一种法兰调节装置及使用该装置的船舶轴系装配实验装置

1.本发明涉及船舶动力装置建造技术领域，特别是涉及一种船舶轴系装配试验装置。

背景技术：

2.船舶轴系是船舶动力装置的重要组成部分，承担着主机功率输出到螺旋桨和轴向反推力传递到船体的重要作用。由于轴系装配精度要求高、对接接口多、装配尺寸链长等特点，容易出现由于对接接口偏差大导致装配无法进行，以及装配精度差导致船舶声学性能差和服役时间短等问题。因此必须在基于精度控制的虚拟装配仿真分析后进行轴系装配试验及装配精度验证，以保证实际轴系装配精度。
3.专利号为cn113401314a的发明专利公开了一种推进轴系不对中故障模拟装置及不对中调整方法，该装置可准确高效地实现轴系不对中故障模拟，但存在结构复杂、试验成本高的问题；专利号为cn113927554a的发明专利公开了一种轴系对中装置、试验台及其轴系对中方法，结构简单、成本小，但是没有考虑水平面内轴系偏差调节；专利号为cn113945143a的发明专利公开了一种轴系对中方法及测量工装，用于轴系装配时对轴间偏差进行监控，但操作复杂，没有涉及轴系偏差状态模拟。
4.目前，轴系装配试验装置都只针对单一型号、单一轴间装配偏差量进行试验，只能得到一组装配试验精度数据，无法简单高效地进行轴系部件小范围互换并模拟轴系多种偏差状态，导致极值法、概率法或蒙特卡洛模拟法计算得到的装配精度分析结果无法验证，存在风险大、结构复杂、成本高的问题。采用的轴系偏差调节方法主要是通过增加或减少垫片，改变支撑平台高度和倾斜度来模拟轴系对中偏移及偏斜的综合效果，存在效率低，准确度差等问题。因此需要一种简单易调、适用性强的装配试验装置来进行轴系装配试验。

技术实现要素：

5.本发明的目的就在于解决上述问题而提供的一种法兰调节装置及使用该装置的船舶轴系装配试验装置，该装置简单易调，成本低，可以小范围实现轴向长度补偿，模拟水平面内轴间轴向偏差、对中偏移以及对中偏斜状态，并能够准确表征各轴间偏差量，该装置能够进行多次装调，获取轴间不同偏差量下轴系装配精度，验证极值法、概率法或蒙特卡洛模拟法计算得到的装配精度分析结果，具有较强的适应性。
6.为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，提供一种法兰调节装置：所述调节装置包括：左连接法兰、法兰连接螺栓、中间过渡法兰、右连接法兰、螺母、摆轴连接板、垫片、径向调节螺钉以及径向调节螺钉板；所述法兰连接螺栓上依次设置有左连接法兰、垫片、中间过渡法兰、右连接法兰以及螺母，所述左连接法兰和中间过渡法兰的上方、下方各设置有摆轴连接板，所述中间过渡法兰与右连接法兰的前方、后方各设置有径向调节螺钉板。
7.进一步设置，所述左连接法兰顶底面加工有孔，通过螺栓与摆轴连接板连接。
8.进一步设置，所述中间过渡法兰顶底面加工有孔，通过螺栓与摆轴连接板连接，同时前后两面加工有孔，通过螺栓与径向调节螺钉板连接。
9.进一步设置，所述右连接法兰顶底面与所述摆轴连接板贴合设置。
10.进一步设置，所述径向调节螺钉板与所述径向调节螺钉通过螺纹连接。
11.进一步设置，所述垫片为不同厚度的铝合金薄片。
12.本发明还提供一种船舶轴系装配试验装置，包括上述的法兰调节装置。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果如下:
14.1.该轴系装配试验装置的法兰调节装置可以简单高效地实现水平面内轴间的对中偏移、对中偏斜和轴向偏差情况，大大提高了装配试验效率。
15.2.试验成本小，通过增加垫片厚度，不仅可以模拟轴向偏差情况，还可以实现轴系零件轴向长度补偿，从而实现小范围内轴向长度不同的轴系零件互换。
16.3.模拟的轴间对中偏移和对中偏差量测量难度小、测量结果准确。
17.4.通过多次装调，模拟轴间不同偏差状态，同时改变各轴间偏差量，获取大量轴系装配试验精度数据。
18.5.该试验装置适应性强，结构简单，可适用于各种型号船舶轴系装配试验。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本发明提供的一种船舶轴系装配试验装置的结构示意图；
21.图2为本发明提供的一种船舶轴系装配试验装置的单个试验单元俯视图；
22.图3(a)为本发明提供的一种船舶轴系装配试验装置的轴间偏差正常状态示意图；
23.图3(b)为本发明提供的一种船舶轴系装配试验装置的轴向偏差状态示意图；
24.图3(c)为本发明提供的一种船舶轴系装配试验装置的对中偏移状态示意图；
25.图3(d)为本发明提供的一种船舶轴系装配试验装置的对中偏斜状态示意图；
26.图4为本发明提供的一种船舶轴系装配试验的精度验证方法流程图。
27.附图标记说明如下：
28.1、轴系部件；2、推力轴；3、艉轴；4、螺旋桨轴；5、法兰调节装置；6、左侧轴；7、左连接法兰；8、法兰连接螺栓；9、中间过渡法兰；10、右连接法兰； 11、螺母；12、摆轴连接板；13、垫片；14、径向调节螺钉；15、径向调节螺钉板； 16、右侧轴。
具体实施方式
29.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“水平”等指示方向或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于对本发明进行描述，并不是指示或暗示所指的零件或装置必须具有的特定方位，因此不能理解为对本发明的限制。
30.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连
接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是直接连接，可以是两个零件内部联通，也可以是通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。
31.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例对本发明进一步地进行说明。
32.如图1与图2所示，调节装置5包括：左连接法兰7、法兰连接螺栓8、中间过渡法兰9、右连接法兰10、螺母11、摆轴连接板12、垫片13、径向调节螺钉14以及径向调节螺钉板15；所述法兰连接螺栓8上依次设置有左连接法兰7、垫片13、中间过渡法兰9、右连接法兰10以及螺母11，所述左连接法兰7和中间过渡法兰9的上方、下方各设置有摆轴连接板12，所述中间过渡法兰9与右连接法兰10的前方、后方各设置有径向调节螺钉板15。
33.本发明提供一种船舶轴系装配试验装置，包括：轴系部件1和法兰调节装置5，轴系部件1包括推力轴2、艉轴3和螺旋桨轴4，用于模拟船舶、潜艇等轴系部件。法兰调节装置5，数量为两个。轴系部件的左侧轴6右侧设置有左连接法兰7，右连接法兰10右侧设置有右侧轴16，左侧轴6和右侧轴16表示相对于法兰调节装置 5的左侧和右侧的轴系部件。
34.基于上述船舶轴系装配试验装置的精度验证方法，包括以下几个步骤：
35.第一步，建立轴系装配基础坐标系，确定装配基点，固定推力轴2的支撑座于试验平台，并在支撑座上安装推力轴2。
36.第二步，确定装配试验中推力轴2和艉轴3之间的轴向偏差、对中偏斜和对中偏移量，并在法兰调节装置5处对轴间轴向偏差、对中偏移和对中偏斜进行表征；
37.第三步，根据推力轴2位置，结合推力轴2和艉轴3之间的试验轴向偏差、对中偏斜和对中偏移量，确定艉轴3支撑座位置，将两轴间的法兰调节装置5进行螺栓连接，在支撑座上安装艉轴3；
38.根据艉轴3位置，结合艉轴3和螺旋桨轴4之间的试验轴向偏差、对中偏斜和对中偏移量，确定螺旋桨轴4支撑座位置，将两轴间的法兰调节装置5进行螺栓连接，在支撑座上安装螺旋桨轴4。
39.第四步，轴系装配试验装置安装完成，通过激光跟踪仪测量螺旋桨轴4右端点等关键点的轴向偏差和径向偏差，得到一组轴系装配试验精度数据。
40.第五步，将试验装置进行多次装调，改变各轴间轴向偏差、对中偏移和对中偏斜量，得到若干组不同轴间偏差量下的轴系装配试验精度数据，针对极值法、概率法或者蒙特卡洛模拟法计算得到的装配精度分析结果进行验证。
41.对轴间轴向偏差、对中偏斜和对中偏移进行表征的过程如下，见图3(a)-图3 (d)：
42.如图3(b)所示，轴间的轴向偏差通过加垫片13实现，可通过垫片13数量简单计算出轴向偏差；
43.如图3(c)所示，轴间的对中偏移可以通过调节径向调节螺钉14实现，可通过测量径向调节螺钉14旋进距离得到轴的对中偏移量；
44.如图3(d)所示，轴间的对中偏斜可以通过在左连接法兰7和中间过渡法兰9之间前后两侧加不同厚度的垫片13实现，通过测量左侧轴前后两侧垫片13中心距离d 和前后两侧垫片13厚度d1、d2，计算得到轴间对中偏斜角度为θ，θ的计算过程如公式(1)：
[0045][0046]
上述实施例仅用于描述本发明的基本原理以及主要特征，不能以此限制本发明的保护范围。本领域的技术人员应该了解，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都应落入要求保护的本发明范围内。

技术特征：

1.一种法兰调节装置，其特征在于：所述调节装置包括：左连接法兰（7）、法兰连接螺栓（8）、中间过渡法兰（9）、右连接法兰（10）、螺母（11）、摆轴连接板（12）、垫片（13）、径向调节螺钉（14）以及径向调节螺钉板（15）；所述法兰连接螺栓（8）上依次设置有左连接法兰（7）、垫片（13）、中间过渡法兰（9）、右连接法兰（10）以及螺母（11），所述左连接法兰（7）和中间过渡法兰（9）的上方、下方各设置有摆轴连接板（12），所述中间过渡法兰（9）与右连接法兰（10）的前方、后方各设置有径向调节螺钉板（15）。2.根据权利要求1所述的法兰调节装置，其特征在于：所述左连接法兰（7）顶底面加工有孔，通过螺栓与摆轴连接板（12）连接。3.根据权利要求1所述的法兰调节装置，其特征在于：所述中间过渡法兰（9）顶底面加工有孔，通过螺栓与摆轴连接板（12）连接，同时前后两面加工有孔，通过螺栓与径向调节螺钉板（15）连接。4.根据权利要求1所述的法兰调节装置，其特征在于：所述右连接法兰（10）顶底面与所述摆轴连接板（12）贴合设置。5.根据权利要求1所述的法兰调节装置，其特征在于：所述径向调节螺钉板（15）与所述径向调节螺钉（14）通过螺纹连接。6.根据权利要求1所述的法兰调节装置，其特征在于：所述垫片（13）为不同厚度的铝合金薄片。7.一种船舶轴系装配试验装置，其特征在于：包括如权利要求1-6任一项所述的法兰调节装置。

技术总结

本申请涉及一种法兰调节装置及使用该装置的船舶轴系装配试验装置，法兰调节装置包括：左连接法兰、法兰连接螺栓、中间过渡法兰、右连接法兰、螺母、摆轴连接板、垫片、径向调节螺钉以及径向调节螺钉板；所述法兰连接螺栓上依次设置有左连接法兰、垫片、中间过渡法兰、右连接法兰以及螺母，所述左连接法兰和中间过渡法兰的上方、下方各设置有摆轴连接板，所述中间过渡法兰与右连接法兰的前方、后方各设置有径向调节螺钉板。还包括一种使用法兰调节装置的船舶轴系装配试验装置，该装置简单易调，成本低，可以小范围实现轴向长度补偿，模拟水平面内轴间轴向偏差、对中偏移以及对中偏斜状态，并能够准确表征各轴间偏差量，该装置能够进行多次装调，获取轴间不同偏差量下轴系装配精度。精度。精度。