[发明专利]实尺度船舶推进轴系振动传递特性试验装置

说明书

本发明涉及一种陆上实尺度船舶推进轴系振动传递特性试验装置，主要由基础平台、直流电动机、高弹性联轴节、推力轴承总成、中间轴、推进轴、艏轴承、舯轴承、艉轴承、螺旋桨模拟块、轴向静推力加载装置、动态力加载装置、扭矩加载装置、密封装置、轴系对中调节装置、轴承基座动态力测试元件、各部分配套基座和润滑与冷却装置组成。各部分配套基座安装在基础平台上，基座上安装推进轴系主要部件以及配套辅件。本发明可在轴系旋转时实现轴向静推力、轴向和径向动态力加载以及扭矩负载，同时还具有轴系对中状态调节功能，可进行不同校中状态下轴承支反力测量、基座振动测量以及轴系振动及其传递特性测试。

技术领域

本发明涉及实尺度船舶推进轴系振动传递特性试验装置。

背景技术

推进轴系是船舶系统动力装置中的重要环节，其主要功能是将船舶主机发出的功率传递给螺旋桨，使螺旋桨产生转动，同时又将螺旋桨旋转时产生的推力通过推力轴承传给船体，推动船舶航行。

船舶推进轴系由于种种原因易产生各种振动，如由于主机不均匀传递力矩、安装上的不对中、材料的不均匀、加工的不精确、以及自身重量的不平衡等原因可以产生轴系的扭转振动、横向振动；而由于船舶螺旋桨在船艉不均匀流场中旋转，产生不均匀的推力可以使轴系产生纵向振动，同时构成船舶艉部的扰动源，可以引起船体的总振动。船舶推进轴系的振动都将通过径向轴承、推力轴承等支撑结构传递到船体，引起船体振动，并产生辐射噪声。随着对船舶振动噪声水平要求的逐步提高，由于船舶推进轴系振动引起的船体振动及辐射噪声得到了更多的关注，人们在船舶推进轴系的振动计算方法、试验测试技术、轴系振动控制技术方面开展了大量的研究工作，取得了丰富的研究成果。

船舶推进轴系作为一种复杂的大型旋转结构，在其理论计算面临较大难度的情况下，试验研究无疑是最为直接、可靠的方式。因此国内外多家单位均对船舶轴系开展了试验研究，并搭建了相应的轴系试验台。重庆大学为研究水润滑橡胶轴承的润滑及力学性能，设计了一种能模拟水润滑轴承及传动系统复杂工况下的综合性能实验平台。该实验台由五个部分组成，分别为驱动部分、机械传动部分、加载部分、控制测试部分以及辅助部分。该实验平台采用液压加载的方式来测试水润滑橡胶合金轴承的摩擦系数、水膜压力、水膜厚度、轴心轨迹、动态刚度和阻尼等参数。同样为研究水润滑橡胶轴承的性能，武汉理工大学和中国船舶重工集团公司第719研究所分别研制了不同的水润滑橡胶轴承试验装置。

在对船舶轴系的研究中，除了对轴承的研究外，人们也对整个轴系进行了相关的试验研究，搭建了整个轴系试验台架。如中国舰船研究设计中心研制的推进轴系试验台架，该台架采用液压方式加载静推力，用力锤锤击施加动态力，并没有考虑扭矩负载对推进轴系振动的影响，动态力施加也无法进行有效控制；国防科技大学王家盛研制的推进轴系试验装置,该装置配备了循环水箱来提供推进器所需的外部水环境，但受限于尺寸以及不稳定流场限制，一定程度上降低了试验台的可靠性；武汉理工大学严新平研制的船舶轴系综合试验平台(发明专利：CN102980765A；发明专利：CN103353395A)，该装置采用液压方式对推进轴加载三向轴向力以及扭矩负载，但在该装置中液压加载装置直接将力作用至轴承壳体，同时扭矩加载采用齿轮啮合的方式，对轴系增加了额外的激励，不适用于推进轴系振动传递特性方面的研究；华中科技大学赵耀等研制的船舶推进轴系纵向振动模拟试验台(发明专利：CN102297753A)，该装置采用动加载模块与静加载模块来模拟螺旋桨的纵向交变激励力，但该装置构件组成与实际船舶动力装置存在一定差异，也没有考虑推进器对推进轴作用的扭矩对推进轴振动的影响，加载装置中采用的止推轴承同样也没有考虑轴承滚动体旋转时引起的脉动分量影响，该装置也存在一定的局限性。

从上述公开的文献资料可以看出，作为一个研究热点，国内已有多家单位研制了轴系试验装置。但是为了研究船舶推进轴系在实际运转工况下的轴系振动传递特性以及研究轴系对中状态对轴系振动的影响，现有的试验装置均存在一定的缺陷。

发明内容