近幾年，應(yīng)變電測法在內(nèi)燃機(jī)和汽車零部件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的研究中得到了廣泛應(yīng)用，例如，可以實(shí)測內(nèi)燃機(jī)連桿、曲軸、機(jī)體等零部件的靜態(tài)應(yīng)力及動態(tài)應(yīng)力；測量汽車各零部件的靜應(yīng)力或隨車實(shí)測各種零部件的動態(tài)應(yīng)力，分析其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。但是，該方法貼片工藝要求較高；在強(qiáng)磁場或強(qiáng)電場干擾的環(huán)境中使用時(shí)，必須采用較好的屏蔽措施。

本文采用應(yīng)變電測法對試航中的低速大型船用柴油機(jī)中間軸進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變測試，計(jì)算出柴油機(jī)的輸出功率。

船用發(fā)動機(jī)軸功率的測試方法

大型船用發(fā)動機(jī)的軸功率通常是在船舶建造完畢以后，在下水試航中測量的，本文采用了應(yīng)變電測技術(shù)對某29000t散裝貨輪和14000t散裝貨輪船用柴油機(jī)的軸功率進(jìn)行了測量。并按試航大綱的要求，在各個(gè)工況下利用極小的電阻應(yīng)變片作為傳感器，應(yīng)用旋轉(zhuǎn)圓軸測扭矩的原理測出了大型船用發(fā)動機(jī)的輸出功率。即測量連接發(fā)動機(jī)與螺旋槳之間中間軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)變，再計(jì)算扭矩，最后計(jì)算出柴油機(jī)輸出功率。

當(dāng)船舶在海上航行時(shí)，傳遞扭矩的中間軸處于不斷地旋轉(zhuǎn)運(yùn)動之中，而測試儀器則是靜止不動的，因此必須采用一種特殊的裝置-集流環(huán)，將應(yīng)變片的引線連接到應(yīng)變儀上，從而實(shí)現(xiàn)用電子儀器測量不斷旋轉(zhuǎn)圓軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)變量。鑒于大型船用發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速低，本文采用拉線式集流環(huán)來傳送船舶發(fā)動機(jī)在不同工況下中間軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)變量。

船用發(fā)動機(jī)應(yīng)力應(yīng)變測試過程

在貼片前，首先將傳遞扭矩的中間軸表面的銹皮和油漆等全部清除干凈，再用油脂棉蘸丙酮擦去軸貼片處的表面油污，然后用紗布將貼片的位置打平磨光，露出光澤的金屬表面。并擦凈。最后用劃針在軸的同一截面上相距180°的兩側(cè)劃出成垂直的兩十字線，將兩組電阻應(yīng)變片用502膠分別貼于垂直的十字線處。一般常溫下，使用502膠干固需24h，等應(yīng)變片干固以后，在其表面上應(yīng)再貼一層塑料膠紙，以防水浸和油污。然后把兩組應(yīng)變片的8根引線接上高強(qiáng)度漆包線，連接平衡電橋。應(yīng)注意貼片時(shí)，應(yīng)變片的兩引線下面貼一層絕緣紙，以防止被測軸與應(yīng)變片形成導(dǎo)體。再將平衡橋路的4個(gè)結(jié)點(diǎn)A 、B 、C、D的引線分別焊接在拉線式集流環(huán)的4個(gè)銅環(huán)上。在布置4個(gè)銅質(zhì)滑環(huán)時(shí)，同樣應(yīng)在傳動軸上先貼一層絕緣膠布，目的是使得銅環(huán)與傳動軸之間相互絕緣。

測量時(shí)將4根由多股銀線編制而成的拉線搭接在4個(gè)銅環(huán)上，拉線與銅質(zhì)集流環(huán)之間的接觸部分包角一般應(yīng)為30°-60°之間，包角不宜太小，太小了接觸不良，過大又磨損太快，應(yīng)適當(dāng)。將4根拉線一端固定，另一端的4個(gè)結(jié)點(diǎn)連接到一塊絕緣板上，再用導(dǎo)線接至應(yīng)變儀上。這樣，便把貼于傳動軸上的兩組應(yīng)變片組成的惠斯頓電橋接入了應(yīng)變儀。當(dāng)傳動軸受到扭轉(zhuǎn)變形后，應(yīng)變片的阻值變化傳遞到應(yīng)變儀上即可直接讀出扭轉(zhuǎn)應(yīng)變量。

總結(jié)

實(shí)踐證明，應(yīng)用應(yīng)變電測技術(shù)可測出旋轉(zhuǎn)圓軸的扭矩及動態(tài)應(yīng)力與應(yīng)變，可測得萬噸輪在海上航行中各工況下中間軸的應(yīng)變量，進(jìn)而計(jì)算出航行中船舶的軸功率。