專利名稱：船用柴油機(jī)滑動(dòng)主軸承磨損監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于柴油機(jī)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種船用柴油機(jī)滑動(dòng)主軸承磨損監(jiān)測裝置。
背景技術(shù)：
柴油機(jī)主軸承是曲軸的位置支承和校準(zhǔn)部件，其性能的優(yōu)劣直接影響柴油機(jī)的正常安全運(yùn)行。目前監(jiān)測船用柴油機(jī)主軸承磨損狀態(tài)的方法主要有油液法、溫度法、振動(dòng)法和應(yīng)變法等方法，這些方法均不能準(zhǔn)確的定位具體的故障軸承。柴油機(jī)主軸承在正常運(yùn)轉(zhuǎn)情形下，曲軸和軸瓦之間有潤滑油油膜隔開，避免了兩種金屬直接接觸，減少了摩擦損耗。在柴油機(jī)起動(dòng)、重載等不良エ況下，會(huì)導(dǎo)致曲軸與軸瓦之間油膜的破壞，形成干摩擦或邊界摩擦。摩擦產(chǎn)生的高溫令軸瓦嚴(yán)重磨損，甚至使曲軸和軸瓦產(chǎn)生抱熔，輕則造成柴油機(jī)停止運(yùn)行，重則造成曲軸彎曲折斷的重大事故。為防止此種重大事故發(fā)生，之前采用了油液法、溫 度法、振動(dòng)法和應(yīng)變法等主軸承磨損監(jiān)測方法，但是受柴油機(jī)內(nèi)部信號(hào)激勵(lì)源多、活動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)復(fù)雜等原因，這些方法的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性還有待提高。如何及時(shí)對(duì)軸承的干摩擦或邊界摩擦提出預(yù)警，且在多檔主軸承中確定故障軸承位置和程度是主軸承磨損故障監(jiān)測的ー個(gè)難點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述存在的不足，提供一種實(shí)時(shí)精確的掌握船用柴油機(jī)滑動(dòng)主軸承磨損或故障狀態(tài)的船用柴油機(jī)滑動(dòng)主軸承磨損監(jiān)測裝置。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是船用柴油機(jī)滑動(dòng)主軸承磨損監(jiān)測裝置，其特征在于包括有安裝在曲軸自由端端面上的曲軸適配器，曲軸適配器依次連接有信號(hào)引出単元、信號(hào)處理單元和信號(hào)分析単元，其中，所述的信號(hào)引出単元包括有與曲軸適配器聯(lián)結(jié)的變送探頭，變送探頭并聯(lián)有孔式增量編碼器和滑環(huán)變送器，信號(hào)引出單元還包括ー個(gè)毫歐級(jí)電阻，其一端連接有滑環(huán)變送器，另一端接地，所述的信號(hào)處理單元包含有熱電勢信號(hào)轉(zhuǎn)化單元和曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)處理單元，熱電勢信號(hào)轉(zhuǎn)化單元對(duì)應(yīng)連接滑環(huán)變送器，曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)處理單元對(duì)應(yīng)連接孔式增量編碼器。在上述方案中，所述的曲軸適配器與曲軸自由端的端面配合并對(duì)中。在上述方案中，所述的曲軸適配器與信號(hào)引出単元的變送探頭通過彈性聯(lián)軸器進(jìn)行聯(lián)接，以減輕來自柴油機(jī)機(jī)體等部件的振動(dòng)對(duì)熱電勢信號(hào)的干擾。在上述方案中，所述的彈性聯(lián)軸器兩端設(shè)有抱剎螺釘鎖緊機(jī)構(gòu)。在上述方案中，所述的熱電勢信號(hào)轉(zhuǎn)化單元按照信號(hào)處理順序，依次包含有信號(hào)調(diào)理電路、信號(hào)放大電路和A/D轉(zhuǎn)換電路。在上述方案中，所述的曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)處理單元按照信號(hào)處理順序，依次包含有放大整形電路、脈沖轉(zhuǎn)換電路和角度置零及累加電路。[0011]本實(shí)用新型采用的磨損信號(hào)引出単元，通過引出曲軸與軸瓦因熱電偶效應(yīng)而產(chǎn)生的電信號(hào)，從而監(jiān)測主軸承內(nèi)部溫度的變化。由于溫度的變化與摩擦的劇烈程度直接相關(guān)，因而能夠?qū)崟r(shí)精確地監(jiān)測主軸承的磨損狀態(tài)，為船用柴油機(jī)主軸承的穩(wěn)定高效運(yùn)行提供了有效的保護(hù)手段。通過將異常的熱電勢信號(hào)與對(duì)應(yīng)的發(fā)火缸位即軸承位置結(jié)合分析，可以直接判斷出故障軸承的位置。這無疑保障了柴油機(jī)的安全運(yùn)行、節(jié)約了維修時(shí)間和人力成本、倉Il造了社會(huì)效益。本實(shí)用新型的工作原理根據(jù)摩擦副之間潤滑膜的形成原理和特征，潤滑狀態(tài)可以分為(a)流體動(dòng)壓潤滑；(b)流體靜壓潤滑；(C)弾性流體動(dòng)壓潤滑；(d)邊界潤滑；(e)干摩擦狀態(tài)等五種基本類型。對(duì)于實(shí)際機(jī)械中的摩擦副，通常總是處于幾種潤滑狀態(tài)同時(shí)存在的混合潤滑狀態(tài)。主軸承不同的磨損狀態(tài)對(duì)應(yīng)于不同的油膜厚度，不同的油膜厚度又決定了主軸承與軸頸間不同的摩擦強(qiáng)度，不同的摩擦強(qiáng)度又意味著不同的機(jī)械能損耗，損耗的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能使摩擦副的溫度升高；根據(jù)塞貝克熱電效應(yīng)理論，凡是兩種不同的接觸金屬都可以構(gòu)成熱 電偶——這樣由于相互的接觸，主軸承與曲軸構(gòu)成熱電偶的兩個(gè)電極，產(chǎn)生了熱電效應(yīng)。熱電信號(hào)強(qiáng)度的變化反映了摩擦副溫度的變化，摩擦副的溫度表明摩擦的強(qiáng)度等級(jí)，從熱電信號(hào)的變化規(guī)律能夠準(zhǔn)確判斷主軸承的磨損程度。由熱電偶的工作機(jī)理，產(chǎn)生熱電勢的原因有溫度差、密度差和逸出功差(可達(dá)數(shù)十毫伏)。由溫度差產(chǎn)生的電勢又叫湯姆遜電勢，對(duì)同種勻質(zhì)金屬導(dǎo)體A，設(shè)兩端溫度為T1 (エ作端)，T2 (參比端)，且T1 > T2,則溫差電勢
EaCT1,T:)為
_5] Ea(^T2)^IldT對(duì)于金屬導(dǎo)體A、B組成的閉合回路，溫差電勢的代數(shù)和Ea3CT:,T:〕為
「00171 ^ fT T1 .) = — fT: f_I_ ,__!_ s
_7」,Jti UaW dT xe(t} dx Jcl1 =7^wIbtIi]⑴上式中，K為玻爾茲曼常數(shù)，K=L.38X 10_23I/K ;T為開爾文溫度，單位為K ;e為電
子電量，e=L6 X 10-isC ; Na (T)為溫度T時(shí)金屬A的自由電子的密度,Ne (了)為溫度T時(shí)金屬B的自由電子的密度。將金屬導(dǎo)體A和B相互接觸，兩者之間也發(fā)生電子交換，達(dá)到平衡后，回路中就產(chǎn)生了接觸電勢差。產(chǎn)生接觸電勢差的原因是(1)兩種金屬電子的逸出功不同；(2)兩種金屬的電子密度不同。溫度T ,端接點(diǎn)產(chǎn)生的接觸電勢HA3a:)為
權(quán)利要求1.船用柴油機(jī)滑動(dòng)主軸承磨損監(jiān)測裝置，其特征在于包括有安裝在曲軸自由端上的曲軸適配器，曲軸適配器依次連接有信號(hào)引出單元、信號(hào)處理單元和信號(hào)分析單元，其中，所述的信號(hào)引出單元包括有與曲軸適配器聯(lián)結(jié)的變送探頭，變送探頭并聯(lián)有孔式增量編碼器和滑環(huán)變送器，信號(hào)引出單元還包括一個(gè)毫歐級(jí)電阻，其一端連接有滑環(huán)變送器，另一端接地，所述的信號(hào)處理單元包含有熱電勢信號(hào)轉(zhuǎn)化單元和曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)處理單元，熱電勢信號(hào)轉(zhuǎn)化單元對(duì)應(yīng)連接滑環(huán)變送器，曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)處理單元對(duì)應(yīng)連接孔式增量編碼器。
2.如權(quán)利要求I所述的船用柴油機(jī)滑動(dòng)主軸承磨損監(jiān)測裝置，其特征在于所述的曲軸適配器與曲軸自由端的端面配合并對(duì)中。
3.如權(quán)利要求I或2所述的船用柴油機(jī)滑動(dòng)主軸承磨損監(jiān)測裝置，其特征在于所述的曲軸適配器與信號(hào)引出單元的變送探頭通過彈性聯(lián)軸器進(jìn)行聯(lián)接。
4.如權(quán)利要求3所述的船用柴油機(jī)滑動(dòng)主軸承磨損監(jiān)測裝置，其特征在于所述的彈 性聯(lián)軸器兩端設(shè)有抱剎螺釘鎖緊機(jī)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求I所述的船用柴油機(jī)滑動(dòng)主軸承磨損監(jiān)測裝置，其特征在于所述的熱電勢信號(hào)轉(zhuǎn)化單元按照信號(hào)處理順序，依次包含有信號(hào)調(diào)理電路、信號(hào)放大電路和A/D轉(zhuǎn)換電路。
6.如權(quán)利要求I所述的船用柴油機(jī)滑動(dòng)主軸承磨損監(jiān)測裝置，其特征在于所述的曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)處理單元按照信號(hào)處理順序，依次包含有放大整形電路、脈沖轉(zhuǎn)換電路和角度置零及累加電路。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種實(shí)時(shí)精確地掌握船用柴油機(jī)滑動(dòng)主軸承磨損或故障狀態(tài)的船用柴油機(jī)滑動(dòng)主軸承磨損監(jiān)測裝置。包括有安裝在曲軸自由端端面上的曲軸適配器，曲軸適配器依次連接有信號(hào)引出單元、信號(hào)處理單元和信號(hào)分析單元，其中，所述的信號(hào)引出單元包括有與曲軸適配器聯(lián)結(jié)的變送探頭，變送探頭并聯(lián)有孔式增量編碼器和滑環(huán)變送器，信號(hào)引出單元還包括一個(gè)毫歐級(jí)電阻，其一端連接有滑環(huán)變送器，另一端接地，所述的信號(hào)處理單元包含有熱電勢信號(hào)轉(zhuǎn)化單元和曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)處理單元，熱電勢信號(hào)轉(zhuǎn)化單元對(duì)應(yīng)連接滑環(huán)變送器，曲軸轉(zhuǎn)角信號(hào)處理單元對(duì)應(yīng)連接孔式增量編碼器。本實(shí)用新型裝置能夠?qū)崟r(shí)精確地監(jiān)測主軸承的磨損狀態(tài)，可以直接判斷出故障軸承的位置，為船用柴油機(jī)主軸承的穩(wěn)定高效運(yùn)行提供了有效的保護(hù)手段，保障了柴油機(jī)的安全運(yùn)行、節(jié)約了維修時(shí)間和人力成本。
文檔編號(hào)G01M13/04GK202757777SQ201220385859
公開日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2012年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月6日
發(fā)明者楊建國, 朱軍, 余永華 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)