，用于出射激光；

接收单元，安装在所述主动轴和所述从动轴两者中的另一个上，用于接收所述激光并获取所述激光的接收位置数据；以及，

处理单元，分别与所述接收单元和所述发射单元连接，依据由所述发射单元获取的激光的发射位置数据以及所述接收位置数据计算所述对中偏差。

9.如权利要求8所述的自动对中系统，其特征在于，所述发射单元包括：

激光器，用于出射激光；以及，

第一透镜组件，用于对所述激光器出射的激光进行准直。

10.如权利要求8所述的自动对中系统，其特征在于，所述接收单元包括:

第二透镜组件，用于将由所述发射单元出射的激光汇聚为光斑；

图像传感器，用于提取所述光斑的几何参数并基于所述几何参数获取所述接收位置数据。

11.一种发动机试验平台系统，其特征在于，所述发动机试验平台系统包括权利要求1至10中任一项所述的自动对中系统。

12.如权利要求11所述的发动机试验平台系统，其特征在于，所述试验平台系统还包括辅助管路，所述辅助管路设置于所述底座上，并且，所述辅助管路包括水管路和油管路。

13.一种柴油机和测功器的对中方法，其特征在于：利用一非接触式传动装置使柴油机和测功器连接，所述非接触式传动装置具有用于进行非接触传动的主动轴和从动轴，则所述对中方法包括：

获取所述从动轴与所述主动轴的对中偏差值；以及，

依据所述对中偏差调整所述测功器的位置。

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