船舶推进轴系轴承负荷测量传感器

摘要

本发明公开了一种船舶推进轴系轴承负荷测量传感器，包括中空结构的丝杆、活动插装在丝杆内的顶杆、测力传感器、传感器安装套筒和顶升螺母，丝杆上端固定插装在传感器安装套筒内，顶杆上端伸出丝杆上端并将测力传感器顶压在传感器安装套筒顶部的下表面上，顶杆下端伸出丝杆下端并向外延伸，顶升螺母通过螺纹连接方式套装在丝杆下部。本发明通过将丝杆下端插装在待测轴承的轴承座的螺栓孔内，并用顶升螺母从轴承座下方支撑，这样顶升螺母所受的力可通过顶杆传递到测力传感器上，从而可直接测出轴承的总重量和轴承负荷之和，最后将测出的数值减去轴承的总重量即得轴承负荷，由于本测量传感器是直接测量轴承，所以测量结果准确。适用于船舶。

说明书

技术领域

本发明涉及一种负荷测量传感器，具体地指一种船舶推进轴系轴承负荷测量传感器。

背景技术

船舶推进轴系在船舶航行中承受着多种复杂负荷的作用，轴系校中的状况直接影响着轴系中各轴承的受力。校中不良的轴系会使轴承的受力超过合理的范围，使轴承过热甚至磨损，同时还可能引起轴系、螺旋桨和船体过大的振动和噪声，影响交船或船舶的航行性能。因此在船舶推进轴系的安装和验收过程中需对各轴承的负荷进行测量，并根据测量结果指导轴系安装和判断轴系校中是否满足要求。

目前，一般采用电子测力计法测量船舶推进轴系中各轴承的负荷。具体地，首先，在轴承附近轴系下方安装液压千斤顶，同时在液压千斤顶与被测轴之间加装压力传感器，并在液压千斤顶正上方安装百分表；然后，通过逐步升高液压千斤顶内油压，将轴缓缓抬起，同时记录百分表读数和对应的压力，直到轴系完全脱离轴承下轴瓦为止；最后，通过百分表读数和对应的压力绘制出力与位移的顶升曲线，并由顶升曲线及顶举系数通过反算求得轴承负荷。这种测量轴承负荷的方法在实际使用时存在以下问题：

1、由于液压千斤顶的尺寸较大，所以液压千斤顶不能安装在轴承座的下方直接测量轴承的负荷，只能将液压千斤顶安装在轴承附近轴系下方间接测量轴承的负荷，因此，该测量方法的测量结果不准；

2、由于在将轴抬起的过程中，轴与轴承之间存在摩擦力，所以该摩擦力会影响压力传感器的测量结果，从而也影响了该测量方法的测量结果。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述背景技术存在的不足，提出一种可直接测量轴承负荷且测量结果准确的船舶推进轴系轴承负荷测量传感器。

为实现上述目的，本发明所设计的一种船舶推进轴系轴承负荷测量传感器，包括中空结构的丝杆、活动插装在所述丝杆内的顶杆、测力传感器、传感器安装套筒和顶升螺母，所述丝杆上端固定插装在所述传感器安装套筒内，所述顶杆上端伸出所述丝杆上端并将所述测力传感器顶压在所述传感器安装套筒顶部的下表面上，所述顶杆下端伸出所述丝杆下端并向外延伸，所述顶升螺母通过螺纹连接方式套装在所述丝杆下部。通过将丝杆下端插装在待测轴承的轴承座的螺栓孔内，并用顶升螺母从轴承座下方支撑，这样顶升螺母所受的力可通过顶杆传递到测力传感器上，从而可直接测出轴承的总重量和轴承负荷之和，最后将测出的数值减去轴承的总重量即得轴承负荷；由于本测量传感器是直接测量轴承，所以测量结果准确，而且由于在测量过程中不涉及轴与轴承的相对运动，所以在测量过程中无轴与轴承之间摩擦力的干扰，因此测量结果更准确。

在上述方案中，所述丝杆中部外壁上设有定位块，所述定位块与所述丝杆为固定连接或整体式结构。加设的定位块方便了顶升螺母的调节。

在上述方案中，所述定位块为六角螺母形结构。

在上述方案中，所述丝杆上端通过锁紧机构固定插装在所述传感器安装套筒底部内，所述锁紧机构包括分别与所述丝杆相配合的调节螺母和锁紧螺母，所述调节螺母和锁紧螺母分别通过螺纹连接方式套装在所述丝杆上部，所述传感器安装套筒的底部夹装在所述调节螺母和锁紧螺母之间。通过加设的锁紧机构能方便地调整丝杆与传感器安装套筒之间的相对位置，以保证本测量传感器的精确度；同时，当丝杆、顶杆或测力传感器损坏时，也方便零部件的更换，充分利用了资源，节能环保。当然，也可直接将丝杆焊接在传感器安装套筒上，或直接将丝杆与传感器安装套筒做成整体式结构，或采用其他结构的固定方式。

在上述方案中，所述调节螺母和锁紧螺母均为六角螺母形结构。

在上述方案中，所述顶杆上端为T型结构，所述顶杆的大头端与所述测力传感器下表面之间为面接触，所述测力传感器上表面与所述传感器安装套筒顶部的下表面之间也为面接触。通过将顶杆与测力传感器下表面之间以及测力传感器上表面与所述传感器安装套筒顶部的下表面之间均设计成面接触方式，提高了测量的准确度。

在上述方案中，所述传感器安装套筒侧壁上设有用于安装所述丝杆和顶杆的侧孔，以方便丝杆、顶杆和测力传感器的拆装。

在上述方案中，所述测力传感器的信号线由安装在所述传感器安装套筒侧壁上的电缆填料函引出。

在上述方案中，所述顶升螺母为六角螺母形结构。

在上述方案中，所述测力传感器为压电传感器。

本发明的优点在于：

1、通过将丝杆下端插装在待测轴承的轴承座的螺栓孔内，并用顶升螺母从轴承座下方支撑，这样顶升螺母所受的力可通过顶杆传递到测力传感器上，从而可直接测出轴承的总重量和轴承负荷之和，最后将测出的数值减去轴承的总重量即得轴承负荷；由于本测量传感器是直接测量轴承，所以测量结果准确，而且由于在测量过程中不涉及轴与轴承的相对运动，所以在测量过程中无轴与轴承之间摩擦力的干扰，因此测量结果更准确；

2、加设的定位块方便了顶升螺母的调节；

3、通过加设的锁紧机构能方便地调整丝杆与传感器安装套筒之间的相对位置，以保证本测量传感器的精确度；同时，当丝杆、顶杆或测力传感器损坏时，也方便零部件的更换，充分利用了资源，节能环保；

4、通过将顶杆与测力传感器下表面之间以及测力传感器上表面与所述传感器安装套筒顶部的下表面之间均设计成面接触方式，提高了测量的准确度；

5、通过在传感器安装套筒侧壁上开设侧孔，以方便丝杆、顶杆和测力传感器的拆装。

附图说明

图1为发明的结构示意图；

图2为图1的剖面结构示意图；

图3为发明的使用状态结构示意图。

图中：丝杆1，顶杆2，测力传感器3，信号线3a，传感器安装套筒4，侧孔4a，顶升螺母5，定位块6，锁紧机构7，调节螺母7a，锁紧螺母7b，电缆填料函8，待测轴承9。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述：

如图1所示的一种船舶推进轴系轴承负荷测量传感器，包括中空结构的丝杆1、活动插装在所述丝杆1内的顶杆2、测力传感器3、传感器安装套筒4和顶升螺母5，所述丝杆1上端固定插装在所述传感器安装套筒4内，所述顶杆2上端伸出所述丝杆1上端并将所述测力传感器3顶压在所述传感器安装套筒4顶部的下表面上，所述顶杆2下端伸出所述丝杆1下端并向外延伸，所述顶升螺母5通过螺纹连接方式套装在所述丝杆1下部。通过将丝杆1下端插装在待测轴承的轴承座的螺栓孔内，并用顶升螺母5从轴承座下方支撑，这样顶升螺母5所受的力可通过顶杆2传递到测力传感器3上，从而可直接测出轴承的总重量和轴承负荷之和，最后将测出的数值减去轴承的总重量即得轴承负荷；由于本测量传感器是直接测量轴承，所以测量结果准确，而且由于在测量过程中不涉及轴与轴承的相对运动，所以在测量过程中无轴与轴承之间摩擦力的干扰，因此测量结果更准确。

上述丝杆1中部外壁上设有定位块6，所述定位块6与所述丝杆1为固定连接或整体式结构。加设的定位块6方便了顶升螺母5的调节。所述定位块6为六角螺母形结构。所述顶升螺母5也为六角螺母形结构。

上述丝杆1上端通过锁紧机构7固定插装在所述传感器安装套筒4底部内，所述锁紧机构7包括分别与所述丝杆1相配合的调节螺母7a和锁紧螺母7b，所述调节螺母7a和锁紧螺母7b分别通过螺纹连接方式套装在所述丝杆1上部，所述传感器安装套筒4的底部夹装在所述调节螺母7a和锁紧螺母7b之间。通过加设的锁紧机构7能方便地调整丝杆1与传感器安装套筒4之间的相对位置，以保证本测量传感器的精确度；同时，当丝杆1、顶杆2或测力传感器3损坏时，也方便零部件的更换，充分利用了资源，节能环保。当然，也可直接将丝杆1焊接在传感器安装套筒4上，或直接将丝杆1与传感器安装套筒4做成整体式结构，或采用其他结构的固定方式。所述调节螺母7a和锁紧螺母7b均为六角螺母形结构。

上述顶杆2上端为T型结构，所述顶杆2的大头端与所述测力传感器3下表面之间为面接触，所述测力传感器3上表面与所述传感器安装套筒4顶部的下表面之间也为面接触。通过将顶杆2与测力传感器3下表面之间以及测力传感器3上表面与所述传感器安装套筒4顶部的下表面之间均设计成面接触方式，提高了测量的准确度。

上述传感器安装套筒4侧壁上设有用于安装所述丝杆1和顶杆2的侧孔4a，以方便丝杆1、顶杆2和测力传感器3的拆装。所述测力传感器3的信号线3a由安装在所述传感器安装套筒4侧壁上的电缆填料函8引出。所述测力传感器3为压电传感器。

本测量传感器可用于船舶推进轴系的安装，且使用时至少需要两个本测量传感器同时工作，如一对角布置两个本测量传感器，另一对角布置两个调节螺栓，当然也可在四角处分别布置一个本测量传感器。具体安装过程如下：

初步安装定位：首先，将丝杆1下端穿过待测轴承9的轴承座上的螺栓孔，并将顶升螺母5从轴承座下部套装在丝杆1下端上(一对角布置两个本测量传感器，另一对角布置两个调节螺栓)；然后，用一只扳手锁紧中丝杆1上的定位块6，另一只扳手拧紧顶升螺母5，以调节待测轴承9中心轴线的位置，直至待测轴承9的中心轴线与相对轴系理论中心线重合，从而完成待测轴承9的初步安装定位。

最终位置确定：待测轴承9初步安装定位完毕后，读取上述两个本测量传感器的测量数值，并乘以2得到待测轴承9的总重量和轴承负荷之和，再在该数值上减去轴承的总重量即得轴承负荷；然后，将该轴承负荷与理论轴承负荷的允许范围值对比，如该轴承负荷小于理论轴承负荷的允许范围值，则继续拧紧顶升螺母5，使待测轴承9中心轴线上升直至该轴承负荷落在理论轴承负荷的允许范围值内，若该轴承负荷大于理论轴承负荷的允许范围值，则松开顶升螺母5，使待测轴承9中心轴线下降直至该轴承负荷落在理论轴承负荷的允许范围值内，从而完成待测轴承9的最终位置确定。

当然，本测量传感器可用于船舶推进轴系的验收。

本发明通过将丝杆1下端插装在待测轴承的轴承座的螺栓孔内，并用顶升螺母5从轴承座下方支撑，这样顶升螺母5所受的力可通过顶杆2传递到测力传感器3上，从而可直接测出轴承的总重量和轴承负荷之和，最后将测出的数值减去轴承的总重量即得轴承负荷；由于本测量传感器是直接测量轴承，所以测量结果准确，而且由于在测量过程中不涉及轴与轴承的相对运动，所以在测量过程中无轴与轴承之间摩擦力的干扰，所以测量结果更准确；加设的定位块6方便了顶升螺母5的调节；通过加设的锁紧机构7能方便地调整丝杆1与传感器安装套筒4之间的相对位置，以保证本测量传感器的精确度；同时，当丝杆1、顶杆2或测力传感器3损坏时，也方便零部件的更换，充分利用了资源，节能环保；通过将顶杆2与测力传感器3下表面之间以及测力传感器3上表面与所述传感器安装套筒4顶部的下表面之间均设计成面接触方式，提高了测量的准确度；通过在传感器安装套筒4侧壁上开设侧孔4a，以方便丝杆1、顶杆2和测力传感器3的拆装。

本发明具有结构简单、成本低和测量准确等优点。