CN207317718U - 一种船舶艉轴承对中状态及运行状态测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种船舶艉轴承对中状态及运行状态测量装置，包括多对位移传感器及数据处理器，所述多对位移传感器沿艉轴承轴向均布在多个测量截面上，所述每个测量截面上布置的一对位移传感器相互垂直，且与轴承坐标系的Y轴呈±45°；数据处理器采集所述多对传感器测量的数据，根据所采集的数据获取轴承的对中及运行状态。本实用新型可准确获取艉轴在艉轴承中的位置，通过轴承上多截面的信号融合，可简明、直观、全面地反映船舶艉轴承区域艉轴在轴承中的位置情况。

Description

一种船舶艉轴承对中状态及运行状态测量装置

技术领域

本实用新型应用船舶轴系艉轴承对中及运行状态的分析和监测技术领域，具体涉及一种船舶艉轴承对中状态及运行状态测量装置。

背景技术

船舶艉轴承是船舶轴系最重要的设备之一，其主要功能是支撑螺旋桨及艉轴等重量，确保轴系在各种工况下正常安全工作。由于船舶轴系艉部螺旋桨呈悬臂式布置，另外为了降低螺旋桨噪声，船舶普遍采用低速大直径螺旋桨，因此在螺旋桨及艉轴的重力作用下，导致艉轴出现较大的挠曲变形，艉轴承承受极大的悬臂载荷，且处于倾斜偏载的状态；同时，由于船舶轴系工作转速低，艉轴承在低速重载下润滑膜难以建立，极易产生润滑不良和摩擦异常噪声。有资料统计，艉轴承摩擦噪声和磨损故障是船舶轴系最易出现的故障之一，因此开展船舶艉轴承校中及运行状态的监测是十分必要的。

目前常用的轴承运行状态监测主要基于单截面的轴系振动测量，通过分析轴系振动时域、频域和轴心轨迹等相关图谱特征来分析轴承的运行状态或潜在的振动故障。但上述方法普遍存在仅获取了轴承该截面轴系振动情况，无法获取艉轴在艉轴承中的偏斜情况，也无法全面反映沿轴承长度方向上各截面轴承的润滑情况。

实用新型内容

本实用新型提供的一种船舶艉轴承对中状态及运行状态测量装置，解决现有轴承运行状态测量方法仅反映单点或局部振动情况，无法全面反映船舶艉轴承不对中及偏载状态的问题。

实现本实用新型的技术方案如下：

一种船舶艉轴承对中状态及运行状态测量装置，包括多对位移传感器及数据处理器，所述多对位移传感器沿艉轴承轴向均布在多个测量截面上，所述每个测量截面上布置的一对位移传感器相互垂直，且与轴承坐标系的Y轴呈±45°；数据处理器采集所述多对传感器测量的数据，根据所采集的数据获取轴承的对中及运行状态。

进一步地，本实用新型包括4对位移传感器。

与现有轴承运行状态测量装置相比，本实用新型具有如下优点：

(1)本实用新型可准确获取艉轴在艉轴承中的位置，通过轴承上多截面的信号融合，可简明、直观、全面地反映船舶艉轴承区域艉轴在轴承中的位置情况。

(2)本实用新型提出的测量装置通过轴系安装过程中的数据可分析艉轴承轴系对中状态和偏载情况。

(3)本实用新型提出的测量装置通过轴承运转时的数据可用于分析艉轴承沿轴向长度方向上润滑膜分布情况和轴承承载分布情况。

附图说明

图1是艉轴承测量截面示意图；

图2是每个测量截面传感器布置及测量示意图；

图3是未安装螺旋桨时艉轴在艉轴承轴瓦中的位置图；

图4是安装螺旋桨时艉轴在艉轴承轴瓦中的位置图；

图5是轴系启动时各截面艉轴中心位置图。

具体实施方式

以下结合实施例对本实用新型做进一步说明。

本实用新型的一种船舶艉轴承对中状态及运行状态测量装置及数据处理装置，包括多对位移传感器，所述多对位移传感器沿艉轴承轴向均布在多个测量截面上，所述每个测量截面上布置的一对位移传感器相互垂直，且与轴承坐标系的Y轴呈±45°。数据处理器采集所述多对传感器测量的数据，根据所采集的数据获取轴承的对中及运行状态，数据处理器的状态获取过程如下：

沿艉轴承轴向(轴承坐标系Z向)上均布多个测量截面，每个截面布置两个相互垂直的位移传感器，两个位移传感器与轴承坐标系的Y轴呈±45°对称布置，记与Y轴45°和-45°位移传感器测量的其测量面与转轴的距离分别为δ_i，_45°，δ_i，-45°，计算与Y轴45°和-45°的方向上轴中心距轴承坐标系原点的距离d_i，45°，d_i，-45°；

其中c为轴承直径间隙，a_45°，a_-45°分别为与Y轴45°和-45°的位移传感器测量面至轴瓦表面的距离，每个截面两个相互垂直的位移传感器可获得两组数据即可获得该截面转轴在轴瓦中的位置Xi，Yi；

多个截面即可获得转轴在艉轴承轴瓦中的位置，所述轴承坐标系为空间直角坐标系，其Z轴沿轴承轴向，根据右手坐标系原则，确定X轴和Y轴分别与Z轴垂直，原点为轴承端部轴心。通过分析不同安装阶段艉轴承区域轴中心在轴瓦中的位置数据来分析轴在轴承内的倾斜状态(轴承不对中)，从而用于判断轴系在安装过程中的对中状态；通过分析轴系升速、降速和工作转速下艉轴承区域轴中心在轴瓦中的位置变化来分析轴中心由于润滑膜形成后的浮起情况，从而便于判断艉轴承的润滑状态。

实例1：

在某船舶轴系上沿艉轴承轴向(轴承坐标系Z向)上均布4个测量截面，自艉至艏分别为截面a，b，c和d，其中a截面位于轴承最艉端，d截面位于轴承最艏端，b、c截面位置按a、d截面轴向距离均分，具体如图1所示，每个截面布置两个相互垂直的位移传感器，每个截面布置两个相互垂直的位移传感器，两个位移传感器与轴承坐标系的Y轴呈±45°对称布置，如图2所示。以艉轴承基准轴线作为z轴，X轴和Y轴分别与Z轴垂直建立轴承坐标系，坐标原点为艉轴承艉端面中心，根据各测量截面轴向位置获得各测量截面Z轴坐标Zi，如表1所示。

表1 各测量截面Z轴坐标 单位：m

截面号	a	b	c	d
					Z轴坐标	0.1	0.7	1.3	1.9

记每个截面与Y轴45°和-45°位移传感器测量的其测量面到转轴的距离分别为δ_i，45°，δ_i，-45°，计算与Y轴45°和-45°的方向上轴中心距轴承坐标系原点的距离d_i，45°，d_i，-45°；

其中c为轴承直径间隙＝0.8mm，a_i，45°，a_i，-45°分别为与Y轴45°和-45°的位移传感器测量面至轴瓦表面的距离，初始安装时每个传感器均为2mm，通过该截面两个相互垂直的位移传感器即可获得两组数据即可获得该截面转轴在轴瓦中的位置X_i，Y_i；

通过4个截面即可获得艉轴在艉轴承轴向长度上相对轴瓦的位置。

在轴系未安装螺旋桨时获取艉轴在艉轴承轴瓦中的位置，如图3所示，图3中a点，b点，c点和d点分别代表a截面、b截面、c截面和d截面轴心相对艉轴承轴瓦中心的位置，由图可知，轴系未安装螺旋桨时艉轴相对于艉轴承向艏倾斜的状态，存在轴承不对中。

在轴系安装螺旋桨后获取艉轴在艉轴承轴瓦中的位置，如图4所示，图4中a点，b点，c点和d点分别代表a截面、b截面、c截面和d截面轴心相对艉轴承轴瓦中心的位置，由图可知，轴系安装螺旋桨后艉轴a截面、b截面、c截面中心在螺旋桨的重力作用下均向下移动，从而使得艉轴相对于艉轴承向艏倾斜的不对中状态大大改善。

轴系安装完毕后轴系启动时(从静止到40r/min稳定运行后)各截面艉轴中心在艉轴承轴瓦中的位置图如图5所示。图4中a线，b线，c线和d线分别代表a截面、b截面、c截面和d截面轴心相对艉轴承轴瓦中心的运行轨迹，由图4可清晰的描绘出轴系启动时从静止状态到40r/min时由于润滑膜形成后使得艉轴中心在艉轴承底部向上抬起的过程，直接反映了了艉轴和艉轴承的润滑状态，也表明了艉轴承的良好运行状态。另外沿艉轴承轴向方向上，艉部a截面浮起量最小，越像艏部浮起量越大，该现象也表明了艉轴承在长度方向上艉部承载大，艏部承载小的情况。

综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种船舶艉轴承对中状态及运行状态测量装置，其特征在于，包括多对位移传感器及数据处理器，所述多对位移传感器沿艉轴承轴向均布在多个测量截面上，所述每个测量截面上布置的一对位移传感器相互垂直，且与轴承坐标系的Y轴呈±45°；数据处理器采集所述多对传感器测量的数据，根据所采集的数据获取轴承的对中及运行状态。

2.根据权利要求1所述船舶艉轴承对中状态及运行状态测量装置，其特征在于，包括4对位移传感器。