[发明专利]一种轴系顶升数据采集及处理装置

说明书

技术领域

本发明属于船舶轴承安装测量技术领域，尤其涉及一种轴系顶升数据采集及处理装置。

背景技术

船舶轴系在设计时应保证有足够的强度、刚度外，在进行船舶轴系在安装时应该保证它具有合理的状态，使得轴系各段内的应力及各轴承上的载荷均在合理的范围之内。虽然理论计算和建模仿真可以尽可能地去模拟和逼近实际船舶轴系的实际运转情况，其结果仍然会与实际情况有较大误差。因此，对于轴系校中状态的实际测量就显得格外重要。因为只有测试到轴系的真实数据，才可以真实地反映出轴系校中时的各种实际情况，包括各个轴承的实际负荷、轴段内的应力、弯矩和各截面转角等参数的实际数值，这对于评价船舶轴系校中的质量具有重要的价值。在实际操作过程中采用理论计算和现场实际测量方法相结合来进行轴系的合理校中。

关于轴承负荷的测试方法，目前常用的有四种——弹簧测力计法、电子测力计、液压千斤项测量轴承负荷和电阻应变片法。前两种可以直接读出负荷的值来，缺点是只能测量中间轴承的。千斤顶虽然不能直接读出测量轴承的负荷值，但是通过描绘千斤顶顶举曲线图，从而可以算出轴承负荷。电阻应变片法是通过测量轴系有关截面上的弯矩，然后按弯矩计算轴承负荷。在实际中只要通过应变片得到对应轴截面的弯矩值就可以相关公式计算出所有轴承的负荷值。在实际测量中，除了测量设备本身的误差外，人为的误差主要是，各测量点粘贴的应变片没有沿轴向在同一条直线上，或者应变片粘贴的位置与理论计算截面弯矩影响系数的位置没有完全重合，这是实测中引起测量误差的两个最主要的因素。这种方法可以得到轴系各轴承上的负荷(包括艉轴管后轴承负荷)，并可进行动态测量。

现采用顶举法进行现场实测来进行轴系的合理校中。顶举法测量轴承负荷设备简单，操作方便，已在国内外各修造船厂被广泛应用。采用千斤顶顶举法测量轴承负荷，就是在 轴系的某一位置放置液压千斤顶，将轴逐渐顶起，使被测轴承与轴颈完全脱开。在顶起的过程中,用百分表记录轴的升高量和液压千斤顶的顶升油压值，绘制顶举曲线图，求得千斤顶替代被测轴承时的顶升油压值，换算为顶举力后，乘以顶举系数，即可得到被测轴承的实际负荷。目前轴系顶举试验中，压力及位移数据都采用人工记录的方式，再由这些数据绘制出顶举曲线。这种方式不仅速度慢，而且易出错。

发明内容

本发明针对现有技术中的问题，提供一种轴系顶升数据采集及处理装置，达到减小仪器及环境对轴承测量状态的影响，方便快速地采集轴承当前状态数据。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种轴系顶升数据采集及处理装置，包括光栅尺、压力传感器和信号采集系统，光栅尺由标尺光栅和光栅读数头组成，标尺光栅固定在轴承的上端面，千斤顶置于轴承的正下方，压力传感器固定在千斤顶的顶部，压力传感器的位置处于标尺光栅的正下方，光栅尺的位移信号和压力传感器的压力信号经数据线传入信号采集系统进行降噪处理及放大处理，再将处理后信号传入外接计算机。配合相应软件进行实时绘图处理，由计算机完成数据处理及记录，分析出上升线、下降线和平均线，生成顶举曲线，得出当前轴承的位移量及负荷。

按上述技术方案，所述降噪处理具体为，信号采集系统将每次采样得到的位移信号和压力信号数据先进行限幅处理,再送入队列进行递推平均滤波处理。鉴于船厂工作条件差，对数据采集干扰大，本发明选用限幅平均滤波法达到降噪滤波的目的，每次采样到的位移信号和压力信号数据先进行限幅处理,再送入队列进行递推平均滤波处理。该方法融合了两种滤波法的优点，不仅能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰，并且对周期性干扰有良好的抑制作用,平滑度高，对于偶然出现的脉冲性干扰,可消除由其所引起的采样值偏差。在经过滤波后，能量有所损失，故通过差分放大器将信号放大。通过USB接口将数据导入外接计算机。配合相应软件进行实时绘图处理，得出当前轴承的位移量及负荷。

按上述技术方案，信号采集系统包括电源控制主板、单片机、光栅尺输入接口、压力传感器输入接口、USB输出接口、电源接口、电源开关、机壳，电源控制主板、单片机固定于机壳内部，电源接口与电源控制主板连接，电源控制主板为信号采集系统提供电力，机壳上设置光栅尺输入接口和压力传感器输入接口，光栅尺的输出端与光栅尺输入接口的 一端连接，压力传感器的输出端与压力传感器输入接口的一端连接，光栅尺输入接口的另一端、压力传感器输入接口的另一端分别与单片机的输入端连接，单片机的输出端通过USB输出接口与外接计算机连接。

按上述技术方案，USB输出接口、电源开关和电源接口分别设置在机壳的两侧。