一種基于拉線式位移傳感器的軸系工程構件端面空間位移和角度變化量測量方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于軸系工程構件測量領域，尤其涉及一種基于拉線式位移傳感器的軸系 工程構件端面空間位移和角度變化量測量方法。
【背景技術】
[0002] 船舶軸系是船舶中動力裝置的重要組成部分，安裝質量將直接影響主機和軸系運 轉的持久性和可靠性。近年來，由于船舶軸系設計、布置和安裝施工工藝不當、生產工藝低 下、生產設備相對落后、操作檢修失誤、測量工具和檢測方法落后，船舶火災、爆炸和機艙淹 水事故時常發(fā)生。因此軸系部位的安裝工藝在船舶制造過程中很是重要。在軸系的設計、 布置和安裝過程中，軸系理論中心線是不可缺少的標準。軸系理論中心線是通過主機曲軸 中心，同時又通過艉軸系（或人字架）的中心的直線。安裝時一般先利用紅外射線或照光 法確定軸承或法蘭位置，再根據(jù)其焊接軸系。目前軸系在安裝的過程中主要采用定位小車 安裝法、吊排法和雙高架吊車吊裝法，這些方法和制造工藝還稍微落后，因此軸系安裝時產 生的誤差還很大。另外，船航行時，各種意外也會使軸的某一處產生變形。按時測量軸系端 面位移和角度的變化量會避免船舶事故發(fā)生；確定軸系桿件的安全強度后繼續(xù)使用又會節(jié) 約造船成本。然而，這些軸系工程構件的外表面常常附著保護層或隔熱層，無法使用電阻應 變片或光學方法進行位移和角度變化量的測量，這就需要其他的方法來測量該變化量。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種成本低、操作簡單的，基于拉線式位移傳感器的軸系工 程構件端面空間位移和角度變化量測量方法。
[0004] -種基于拉線式位移傳感器的軸系工程構件端面空間位移和角度變化量測量方 法，包括以下步驟，
[0005] 步驟一：在可測軸系兩端面任選可測距離的三點安裝三個拉線式位移傳感器，分 別為傳感器A、傳感器B和傳感器C ;被測軸系端面選擇可測相對距離的三點安裝三個拉線 式位移傳感器，分別為傳感器D、傳感器E和傳感器F ;
[0006] 步驟二：將可測端面三個拉線式位移傳感器互連，可得到3個長度LAB、L BjP Ltt，分 別將傳感器A與傳感器D、傳感器E和傳感器F相連獲得3個長度LAD、L ae和L AF，將傳感器B 與傳感器D、傳感器E和傳感器F相連獲得3個長度LBD、Lbe和L BF，將傳感器C與傳感器D、 傳感器E和傳感器F相連獲得3個長度Lm、L ffi和L σ，記錄這12個長度；
[0007] 步驟三：發(fā)生位移后，重復步驟步驟二，計算得到空間位移和角度變化量。
[0008] 本發(fā)明一種基于拉線式位移傳感器的軸系工程構件端面空間位移和角度變化量 測量方法，還可以包括：
[0009] 1、空間位移和角度變化量分別為：
[0010] Al=L1-L2
[0011] Aa=Q1-Q2
[0012] Ap= β rP2
[0013] 其中，（L1, α ρ β D為位移發(fā)生前的端面位置，（L2, α 2, β 2)為位移發(fā)生后的位置， L1形心距離，a iSA DEF相對Λ ABC的翻轉角，β DE相對于AB的相對角。
[0014] 2、形心距離L1:
[0019] Λ ABC的形心O1坐標和Λ DEF的形心0 2坐標為：
[0022] Λ DEF相對Λ ABC的翻轉角a 1:
[0024] (N，M，1)為Λ DEF 的法向量，
[0025] DE相對于AB的相對角β 1:
[0027] 其中，（XD，YD，Zd)為傳感器D坐標，（X E，YE，Ze)為傳感器E坐標，（XF，YF，Z f)為傳 感器F坐標。
[0028] 有益效果：
[0029] 本測量方法可根據(jù)使用需求，實現(xiàn)軸系工程構件端面空間位移和角度變化量測 量，測量成本較低，使用靈活方便，適用性強。
【附圖說明】
[0030] 圖1為具體實施中模擬位移裝置中為總體拉線式位移傳感器安裝圖；
[0031] 圖2為具體實施中法蘭盤示意圖。
【具體實施方式】
[0032] 下面將結合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0033] 本發(fā)明目的是一種基于拉線式位移傳感器測量軸系工程構件端面空間位移和角 度變化量方法。
[0034] 本發(fā)明的原理：首先，在可測軸系兩端面任選可測距離的三點安裝三個拉線式位 移傳感器，被測軸系端面選擇可測相對距離的三點安裝三個拉線式位移傳感器。這六個傳 感器放置的位置可以任意選擇，可設計兩個法蘭盤安裝在軸系端面。取可測端面的傳感器 位置為A、B、C，被測端面的傳感器位置為D、E、F。然后，將可測端面三個拉線式位移傳感器 (A、B、C)互連，可得到3個長度（L AB、LBe、LJ，分別將A與D、E、F相連獲得LAD、LAE、L af，然 后將B與D、E、F相連獲得Lbd、Lbe、Lbf，將C與D、E、F相連獲得L m、Lce、Lcf。
[0035] 此時利用海倫公式，求三角形ABC面積，求形心位置\和X c。
[0036] 由空間解析幾何可知D (XD，Yd，ZD)點坐標滿足
[0040] 同理，可以求解出 XE，YE，ZA X F，YF，ZF。
[0041] 然后，求出Λ DEF的法向量（N，M，I)，
[0044] 接下來計算Λ ABC的形心O1坐標和Λ DEF的形心0 2坐標，
[0047] 計算形心距離，
[0055] DE相對于AB的相對角β i，
[0057] 當外界因素會使Λ DEF相對于Λ ABC的位置發(fā)生變化時，通過兩次測量兩個三角 形的相對位置，可以求出發(fā)生位移前后位置的變化量。即計算完位移發(fā)生前的位置（L 1, a i， β D 之后，再利用位移發(fā)生后的 12 個可測量（Lab、Lbc、Lca、Lad、L ae、Laf、Lbd、Lbe、Lbf、L m、Lce、 Lcf)，運用上述計算方法，可求得位移發(fā)生后的端面位置（L2, α 2, β2)。
[0058] 那么我們就可以計算得位移發(fā)生前后的端面位置變化：