[发明专利]船舶径向轴承静动载荷识别的标定装置及标定方法

说明书

本发明公开了一种船舶径向轴承静动态载荷识别的标定装置和标定方法，包括：无线遥测装置、键相信号采集装置、配重盘、应变片、加载装置及压力传感器，加载装置可选择对测试轴承进行轴向、径向加载或混合加载模式，选择模拟不平衡力、冲击力与正弦激励三种工况，有丰富的静、动态标定条件，更为真实的模拟船舶服役期内轴承所承受的外界影响。本发明提出一种在测试数据分析中计入测试系统误差和识别模型误差的标定方法，通过设置等效支点修正系数与应变修正系数，采用循环迭代的方法来提升船舶径向轴承的载荷识别的精度，增强服役期内船舶推进轴系径向轴承在线监测的可靠性。

技术领域

本发明涉及用于船舶径向轴承静动态载荷识别的标定装置及标定方法，尤其是涉及船舶推进轴系轴承服役期所承受的动态载荷识别与标定。

背景技术

目前，随着船运行业的飞速发展，船舶大型化的发展趋势日益凸显。为了满足更大的扭矩传递需求，船舶推进轴系与螺旋桨的直径不断增大，使得轴系设计的额定载荷值相应增加，但是在船舶实际服役期中会有很多不确定性因素会导致推进轴系中各轴承载荷分配的不均衡，对船舶推进轴系造成严重的安全隐患，对服役期船舶推进轴系轴承载荷识别是未来船舶推进轴系制造的发展趋势。近年来，越来越多的研究者采用测量轴系截面应变来计算轴承载荷，此方法操作简便，计算量小，但是由于船舶服役期外界条件变化等原因导致识别精度较差。因此，对船舶径向轴承静动态载荷识别过程中进行标定是提高轴承载荷识别精度的关键技术。

针对提高船舶径向轴承静动态载荷识别精度这一问题，提出一种在测试数据分析中计入测试系统误差和识别模型误差的精度增长方法。其原因在于：在船舶径向轴承实际服役期间受到外界条件变化，轴承等效支点位置发生变化，而识别模型默认轴承等效支点为轴承中点，势必影响测试精度；在应变信号传输过程中会受到周围杂波影响等因素，会使测试系统得到的轴承载荷产生明显的误差，因此测试结果的分析中必须计入测试系统误差与识别模型误差。通过对船舶径向轴承静动态载荷的标定，确定等效支点位置与应变修正范围，为船舶轴承在服役期中对轴承载荷进行实时监测奠定基础。在传统船舶径向轴承标定装置中，通常在静态或者准静态条件下，以改变轴承标高、在轮盘上添加质量块和利用液压顶起设备施加载荷来模拟外界因素对轴承载荷识别值的影响，而没有针对船舶推进轴系服役期内受到波浪拍击或装载条件变化产生的冲击力，螺旋桨的水动力，柴油机燃烧产生的气体力和惯性力等不确定性因素进行模拟试验。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种船舶径向轴承静动载荷识别的标定装置及标定方法，具有精度高、操作简单、计算时间短、模拟工况丰富等优势，特别适合对服役期的船舶推进轴系径向轴承载荷识别方法进行标定。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种船舶径向轴承静动载荷识别的标定装置，包括：无线遥测装置、键相信号采集装置、应变片、加载装置及第一压力传感器；

其中，所述无线遥测装置包括无线发射模块与无线接收模块，所述键相信号采集装置和所述应变片均与对应轴段上的无线发射模块连接，将采集到的数据通过无线发射模块发送至无线接收模块，形成无线数据传输系统；

所述加载装置可选择对测试轴承进行径向、轴向加载或者混合加载的模式，选择模拟不平衡力、冲击力和正弦激励三种工况；

所述第一压力传感器位于测试轴承与基座之间。

在一些可选的实施方案中，所述加载装置由支撑模块及加载模块组成，将加载模块布置在支撑模块的X方向与Y方向上，实现轴线加载与径向加载，且在测试轴承左右两端均布置有加载装置。

在一些可选的实施方案中，所述加载模块由压电作动器、过渡器和滚动轴承组成，压电作动器与过渡器通过加载杆板传递加载力，滚动轴承布置在试验轴系的轴颈上，过渡器下方的加载探头与滚动轴承通过螺栓连接。