具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

本发明提供一种推进轴系不对中故障模拟装置，请参阅图1至图5，该推进轴系不对中故障模拟装置包括推进轴系模拟模组100、不对中调整模组200、振动数据采集模组300以及自适应振动控制模组400，其中不对中调整模组200与推进轴系模拟模组100连接以调整推进轴系模拟模组100的对中状态，实现平行不对中、角度不对中和综合不对中三种不对中故障的模拟，振动数据采集模组300用于捕捉推进轴系模拟模组100振动数据，自适应振动控制模组400用于处理分析振动数据，并根据处理后的振动数据，控制推进轴系模拟模组100进行相应运动的同时，利用负反馈机制控制不对中调整模组200找到振动量最小的对中状态，以实现模拟多种故障，并将该故障模拟装置所模拟出的多种不同的故障调整至准确性较高的状态，其具体方案如下。

推进轴系模拟模组100用于模拟船舶、潜艇中提供推力的旋转机。该障模拟装置还包括底座500。

推进轴系模拟模组100包括依次连接的第一伺服电机110、减速器120、两组推进轴组件130、轴承座140以及螺旋浆150，其中第一伺服电机110和减速器120两者分别通过电机支座和减速器120支座固定安装于底座500上，减速器120为行星齿轮减速器120，用以降低推进轴组件130的转速。两组推进轴组件130通过轴承座140固定安装于底座500上，第一伺服电机110驱动同轴连接的两组推进轴组件130转动以带动螺旋浆150转动，

其中，推进轴组件130包括联轴器131、转轴132以及第一轴承133，转轴132的两端分别与联轴器131连接，第一轴承133固定安装于转轴132上，轴承座140用于固定其中一组推进轴组件130的第一轴承133，两组推进轴组件130之间通过联轴器131连接，其中联轴器131为弹性联轴器。

不对中调整模组200用于调整推进轴系模拟模组100的对中状态，不对中调整模组200设有两组，分别位于另一组推进轴组件130的第一轴承133一侧且固定连接，以实现平行不对中、角度不对中和综合不对中三种不对中故障的模拟。

不对中调整模组200包括第二伺服电机210、带传动组件230、水平移动组件220和轴承座安装板240，第二伺服电机210和水平移动组件220均固定安装于底座500上，第二伺服电机210和水平移动组件220通过带传动组件230连接，另一组推进轴组件130的第一轴承133通过轴承座安装板240固定安装于水平移动组件220的顶部，以使得第二伺服电机210通过带传动组件230驱动水平移动组件220水平移动，并带动轴承座安装板240在水平方向上进行移动，以实现推进轴系模拟模组100轴线的偏移进而模拟不对中故障。其中伺服电机可通过F型固定板与底座500固连。

如图4所示，水平移动组件220包括丝杆221、螺纹块222、第二轴承223以及导轨224，第二轴承223的中心轴和导轨224的延长方向均与转轴132平行，且第二轴承223和导轨224固定安装于底座500上，轴承座安装板240固定安装于螺纹块222的顶部，螺纹块222的一侧与丝杆221螺纹连接，另一侧与导轨224滑动连接，丝杆221的一端与带传动组件230连接，另一端与第二轴承223连接，丝杆221转动以带动螺纹块222沿导轨224长度方向移动。

另外，如图5所示，带传动组件230包括两个半径不同的皮带轮231和皮带232，且皮带轮231和皮带232采用圆弧齿形，可有效避免打滑。半径大的皮带轮231固定安装于第二伺服电机210的输出端，半径小的皮带轮231固定安装于丝杆221背离第二轴承223的一端，以对丝杆221的转速进行减速。

本实施例中，不对中调整模组200由第二伺服电机210提供动力，鉴于不对中故障一般偏移距离为毫米级，故采用圆弧齿形的带传动组件230进行减速和精确传动，从而使半径大的皮带轮231带着丝杆221上的螺纹块222进行水平方向上的运动，并带动轴承座安装板240进行水平方向的移动，从而模拟不对中故障。

如图6所示，本实施例中所述的通过在两个第一轴承133位设置不对中调整模组200，设置对应的不对中调整量，以实现平行不对中、角度不对中和综合不对中三种不对中故障的模拟。如图6(a)所示，联轴器131两端的转轴132的轴线共线，为正常状态；如图6(b)所示，联轴器131两端的转轴132的轴线平行且间距为b，属于平行不对中；如图6(c)所示，联轴器131两端的转轴132的轴线夹角为α，属于角度不对中；如图6(d)所示，联轴器131两端的转轴132的轴线间距为e夹角为β，属于综合不对中。

振动数据采集模组300包括振动高速摄像组件310和加速度数据采集组件320，振动高速摄像组件310采用非接触式捕捉推进轴系模拟模组100振动数据，加速度数据采集组件320通过接触式捕捉推进轴系模拟模组100振动数据。

如图2所示，其中振动高速摄像组件310包括三台高速相机311，以径向0°，90°和135°排列在转轴132周围，通过非接触式的方法采集振动信号。加速度数据采集组件320包括加速度传感器和吸附磁座，其中加速度传感器可以采集x、y、z三个方向的振动加速度信号，加速度传感器通过吸附磁座固定在轴承座140上。

振动高速摄像组件310用以测量正常轴段的振动；而模拟不对中故障的轴段采用加速度数据采集组件320，因为该轴段存在水平方向的移动，不适合高速摄像模组或者电涡流传感器等测量方法。

自适应振动控制模组400用于处理分析振动数据，并根据处理后的振动数据，控制推进轴系模拟模组100进行相应运动的同时，利用负反馈机制控制不对中调整模组200找到振动量最小的对中状态。

如图3所示，自适应振动控制模组400包括相连接的上位机410和人机交互界面420(人与计算机系统之间的通信媒体或手段，是人与计算机之间进行各种符号和动作的双向信息交换的平台)，人机交互界面420用于显示数值和图表，人机交互界面420可指令上位机410工作。上位机410的输入端与振动数据采集模组300连接，上位机410的输出端分别与不对中调整模组200和推进轴系模拟模组100连接，上位机410控制伺服电机进行相应运动的同时，利用负反馈机制实时控制不对中调整模组200找到振动量最小的对中状态。

基于振动高速摄像组件310和加速度数据采集组件320的多传感融合方法实时采集系统的振动数据，利用上位机410对系统的振动情况进行分析和处理，以揭示推进轴系不对中故障与系统动态性能之间的映射关系，为推进轴系故障诊断和性能优化方面的研究奠定基础。

用户通过在人机交互界面420上输入想要模拟的不对中故障和故障程度，上位机410接收到指令后控制伺服电机进行相应运动。同时振动数据采集模组300同步进行振动数据的采集，并将处理后的结果通过数值和图表的形式显示在人机交互界面420上。除通过装置模拟不对中故障并进行振动测试外，该模组可实现自适应振动控制功能。当装置进行拆装或者结构有所改变后，通过实时控制不对中调整模组200并监测振动状态，利用负反馈机制找到振动量最小的对中状态。

在上述方案中，推进轴系模拟模组100用于模拟船舶、潜艇中提供推力的旋转机，不对中调整模组200对推进轴系模拟模组100的对中状态进行调整，实现平行不对中、角度不对中和综合不对中等三种不对中故障的模拟，振动数据采集模组300用于捕捉推进轴系模拟模组100振动数据，自适应振动控制模组400根据振动数据控制推进轴系模拟模组100进行相应运动的同时，并利用负反馈机制控制不对中调整模组200找到振动量最小的对中状态。本发明采用不对中调整模组200，结构紧凑，可模拟多类不对中故障，有效提高推进轴系故障模拟的准确性和高效性，为推进轴系振动测试与故障诊断和抑振方面的研究提供基础。

实施例2

本发明实施例还基于一种推进轴系不对中故障模拟装置，提供了一种推进轴系多类不对中调整方法，如图6所示，通过在两个轴承位设置不对中调整模组200，设置对应的不对中调整量，以实现平行不对中、角度不对中和综合不对中三种不对中故障的模拟，其调整方法包括：

如图6(a)所示，联轴器131两端的转轴132的轴线共线，为正常状态。

如图6(b)所示，联轴器131两端的转轴132的轴线平行且间距为b，属于平行不对中，调整方法为两个不对中调整模组200往同一方向运动相同距离。

如图6(c)所示，联轴器131两端的转轴132的轴线夹角为α，属于角度不对中，调整方法为第一个不对中调整模组200不移动，第二个不对中调整模组200移动一定距离。

如图6(d)所示，联轴器131两端的转轴132的轴线间距为e，夹角为β，属于综合不对中，调整方法为两个不对中调整模组200往同一方向运动，且第二个不对中调整模组200的移动距离大于第一个不对中调整模组200的移动距离。

其中，自适应振动控制模组400控制不对中调整模组200持续运行，并实时处理振动信号。若此刻的振动量小于上一时刻，则控制不对中调整模组200继续保持现有的运动方向继续调整；若此刻的振动量大于上一时刻，则控制不对中调整模组200以现有的运动方向的反向进行调整。

自适应振动控制模组400对于控制不对中调整模组200的控制策略为控制变量法，即先调整靠近联轴器131的不对中调整模组200，找到振动最小的状态后保持该调整模组不动，再调整另一个不对中调整模组200。直至另一个不对中调整模组200找到振动最小的状态，停止其运动，即可得到最良好的对中状态。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。