一種調距槳的整槳組合靜平衡方法

2023-09-20 06:47:35

專利名稱：：一種調距槳的整槳組合靜平衡方法
技術領域：
：本發明涉及一種螺旋槳的靜平衡方法，尤其涉及一種調距槳的整槳組合靜平衡方法，具體適用於船用可調螺距螺旋槳的整槳組合靜平衡方法。
背景技術：
：ISO484/1規範明確規定螺旋槳裝置必須滿足靜平衡要求，其指標為葉梢掛重應不大於許用不平衡值，調距槳裝置屬於螺旋槳裝置中的一類，目前，調距槳裝置的靜平衡方法都採用測量其葉梢掛重的方法，參見圖l，圖中下垂箭頭處即為葉梢掛重處。具體辦法是將槳葉與槳轂組件組裝完畢，放在兩根水平的圓柱導軌上，然後在任一片槳葉進行葉梢掛重，達到整槳平衡，任一片槳葉掛重值都必須滿足ISO484/1的規範要求，該槳才滿足ISO484/1規範的要求。但是對於直徑較大的調距槳，運用現有方法對其進行靜平衡判斷時，不僅要求導軌的強度和硬度足夠支承整個調距槳裝置，且不能變形，而且還會要求導軌架高或在導軌中間增加地坑來滿足整個裝置靜平衡判斷的進行，此時就暴露出現有方法操作困難、應用範圍窄的問題。
發明內容本發明的目的是克服現有技術中存在的操作困難、應用範圍窄的缺陷與問題，提供一種操作方便、應用範圍廣的調距槳靜平衡方法。為實現以上目的，本發明的技術解決方案是一種調距槳的整槳組合靜平衡方法，該方法依次包括以下步驟第一步測量槳轂組件的不平衡值Ml:先組裝好槳轂組件，然後在槳轂組件的橫向左右兩端分別安裝有前支撐軸與後支撐軸，同時在槳轂組件的縱向上下兩端安裝有壓條，然後將前支撐軸與後支撐軸擱置在滾針上，所述滾針的下方設置有支架，隨後測量槳轂組件的不平衡值M1。第二步單獨測量每片槳葉的靜平衡數據測量每片槳葉的P、Y與Z值，所述P是每片槳葉的重量，Y是槳葉重心到調距槳中心線的距離，Z是槳葉重心到葉片中心線的距離。第三步計算槳葉組的不平衡值M2:先將每片槳葉按數字依次編號，然後依照所述編號的排列組合順序編排出各槳葉組，隨後計算出各槳葉組的不平衡值M2。第四步整槳靜平衡判斷將上述槳葉組的不平衡值M2與槳轂組件的不平衡值M1的和Ml+M2與Mp比較，如果Ml+M2《Mp，則該種槳葉組與槳轂組件組成的調距槳符合靜平衡要求，記錄此時不平衡值M2所對應的槳葉組中槳葉的排列順序；如果Ml+M2>Mp，則該種槳葉組與槳轂組件組成的調距槳不符合靜平衡要求，需要對該槳轂組件或槳葉組返修，所述Mp是指ISO484/1規範規定的調距槳的許用不平衡值。所述第四步靜平衡判斷中槳葉組的不平衡值M2為各槳葉組中的最小不平衡值。所述第三步計算槳葉組的不平衡值M2中涉及的計算為手工計算或電腦程式計算。與現有技術相比，本發明的有益效果為1.由於本發明一種調距槳的整槳組合靜平衡方法是對槳葉和槳轂組件分別進行不平衡值的測量，然後再進行判斷，因此在對槳葉和槳轂組件進行不平衡值測量時，與目前現有的葉梢掛重法比較，被測量的槳葉、槳轂組件的體積和重量都大大減小，這不僅降低了對測量工具的要求、節省了成本，而且操作方便。2.由於本發明一種調距槳的整槳組合靜平衡方法是對槳葉和槳轂組件分別進行不平衡值的測量，然後再進行判斷，因此完全可以同時進行槳葉和槳轂的不平衡值測量，實行流水線操作，大大節省了判斷的時間，提高了生產效率。圖1是現有技術中整槳葉梢掛重的示意圖。圖2是槳轂組件不平衡值的測量示意圖。圖3是單片槳葉不平衡值的測量示意圖。圖4是五葉槳組合不平衡值的計算示意圖。圖中槳轂組件1，槳葉2，前支撐軸3，後支撐軸4，壓條5，滾針6，支架7，調距槳中心線d，葉片中心線c。具體實施例方式以下結合和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。參見圖2-圖4，一種調距槳的整槳組合靜平衡方法，該方法依次包括以下步驟第一步測量槳轂組件1的不平衡值Ml:先組裝好槳轂組件1，然後在槳轂組件1的橫向左右兩端分別安裝有前支撐軸3與後支撐軸4，同時在槳轂組件l的縱向上下兩端安裝有壓條5，然後將前支撐軸3與後支撐軸4擱置在滾針6上，所述滾針6的下方設置有支架7，隨後測量槳轂組件1的不平衡值Ml。第二步單獨測量每片槳葉2的靜平衡數據測量每片槳葉2的P、Y與Z值，所述P是每片槳葉2的重量，Y是槳葉重心到調距槳中心線的距離，Z是槳葉重心到葉片中心線的距離。第三步計算槳葉組的不平衡值M2:先將每片槳葉2按數字依次編號，然後依照所述編號的排列組合順序編排出各槳葉組，隨後計算出各槳葉組的不平衡值M2。第四步整槳靜平衡判斷將上述槳葉組的不平衡值M2與槳轂組件1的不平衡值Ml的和Ml+M2與Mp比較，如果Ml+M2《Mp，則該種槳葉組與槳轂組件1組成的調距槳符合靜平衡要求，記錄此時不平衡值M2所對應的槳葉組中槳葉的排列順序；如果Ml+M2>Mp，則該種槳葉組與槳轂組件1組成的調距槳不符合靜平衡要求，需要對該槳轂組件1或槳葉組返修，所述Mp是指ISO484/1規範規定的調距槳的許用不平衡值。所述第四步靜平衡判斷中槳葉組的不平衡值M2為各槳葉組中的最小不平衡值。所述第三步計算槳葉組的不平衡值M2中涉及的計算為手工計算或電腦程式計算。實施例1:下面以五葉槳為例進一步說明一種調距槳的整槳組合靜平衡方法。該槳整個螺旋槳的重量12635kg，螺旋槳直徑4.lm，轉速208r/min，製造精度IS0484，I級，整槳的不平衡力矩Mp為7301.lkgmm先按上述方法測得槳轂組件1的不平衡值Ml為1825.3kgmm。再測量槳葉組的不平衡值M2，步驟如下每片槳葉靜平衡測試數據如下表編號爐批號P(Kg)Y(mm)Z(mm)127-05-6-16-111561016.5197227-05-6-16-211561016195327-05-6-16-311561015.5199427-05-6-16-511561014.5197527-05-8-26-211561015.5200參見圖3，P是每片槳的重量，Y是槳葉重心到調距槳中心線d的距離，Z是槳葉重心到葉片中心線c的距離。對於五葉槳，先將槳葉編號為12345，槳1的爐批號為27-05-6-16-1，槳2的爐批號為27-05-6-16-2，槳3的爐批號為27-05-6-16-3，槳4的爐批號為27-05-6-16-5，槳5的爐批號為27-05-8-26-2。然後按照編號的排列組合順序編排出各槳葉組，1號不變，則12345這五個編號共有24種排列組合順序，見下表。將以上數據輸入程序，程序計算結果如下==========================原始輸入數據==l號槳葉:P1=1156Kg，Yl=1016.5mm，Zl=197mm2號槳葉:P2=1156Kg，Y2=1016mm，Z2=195mm3號槳葉:P3=1156Kg，Y3=1015.5mm，Z3=199mm4號槳葉:P4=1156Kg，Y4=1014.5線Z4=197mm5號槳葉:P5=1156Kg，Y5=1015.5mm，Z5=200mm==========================槳葉組排序方案=方案1:順序12345不平衡力矩6414.274Kg.mm，Mx=-284.033Mv=6407.983方案2:順序12354不平衡力矩5372.600Kg.mm，Mx=-3741.434My=3855.711方案3:9125.902方案4:8705.960方案5:2496.751方案6:4629.082方案7:4081.993方案8:1529.721方案9:序12435不平衡力矩9272.621Kg.序12453不平衡力矩9187.521Kg.序12534不平衡力矩4498.OlOKg.序12543不平衡力矩4890.162Kg.序13245不平衡力矩6206.902Kg.序13254不平衡力矩1955.635Kg.序13425不平衡力矩2969.224Kg.,Mx=-1642.993My=,Mx=-2935.440My=,Mx=-3741.434Mv=,Mx=-1576.481My=Mx=4675.785Mv=Mx=1218.385My=Mx=2637.346Mv=-4034.861My=-89.411皿，Mx=538.905Mymm，Mx=-2675.902MyMx=311.989My=Mx=-980.458My=-367.490My=911.510mm，Mx=-7039.698MyS序14523不平衡力矩1872.902Kg.mm，Mx=-1659.938MyS序14532不平衡力矩7291.837Kg.mm，Mx=-7039.698My^序15234不平衡力矩2523.166Kg.mm，Mx=2510.832My序15243不平衡力矩5040.756Kg.mm，Mx=4675.785My=3序15324不平衡力矩5972.712Kg.mm，Mx=1831.352MyS序15342不平衡力矩4790.351Kg.mm，Mx=-1383.455My1364.074方案10:順序13452不平衡力矩:4035.852Kg.mm，Mx=方案11:順序13524不平衡力矩5292.585Kg.i=-5265.077方案12:順序13542不平衡力矩4951.607Kg.=-4166.289方案13:順序14235不平衡力矩6355.OlOKg.mm，6347.348方案14:順序14253不平衡力矩6007.MSKg.mm:5927.406方案15:順序14325不平衡力矩:982.801Kg.mm，Mx=方案16:順序14352不平衡力矩7060.530Kg.=-541.975方案17=-867.392方案18=-l進934方案19=-249.180方案20:1883.150方案21=-5685.018方案22=-4586.231方案23序15423不平衡力矩2766.303Kg.6Mx=2637.346My=-834.769方案24:順序15432不平衡力矩3318.346Kg.mm，Mx=-2742.414My=-1868.312由於該五葉槳的Mp為7301.lkgmm，因此從以上數據中可知合格的槳葉組排序為12354，12534，12543，13254，13425，13452，13524，13542，14325，14523，15234，15243，15342，15423與15432(從艉向艏看逆時針順序)，這些槳葉組的不平衡值M2與槳轂組件1不平衡值Ml之和均滿足Ml+M2《Mp。但是這樣需要逐個比較，效率不高，因此可以先找出最佳排序方案14325，該方案對應的槳葉組的不平衡力矩值M2最小，為982.801Kg.mm。當找出最小不平衡值後，可以直接把該值帶入公式Ml+M2《Mp進行驗證，因為這是最小不平衡值，如果該值不符合要求，那別的組合均不符合要求，需要對槳轂組件或槳葉組返修；而只要有槳葉組符合要求，那麼由於該值為最小不平衡值，那它肯定符合要求，因此，直接帶入最小不平衡值可以節省大量的驗證時間，提高生產效率。槳葉不平衡值的計算同樣可以以手工方法進行，以最佳排列方案14325為例，手工計算過程如下參見圖4，建立平面坐標系XOY，令第一片槳葉法蘭中心線與X軸重合先計算各槳葉對X軸的合成力矩值Mx=P1XZ1+P4X[Y4Xsin(72。)+Z4Xsin(162°)]+P3X[Y3Xsin(144°)+Z3Xsin(234。)]+P2X[Y2Xsin(216°)+Z2Xsin(306°)]+P5X[Y5Xsin(288°)+Z5Xsin(18°)]=1156X197+1156X[1014.5Xsin(72。)+197Xsin(162°)]+1156X[1015.5Xsin(144。)+199Xsin(234°)]+1156X[1016Xsin(216°)+195Xsin(306°)]+1156X[10155Xsin(288°)+200Xsin(18°)]=-367.49Kg.mm再計算各槳葉對Y軸的合成力矩值My=P1XY1+P4X[Y4Xcos(72。)+Z4Xcos(162°)]+P3X[Y3Xcos(144°)+Z3Xcos(234。)]+P2X[Y2Xcos(216。)+Z2Xcos(306°)]+P5X[Y5Xcos(288。)+Z5Xcos(18°)]=1156X1016.5+1156X[1014.5Xcos(72°)+197Xcos(162°)]+1156X[1015.5Xcos(144。)+199Xcos(234°)]+1156X[1016Xcos(216°)+195Xcos(306°)]+1156X[l015.5Xcos(288。)+200Xcos(18°)]=911.51Kg.mm則對X軸、Y軸合成力矩為M-V她2+鄉2=V(-367.49)2+911.512=982.8Kg.mm。實施例2:下面以四葉槳為例進一步說明一種調距槳的整槳組合靜平衡方法。該四葉槳整個螺旋槳的重量11530kg，螺旋槳直徑4.2m，轉速179.3r/min，製造精度IS0484，I級。整槳的不平衡力矩Mp:8966.3kgmm。先按上述方法測得槳轂組件1的不平衡值Ml為2241.6kgmm。再測量槳葉組的不平衡值M2，步驟如下每片槳葉靜平衡測試數據如下表tableseeoriginaldocumentpage8參見圖3，P是每片槳的重量，Y是槳葉重心到螺旋槳中心線d的距離，Z是槳葉重心到葉片中心線c的距離。對於四葉槳，先將槳葉編號為1234，槳1的爐批號為28-06-3-22-2，槳2的爐批號為28-06-3-22-3，槳3的爐批號為28-06-3-22-4，槳4的爐批號為28-06-3-22-5。然後按照編號的排列組合順序編排出各槳葉組，l號不變，則1234這四個編號共有6種排列組合順序。將以上數據輸入程序，程序計算結果如下=========================原始輸入數據===1號槳葉P1=1337Kg，Yl=993mm，Zl=257mm2號槳葉:P2=1336Kg，Y2=997mm，Z2=257mm3號槳葉:P3=1336Kg，Y3=996.5mm，Z3=265mm4號槳葉P4=1337Kg，Y4=995mm，Z4=260mm=========================槳葉組排序方案:方案1:順序1234不平衡力矩:8773.525Kg.mm，Mx=-8754.000My=585.000方案2:順序1243不平衡力矩8683.308Kg.mm，Mx=-3343.000My=8014.000方案3:順序1324不平衡力矩10845.146Kg.mm，Mx=1266.000My=-10771.000方案4:順序1342不平衡力矩14157.545Kg.mm，Mx=-4679.000My=-13362.000方案5:順序1423不平衡力矩2201.423Kg.mm，Mx=-752.000My=2069.000方案6:順序1432不平衡力矩14485.236Kg.mm，Mx=-12108.000My=-7951.000由於四葉槳的Mp為8966.3kgmm，因此從以上數據中可知合格的槳葉組排序為1423(從艉向艏看逆時針順序)，以上槳葉組的不平衡值M2與槳轂組件1的不平衡值Ml之和均滿足M1+M2《Mp。但是這樣需要逐個比較，效率不高，因此可以先找出最佳排序方案1423，該方案對應的槳葉組的不平衡力矩值M2最小，為2201.423Kg.mm。當找出最小不平衡值後，可以直接把該值帶入公式Ml+M2《Mp進行驗證，因為這是最小不平衡值，如果該值不符合要求，那別的組合均不符合要求，需要對槳轂組件或槳葉組返修；而只要有槳葉組符合要求，那麼由於該值為最小不平衡值，那它肯定符合要求，因此，直接帶入最小不平衡值可以節省大量的驗證時間，提高生產效率。槳葉不平衡值的計算同樣可以以手工方法進行，以最佳排列方案1423為例，手工計算過程如下建立平面坐標系XOY，令第一片槳葉法蘭中心線與X軸重合。計算各槳葉對X軸的合成力矩值Mx=P1XZ1+P4XY4-P2XZ2-P3XY3=1337X257+1337X995-1336X257-1336X996.5=-752Kg.mm計算各槳葉對Y軸的合成力矩值My=PIXYl-P4XZ4-P2XY2+P3XZ3=1337X993-1337X260-1336X997+1336X265=2069Kg.mm則對X軸、Y軸合成力矩為M々她2+妙2二V(-752)2+20692=2201.423Kg.咖實施例3:下面以三葉槳為例進一步說明一種調距槳的整槳組合靜平衡方法。該三葉槳整個螺旋槳的重量9630kg，螺旋槳直徑4.lm，轉速208r/min製造精度IS0484，I級，整槳的不平衡力矩Mp:5564.7kgmm。先按上述方法測得槳轂組件1的不平衡值Ml為1391.2kgmm。再測量槳葉組的不平衡值M2，步驟如下每片槳葉靜平衡測試數據如下表tableseeoriginaldocumentpage9參見圖3，P是每片槳的重量，Y是槳葉重心到調距槳中心線d的距離，Z是槳葉重心到葉片中心線c的距離。對於三葉槳，先將槳葉編號為123，槳1的爐批號為29-07-3-28-1，槳2的爐批號為29-07-3-28-2，槳3的爐批號為29-07-3-28-3。然後按照編號的排列組合順序編排出各槳葉組，1號不變，則123這三個編號共有2種排列組合順序。將以上數據輸入程序，程序計算結果如下=========================原始輸入數據:1號槳葉P1=1155Kg，Yl=1013.5mmZl=205mm2號槳葉P2=1152Kg，Y2=1014.5mmZ2=200mm3號槳葉:P3=1154Kg，Y3=1012mmZ3=203mm========================槳葉組排序方案:方案1:順序123不平衡力矩7676.943Kg.mm，Mx=5185.318My=5661.090方案2:順序132不平衡力矩3842.763Kg.mm，Mx=3702.682My=-1028.090由於三葉槳的Mp為5564.7kgmm，因此從以上數據中可知合格的槳葉組排序為132(從艉向艏看逆時針順序)，該槳葉組的不平衡值M2與槳轂組件1的不平衡值Ml之和滿足M1+M2《Mp。但是這樣需要逐個比較，效率不高，因此可以先找出最佳排序方案132，該方案對應的槳葉組的不平衡力矩值M2最小，為3842.763Kg.mm。當找出最小不平衡值後，可以直接把該值帶入公式Ml+M2《Mp進行驗證，因為這是最小不平衡值，如果該值不符合要求，那別的組合均不符合要求，需要對槳轂組件或槳葉組返修；而只要有槳葉組符合要求，那麼由於該值為最小不平衡值，那它肯定符合要求，因此，直接帶入最小不平衡值可以節省大量的驗證時間，提高生產效率。槳葉不平衡值的計算同樣可以以手工方法進行，以最佳排列方案132為例，手工計算過程如下建立平面坐標系XOY，令第一片槳葉法蘭中心線與X軸重合。計算各槳葉對X軸的合成力矩值Mx=PlXZl+P3X[Y3Xsin(120。)+Z3Xsin(210°)]+P2X[Y2Xsin(240°)+Z2Xsin(330。)]=1155X205+1154X[1012Xsin(120。)+203Xsin(210°)]+1152X[1014.5Xsin(240°)+200Xsin(330°)]=3702.682Kg.mm計算各槳葉對Y軸的合成力矩值My=P1XY1+P3X[Y3Xcos(120。)+Z3Xcos(210°)]+P2X[Y2Xcos(240°)+Z2Xcos(330。)]=1155X1013.5+1154X[1012Xcos(120。)+203Xcos(210°)]+1152X[1014.5Xcos(240。)+200Xcos(330°)]=-1028.09Kg.mm則對X軸、Y軸合成力矩為M一她2+M/=^3702.6822+(—1028.09)2=3842.763Kg.mm權利要求一種調距槳的整槳組合靜平衡方法，其特徵在於該方法依次包括以下步驟第一步測量槳轂組件(1)的不平衡值M1先組裝好槳轂組件(1)，然後在槳轂組件(1)的橫向左右兩端分別安裝有前支撐軸(3)與後支撐軸(4)，同時在槳轂組件(1)的縱向上下兩端安裝有壓條(5)，然後將前支撐軸(3)與後支撐軸(4)擱置在滾針(6)上，所述滾針(6)的下方設置有支架(7)，隨後測量槳轂組件(1)的不平衡值M1。第二步單獨測量每片槳葉(2)的靜平衡數據測量每片槳葉(2)的P、Y與Z值，所述P是每片槳葉(2)的重量，Y是槳葉重心到調距槳中心線的距離，Z是槳葉重心到葉片中心線的距離。第三步計算槳葉組的不平衡值M2先將每片槳葉(2)按數字依次編號，然後依照所述編號的排列組合順序編排出各槳葉組，隨後計算出各槳葉組的不平衡值M2。第四步整槳靜平衡判斷將上述槳葉組的不平衡值M2與槳轂組件(1)的不平衡值M1的和M1+M2與Mp比較，如果M1+M2≤Mp，則該種槳葉組與槳轂組件(1)組成的調距槳符合靜平衡要求，記錄此時不平衡值M2所對應的槳葉組中槳葉的排列順序；如果M1+M2＞Mp，則該種槳葉組與槳轂組件(1)組成的調距槳不符合靜平衡要求，需要對該槳轂組件(1)或槳葉組返修，所述Mp是指ISO484/1規範規定的調距槳的許用不平衡值。2.根據權利要求1所述的一種調距槳的整槳組合靜平衡方法，其特徵在於所述第四步靜平衡判斷中槳葉組的不平衡值M2為各槳葉組中的最小不平衡值。3.根據權利要求1所述的一種調距槳的整槳組合靜平衡方法，其特徵在於所述第三步計算槳葉組的不平衡值M2中涉及的計算為手工計算或電腦程式計算。全文摘要一種調距槳的整槳組合靜平衡方法，先測量槳轂組件的不平衡值M1，再計算槳葉組的不平衡值M2，如果M1+M2≤Mp，則調距槳的靜平衡合格。槳轂組件不平衡值M1的測量是指先組裝好槳轂組件，然後在槳轂組件的橫向兩端分別安裝有前支撐軸與後支撐軸，同時在槳轂組件的縱向兩端安裝有壓條，然後將前支撐軸與後支撐軸擱置在下方設置有支架的滾針上，隨後測量槳轂組件的不平衡值M1。槳葉組的不平衡值M2的計算是指先將各片槳依次編號，然後依編號的排列組合順序編排出各槳葉組，隨後計算出各槳葉組的不平衡值M2。本發明不僅降低了對測量工具的要求、節省了成本，而且操作方便、節省時間，提高了生產效率。文檔編號G01M1/12GK101706349SQ200910272729公開日2010年5月12日申請日期2009年11月10日優先權日2009年11月10日發明者劉麗飛,李磊,程濤,邱曉峰申請人:武漢船用機械有限責任公司