基于结构微应变的轴承力直接测量方法

摘要

一种力学测量技术领域的基于结构微应变的轴承力直接测量方法，通过建立轴承的有限元模型并对轴承进行静力学分析，然后确定应变计安装位置并初步建立各应变计安装位置的应变与载荷的函数关系；再将轴承力的测量系统安装到轴承上并建立应变计应变与载荷的函数关系；最后通过应用轴承力直接测量系统实现轴承力的直接测量。本发明建立了结构应变与轴承力之间的函数关系，从而得到一种轴承力的直接测量方法，解决了准确实时地测量轴承力问题。

主权项

1.一种基于结构微应变的轴承力直接测量方法，其特征在于，通过建立轴承的有限元模型并对轴承进行静力学分析，然后确定应变计安装位置并初步建立各应变计安装位置的应变与载荷的函数关系；再将轴承力的测量系统安装到轴承上并建立应变计应变与载荷的函数关系；最后通过应用轴承力直接测量系统实现轴承力的直接测量；所述的确定应变计安装位置是指：根据轴承有限元模型结点应变信息和结构特点，选择轴承座箱体结构上一些应变量较大并可以安装应变计的部位为应变计安装位置；所述的初步建立各应变计安装位置的应变与载荷的函数关系是指：对轴承的有限元模型施加不同载荷F，重复对轴承进行静力学分析并读取不同载荷下分析结果中应变计安装位置的应变ε_i,i＝1,2,…n，n为应变计安装位置的数量，初步建立各应变计安装位置应变与载荷的函数关系F′_i=k_i′×ε_i,i＝1,2,…n；所述的将轴承力直接测量系统安装到轴承上是指：将应变计安装在上述确定应变计安装位置上，然后将轴承力直接测量系统的其他装置安装在轴承座内；所述的建立应变计应变与载荷的函数关系是指：对轴承施加外载荷F，由轴承力直接测量系统自动测量得出轴承载荷值F′_i，i＝1,2,…n，将系数k′_i,i＝1,2,…n修正为k_i，i=1,2,…n使得各载荷下F与F′的误差平均值最小，从而建立各应变计安装位置的应变与载荷的函数关系为F_i=k_i×ε_i,i＝1,2,…n，为提高识别精度并消除附加弯矩的影响将计算得到的轴承负荷值F_i,i＝1,2,…n，取算术平均值得识别外载荷为所述的通过轴承力直接测量系统实现轴承力的直接测量是指：当轴承受到外载荷作用时，由轴承力直接测量系统根据应变计应变与载荷的函数关系i＝1,2,…n，自动测量、计算并显示出轴承负荷值F，从而 实现船舶轴系的轴承力直接测量；所述的轴承力直接测量系统包括：多路应变计、数据采集模块、数据信号处理器和显示器，其中，多路应变计根据轴承结构特点被分别安装于轴承内指定位置，多路应变计反映轴承内的应变信息，多路应变计的应变信息被数据采集模块采集并将数据送至数据信号处理器，数据信号处理器根据采集得到的应变信息和结构微应变与载荷函数关系计算得出轴承力，将轴承力输出至显示器显示，从而实现轴承力的直接测量。