一种船用抱轴式轴带发电机通用试验连接装置的制作方法

1.本发明涉及一种船用抱轴式轴带发电机通用试验连接装置，属于船舶轴带发电机试验检测技术领域，主要用于船舶抱轴式轴带发电机的出厂与型式试验。


背景技术：

2.随着船舶节能和环保要求的逐步提高，以及船舶用电的大量增加，对船舶发电系统容量需求逐步增大，使得船舶轴带发电机的应用得到了业界的认可，当前在大量的散货船、集装箱船上，轴带发电机已成为标准配置，且其装机功率逐步增大，大功率发电系统已扩展至2mw到3mw。
3.传统轴带发电系统，大多采用增速齿轮箱及高速发电机(电励磁发电机或永磁发电机)，当发电容量增大后，该方案导致发电系统占用空间增大、增速齿轮箱附件的数量增多、使用及维护的工作量加大，对船舶机舱内的布置带来了诸多限制。
4.随着新技术的发展，永磁式发电机在各行业得到了大量应用，其可靠性得到了逐步验证，船舶行业也逐步引入永磁式发电机与推进电机。
5.在上述背景下，船用抱轴式永磁同步发电机开始在船舶行业应用，其优势得到了众多的关注，抱轴式永磁同步发电机安装于船舶推进轴的尾端，充分利用其有效空间，采用低速永磁发电技术，省去传统增速齿轮箱，使得机舱空间布置更为灵活，永磁发电机效率高于传统电励磁发电机，在大功率轴带发电机领域优势明显。
6.如图1所示，为抱轴式永磁发电机在船舶上的连接示意图，船用柴油主机1输出端与抱轴式永磁同步发电机4输入端连接，抱轴式永磁同步发电机4输出端连接有船舶推进螺旋桨6，船用柴油主机1、抱轴式永磁同步发电机4以及船舶推进螺旋桨6通过各部分的连接主轴2连接，其中，船用柴油主机1输出端的连接主轴2安装在船舶轴承支座3上，抱轴式永磁同步发电机4输出端的连接主轴2安装在发电机输出轴承支座5上。
7.但是，由于抱轴式永磁发电机采用无轴设计方式，需要利用船舶推进主轴作为发电机转子，使得抱轴式永磁发电机在出厂进行相关性能试验时，与传统电机存在差异，必须加装试验主轴才能进行发电机的运行试验。
8.现有的试验连接装置及实现方法步骤如下：
9.(1)设计制造试验主轴、轴承支座及其他部件，与发电机对中安装调试后，进行轴带发电机相关试验。
10.a.主轴设计流程：根据被试的轴带发电机中间孔尺寸、系统扭矩、转速进行试验主轴的设计，根据试验主轴尺寸、转速、扭矩、中心高进行轴承支座的设计，最后，根据轴带发电机的长度确定试验主轴的长度等设计参数；
11.b.对中操作：根据轴承支座中心位置、试验主轴尺寸、轴带发电机尺寸进行轴系对中，对中精度要求1mm。
12.(2)采用船用主轴，新增轴承支座后进行安装与对中工作。
13.船用主轴到达发电机制造厂后，加装两端支撑轴承，新造轴承支座，通过主轴法兰
连接发电机法兰，对轴承支座、发电机、主轴进行中心高和轴系中心线调节。调节步骤及要求与在步骤(1)相同。
14.(3)轴带发电机不进行出厂试验，直接在实船安装后进行试验。
15.部分产品鉴于试验工装的复杂性或试验成本考虑，可能将出厂试验转移至最终实船安装后进行试验。
16.对于上述试验连接装置及实现方法，存在如下缺陷：
17.1.对于不同型号或尺寸的轴带发电机需要重新进行主轴及相关部件的设计制造，周期长、费用高，且连接装置无法重复使用，间接增加了产品成本。
18.2.由于需要在试验过程中加装轴承，增加了主轴功能需求，因此延长了船用主轴的制造周期；由于试验的不可预见性，利用船用主轴进行试验，可能对主轴造成损伤或损坏，增加了主轴交付的不确定性；轴承支座、法兰均需根据船用主轴的尺寸进行重新设计制造，相关部件无法重复使用。
19.3.试验时，需要对轴承支座、主轴、发电机等众多部件进行轴系对中和调校，由于部件体积大、重量大，对中调校变量多、工作量大、耗时长。


技术实现要素：

20.为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种船用抱轴式轴带发电机通用试验连接装置，用于满足针对抱轴式轴带发电机出厂相关试验的需求。
21.本发明所要解决的技术问题采取以下技术方案来实现：
22.一种船用抱轴式轴带发电机通用试验连接装置，包括通用轴承支座及主轴；
23.所述通用轴承支座顶部安装有轴承座，通用轴承支座底部设有通用底座，通用底座本体上设有可以在具有导槽的实验室铁底板上进行横向水平位移以及竖向水平位移的升降垫脚滑块，所述升降垫脚滑块在所述通用底座上的竖直高度可以调节；
24.所述主轴包括轴体、轴承以及固定法兰，所述轴体两端分别安装有轴承，轴体通过两端轴承安装在所述通用轴承支座的轴承座上，两端轴承之间的轴体上至少设置有两个固定法兰。
25.作为优选实例，还包括转接法兰，所述转接法兰连接于主轴上的任意一个固定法兰上。
26.作为优选实例，所述轴承座采用分体式轴承座。
27.作为优选实例，所述固定法兰与轴体之间一体连接。
28.本发明的有益效果是：
29.(1)通过本发明，主轴通过轴承安装在双侧通用轴承支座的轴承座上，在通用底座本体上设有可以进行横向水平位移以及竖向水平位移的升降垫脚滑块，升降垫脚滑块在通用底座上的高度可调节，实现轴承支座通用化，能够方便轴系中心高与轴系中心线的调节，降低发电机安装过程中的调节工作量；
30.(2)通过本发明，通过在主轴的轴体上设置多个固定法兰，多个固定法兰能够实现不同发电机的中间法兰的匹配，实现主轴的通用化；在固定法兰上安装转接法兰，能够匹配非标准化发电机中间法兰，实现主轴的扩展性，提高了发电机试验前准备工作的效率，减少不同型号发电机试验前的准备工作内容，节省了系统试验成本；
31.(3)通过本发明，轴承座采用分体式轴承座，方便主轴的轴承安装和拆卸；
32.(4)通过本发明，将固定法兰与轴体之间设计成一体连接形式，可以提高法兰连接时的精度和整体的可靠性。
附图说明
33.图1为抱轴式永磁发电机在船舶上的连接示意图；
34.图2为本发明实施例1中主轴的结构示意图；
35.图3为本发明实施例1中带转接法兰的试验连接装置应用于无轴发电机中时的结构示意图；
36.图4为本发明实施例2中无转接法兰的试验连接装置应用于无轴发电机中时的结构示意图；
37.图5为本发明中轴承座的立体结构示意图。
38.图中：1、船用柴油主机；2、连接主轴；3、船舶轴承支座；4、抱轴式永磁同步发电机；5、发电机输出轴承支座；6、船舶推进螺旋桨；7、通用轴承支座；71、支座本体；72、通用底座；73、升降垫脚滑块；74、轴承座；741、上半部；742、下半部；743、螺栓；8、主轴；81、轴体；82、轴承；83、固定法兰；9、转接法兰；10、实验室铁底板；11、抱轴式永磁发电机；12、中间法兰；13、发电机底座。
具体实施方式
39.为了对本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示及实施例，进一步阐述本发明。
40.实施例1：
41.如图2-图3所示，本发明实施例1提供一种船用抱轴式轴带发电机通用试验连接装置，包括通用轴承支座7、主轴8以及转接法兰9。
42.其中，通用轴承支座7底部采用通用底座样式，通用轴承支座7的支座本体71底部安装有通用底座72，通用轴承支座7底部利用现有技术中的实验室铁底板10进行固定安装，实验室铁底板10具有x-y方向上的多条导槽。通用轴承支座7顶部为主轴8的轴承82安装位置，通用底座72底部设计有可以调节的升降垫脚滑块73，本实施例中，升降垫脚滑块73采用螺杆及滑块组合，滑块上方一体连接有螺杆，通用底座72下方中心设有螺孔，升降垫脚滑块73的螺杆与螺孔之间螺接，因此，升降垫脚滑块73通过滑块在导槽内移动，使通用轴承支座7能够在实验室铁底板10上进行横向水平位移以及竖向水平位移，升降垫脚滑块73通过螺杆在螺孔内的深度，使得可调节升降垫脚滑块73在通用底座72上的竖直高度可以调节，进而调节通用轴承支座7的整体高度，调节完成后，通过固定螺栓与实验室铁地板10固定。
43.通用轴承支座的支座本体71顶部安装有轴承座74，如图3与图5所示，轴承座74采用分体式轴承座，包括下半部741与上半部742两个组成部分并两部分之间由螺栓743紧固，上半部741与下半部742之间能够开启，方便主轴8轴承82的安装与拆卸。
44.通过调节，实现两侧通用轴承支座7的中心高和轴系中心线对齐。
45.本实施例1中，主轴8包括轴体81、轴承82以及固定法兰83，轴体81两端分别安装有轴承82，轴体81通过两端轴承82安装在通用轴承支座7的轴承座74上，实现主轴8与通用轴
承支座7之间的连接，如图2所示，两端轴承82之间的轴体81上设置有两个固定法兰83，固定法兰83用于连接抱轴式永磁发电机11的中间法兰12，固定法兰83与轴体81之间一体连接，可以大大提高法兰连接时的精度和整体的可靠性。如图3所示，实验室铁地板10上安装有发电机底座13，发电机底座13上安装有抱轴式永磁发电机11，图3中的抱轴式永磁发电机11的中间法兰12为非兼容式的中间法兰12，对于本实施例1中的，非兼容式的中间法兰12，先通过将转接法兰9连接于主轴8的固定法兰83上，再进行连接到抱轴式永磁发电机11的中间法兰12，实现不同规格发电机中间法兰12的支持。
46.实施例2：
47.如图4所示，本发明实施例2中的抱轴式永磁发电机11具有常规兼容的中间法兰12，可直接将本发明中的固定法兰83与中间法兰12连接，无需使用转接法兰9。
48.本发明试验连接装置兼容300kw至4mw的轴带发电机，根据功率、转速、发电机中心高确认整体的通用轴承支座7高度、主轴8尺寸、支撑轴承82尺寸。
49.本发明通用试验连接装置与抱轴式永磁发电机11之间的安装调节方式如下：
50.(1)吊装双侧通用轴承支座7，使用激光对中仪或同等功能仪器，调节通用底座72底部的升降垫脚滑块73实现通用轴承支座7的水平位置微调，调节完成后，利用紧固螺栓和压板锁紧通用轴承支座7，完成通用轴承支座7的安装；
51.(2)吊装抱轴式永磁发电机11，根据中心高差异对抱轴式永磁发电机11进行垫高，对升降垫脚滑块73进行高度调节使得两侧通用轴承支座7、抱轴式永磁发电机11的中心线及轴系中心线保持一致；
52.(3)吊装主轴8，两侧通用轴承支座7已处于对中状态，根据主轴8微调抱轴式永磁发电机11位置，最终实现所有部件对中调校完成；
53.(4)通过试转实现轴系安装情况的检验。
54.本发明技术方案带来的有益效果如下：
55.通过本发明，主轴8通过轴承82安装在双侧通用轴承支座7的轴承座74上，在通用底座72本体上设有可以进行横向水平位移以及竖向水平位移的升降垫脚滑块73，升降垫脚滑块73在通用底座72上的高度可调节，实现轴承支座通用化，能够方便轴系中心高与轴系中心线的调节，降低发电机安装过程中的调节工作量；
56.通过在主轴8的轴体81上设置多个固定法兰83，多个固定法兰83能够实现不同发电机的中间法兰12的匹配，实现主轴8的通用化；在固定法兰83上安装转接法兰9，能够匹配非标准化发电机中间法兰12，实现主轴8的扩展性，提高了发电机试验前准备工作的效率，减少不同型号发电机试验前的准备工作内容，节省了系统试验成本。
57.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。