船舶柴油机曲轴臂距差影响因素分析及数字显示测量仪研究

论文摘要

曲轴是船舶柴油机重要的运动部件之一。在曲轴安装和运行管理中,校中的质量好坏对保证船舶柴油机的安全运行至关重要。特别是作为船舶推进装置的柴油机曲轴,一旦发生故障,将危及到船舶的航行安全。曲轴臂距差反映了曲轴与轴系的轴线状态。曲轴与轴系的轴线不正,偏差过大将导致曲轴的不均匀磨损,导致疲劳裂纹甚至断裂。轮机管理人员通过测量曲轴臂距差,分析臂距差的变化情况来了解曲轴与轴系的轴线工作状态,从而保证柴油机安全可靠运行,避免轴系事故的发生。本文以船舶柴油机曲轴为研究对象,介绍了臂距差产生的机理、测量的意义及检测工具、方法。分析了在柴油机曲轴安装和运行过程中,影响柴油机曲轴臂距差变化的各种因素,并提出了在维护柴油机曲轴臂距差在合理范围的相关对策。在臂距差检测方法分析的基础上,研制了利用单片机作为核心处理器的数字显示式检测仪。仪表只需在拆装时进入曲轴箱内,使测量工作简单、安全,减少了人为误差,测量精度提高,克服了传统的测量方法需要检测人员钻到曲轴箱内读取数据的缺点。在检测仪器硬件设计方面,研究了由差动变压器式位移传感器作为曲轴臂距差测量的传感部分,选用AD698作为差动变压器式传感器的信号调理电路,选用测量放大器,设计了信号放大电路、低通滤波电路、模数转换电路和以单片机为核心的数据处理电路,并利用PROTEL软件平台,绘制出电路原理图和印刷电路板图。在软件设计方面,利用C51语言对各模块进行编程,通过主程序对子程序的合理调用,实现检测仪的储存、显示、通讯、打印等功能。最后,利用编程器进行了软件和硬件的联合调试和修改,通过与标准量具的对比试验,发现仪器测量速度快、数据准确可靠。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 概述
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究的主要内容
• 第二章 船舶柴油机曲轴臂距差测量方法
• 2.1 曲轴轴系特点和臂距差检测意义
• 2.1.1 曲轴轴系特点
• 2.1.2 臂距差检测的意义
• 2.2 曲轴臂距差
• 2.2.1 臂距差概念
• 2.2.2 曲轴臂距差与曲轴轴线状态的关系
• 2.3 臂距差值标准
• 2.4 臂距差测量工具与方法
• 2.4.1 测量工具
• 2.4.2 测量位置
• 2.4.3 测量结果记录及计算
• 2.5 小结
• 第三章 船舶柴油机曲轴臂距差影响因素分析与对策
• 3.1 轴系校中质量对曲轴臂距差的影响与对策
• 3.2 主机机座垫块对臂距差的影响与对策
• 3.3 主轴承不均匀磨损对臂距差的影响与对策
• 3.4 飞轮重量对曲轴臂距差的影响与对策
• 3.5 活塞连杆组件与气体力对曲轴臂距差的影响与对策
• 3.6 货物配载对曲轴臂距差的影响与对策
• 3.7 柴油机冷、热态对曲轴臂距差的影响与对策
• 3.8 机座变形对曲轴臂距差的影响与对策
• 3.9 小结
• 第四章 曲轴臂距差数显式仪表传感部分的设计
• 4.1 传感器的选择
• 4.1.1 电位器式位移传感器
• 4.1.2 电容式传感器
• 4.1.3 电感式传感器
• 4.2 差动变压器式位移传感器
• 4.2.1 差动变压器式位移传感器的工作原理
• 4.2.2 差动变压器式位移传感器的基本特性
• 4.2.3 差动变压器式位移传感器的测量电路
• 4.2.3.1 差动整流电路
• 4.2.3.2 相敏检波电路
• 4.2.3.3 零点电压补偿电路
• 4.2.3.4 温度补偿电路
• 4.3 LVDT 信号调理电路典型模块
• 4.3.1 AD698 的基本特性
• 4.3.2 AD698 的工作原理
• 4.3.3 AD698 的外围连接电路设计
• 4.4 传感部分的总体设计电路
• 4.4.1 检测传感部分电路设计及部分参数的确定
• 4.4.2 位移信号的检测
• 4.5 小结
• 第五章 曲轴臂距差数显式检测仪设计
• 5.1 检测仪的核心器件
• 5.2 电源部分
• 5.3 信号的放大电路
• 5.3.1 测量放大器的工作原理
• 5.3.2 集成测量放大器AD521
• 5.4 滤波电路的设计
• 5.4.1 滤波电路的特点与设计
• 5.4.2 有限增益低通滤波器的计算公式
• 5.5 A/D 转换
• 5.6 液晶显示模块
• 5.6.1 液晶显示模块的结构与特点
• 5.6.2 液晶显示模块的控制方式
• 5.7 其它模块功能
• 5.7.1 键盘输入模块
• 5.7.1.1 键盘的分类及工作原理
• 5.7.1.2 按键抖动产生的原因及消除措施
• 5.7.2 存储模块
• 5.7.3 通信模块
• 5.7.4 数据打印
• 5.8 主检测电路及印刷电路板（PCB）的制作
• 5.8.1 主检测电路
• 5.8.2 印刷电路板（PCB）的制作
• 5.9 曲轴臂距差检测仪软件设计
• 5.9.1 检测仪的主程序设计
• 5.9.2 按键处理子程序
• 5.9.3 A/D 转换子程序设计
• 5.9.4 显示子程序设计
• 5.10 小结
• 第六章 曲轴臂距差现场测试与结果分析
• 6.1 仪表总体简介
• 6.2 现场测试对比试验
• 6.3 测试结果分析
• 第七章 总结和展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论文