應變式螺旋槳電測動力儀的製作方法
2023-05-28 20:11:41
應變式螺旋槳電測動力儀的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了應變式螺旋槳電測動力儀，包括支座、安裝於所述支座上方的伺服電機、與伺服電機傳動相連的垂直傳動軸、以及與所述垂直傳動軸通過齒輪組相嚙合傳動的水平傳動軸；所述水平傳動軸的一端連接有推扭力傳感裝置，所述推扭力傳感裝置通過水平主軸與螺旋槳相連接；所述水平傳動軸的另一端通過滑環安裝有接線盒。本實用新型的動力儀測試吃水深度500mm，具有良好的水密性，可精確測量水中螺旋槳工作狀態下的受力情況，誤差控制在0.5%，在0～40°溫度下正常工作。
【專利說明】應變式螺旋槳電測動力儀
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及螺旋槳動力儀，尤其涉及一種應變式螺旋槳電測動力儀。
【背景技術】
[0002]測量螺旋槳的推力和扭矩的儀器稱為螺旋槳動力儀。其目的為將測繪數據繪製成圖譜，分析和完善理論設計，供實際螺旋槳設計需要。
[0003]螺旋槳動力儀由機械式和電測式兩種。機械式動力儀在試驗時，用加減砝碼的方法來平衡螺旋槳發出的推力和扭矩，該種形式的動力儀操作運算麻煩。
[0004]而現有的電測試動力儀內部測試設備較為複雜，電測試動力儀多使用進口配件，價格高昂，裝配費時；而且測量精度不高，容易出現誤差；不便於大範圍使用。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的是解決現有技術中的問題，提供一種應變式螺旋槳電測動力儀。
[0006]本實用新型的技術方案是:一種應變式螺旋槳電測動力儀，其特徵在於:包括支座、安裝於所述支座上方的伺服電機、與伺服電機傳動相連的垂直傳動軸、以及與所述垂直傳動軸通過齒輪組相嚙合傳動的水平傳動軸；所述水平傳動軸的一端連接有推扭力傳感裝置，所述推扭力傳感裝置通過水平主軸與螺旋槳相連接；所述水平傳動軸的另一端通過滑環安裝有接線盒。
[0007]所述伺服電機通過過度盤安裝在所述支座的上方，所述伺服電機通過聯軸器與垂直傳動軸相連。
[0008]所述聯軸器為星型彈性聯軸器，在所述聯軸器周向安裝有止動盤，在止動盤的法蘭處開設有六個360°均布的槽口，所述槽口內可插入手動剎車鎖死的止動杆。
[0009]所述垂直傳動軸與水平傳動軸相嚙合的齒輪組為螺旋傘齒組，包括兩個等徑錐齒輪，其中一個錐齒輪安裝在垂直傳動軸尾端，另一個錐齒輪安裝在與其嚙合的水平傳動軸上。
[0010]所述水平傳動軸為空心軸。
[0011]推扭力傳感裝置的導線從水平傳動軸的空心部分穿出，經由滑環連接至接線盒。
[0012]所述推扭力傳感裝置的後部法蘭連接水平傳動軸，前端通過法蘭套筒連接水平主軸。
[0013]所述推扭力傳感裝置包括梁式推力傳感器、四梁式扭矩傳感器、傳力杆、彈性片、連接接頭以及壓塊，所述推力傳感器的一端通過槽定位、螺栓連接在扭矩傳感器上，另一端通過傳力杆連接到連接接頭部分；所述扭矩傳感器的另一端與彈性片通過三個正向的壓塊相連，而三個反向的壓塊將彈性片和連接接頭連接在一起。
[0014]所述六個壓塊為360°均布。
[0015]所述推力傳感器、扭矩傳感器的應變片為金屬箔電阻應變片。
[0016]本實用新型具有如下有益效果:
[0017](I)本實用新型裝配簡單、造價低；
[0018](2)本實用新型的齒輪組結構具有傳動比穩定，噪音低，承載能力高，工作可靠，結構緊湊，耐磨損，壽命長的特點；
[0019](3)推扭力傳感裝置的應變片選用金屬箔電阻應變片，與傳統絲式應變計相比，箔式應變片具有蠕變小，橫向效應小，疲勞壽命長，散熱條件好；
[0020](4)本實用新型的動力儀量程範圍為扭矩:± ΙΟΝ.πι，推力:250Ν，電機為1.5Kw伺服電機，結構簡潔，維護成本低；
[0021](5)本實用新型的動力儀測試吃水深度500_，具有良好的水密性，可精確測量水中螺旋槳工作狀態下的受力情況，誤差控制在0.5%，在O?40°溫度下正常工作。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0023]圖1a為本實用新型安裝於軌道上的結構示意圖；
[0024]圖1b為本實用新型水平主軸的結構示意圖；
[0025]圖2為本實用新型止動盤、止動杆組成的手動剎車示意圖；
[0026]圖3為本實用新型密封剖視圖；
[0027]圖4為本實用新型螺旋傘齒輪垂直傳動部分剖視圖；
[0028]圖5a為本實用新型的推扭力傳感裝置主視圖；
[0029]圖5b為本實用新型的推扭力傳感裝置等軸側視圖；
[0030]圖6為本實用新型的推扭力傳感裝置內部電橋布置原理圖；
[0031]圖7為本實用新型滑環、接線盒裝配示意圖。
【具體實施方式】
[0032]為了使本實用新型實現的技術手段、技術特徵、實用新型目的與技術效果易於明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本實用新型。
[0033]如圖1為本實用新型的一種應變式螺旋槳電測動力儀，包括支座3、安裝於所述支座3上方的伺服電機2、與伺服電機2傳動相連的垂直傳動軸16、以及與所述垂直傳動軸16通過齒輪組162相嚙合傳動的水平傳動軸14 ;所述水平傳動軸14的一端連接有推扭力傳感裝置161，所述推扭力傳感裝置161通過水平主軸13與螺旋槳4相連接；所述水平傳動軸14的另一端通過滑環25安裝有接線盒26。
[0034]如圖1a為本實用新型的安裝圖，附圖中I為吊裝架、2為伺服電機、3為支座、4為螺旋槳、5為輕軌試驗軌道。輕軌試驗軌道5為循環水槽的一部分，吊裝架I跨置在輕軌試驗軌道5的上方，在吊裝架I的下方吊裝本實用新型的應變式螺旋槳電測動力儀。本實用新型的伺服電機2通過過度盤31安裝在流線型支座3的上方，並通過星型彈性聯軸器21與垂直傳動軸14相連，構成本實用新型的動力部分。
[0035]如圖2所示，在聯軸器21的周向安裝有止動盤6，止動盤6通過緊定螺釘抱緊在聯軸器21上；在止動盤6的法蘭處開設有六個360°均布的槽口 61，在槽口 61內可插入手動剎車鎖死的止動杆7，可將7止動杆插入槽口 61實現手動剎車鎖死。
[0036]如圖3、lb所示，為本實用新型的水下密封，其中9為密封套筒，位於水平主軸13的前部，螺旋槳4的後方。密封套筒9的內壁安裝有軸向密封件及端面V型油封，其中11為水平主軸外套，與密封套筒9之間通過螺紋定位，通過V型油封8與水平主軸套12過盈配合固定，10為用於軸向密封的O型圈，正如所有接縫處均安裝有軸向密封和端向密封件，另在整個動力儀結構設計中，設計了通氣孔，與乾燥室相連。
[0037]如圖4所示為本實用新型的齒輪組，其中16為水平傳動軸，本實用新型中水平傳動軸14為空心軸，16為垂直傳動軸，兩者間通過15a、15b —對磨齒弧齒等徑錐齒輪實現直角傳動。安裝時，考慮到螺旋槳4的受力方向與錐齒輪傳動時的受力方向，根據螺旋槳4左旋/右旋，確定15a、15b的旋向，儘可能讓其保持相反的方向，從而平衡掉一部分力，達到保護錐齒輪增加壽命的目的。先將15a與垂直傳動軸16裝配配合後用螺栓定位，再將水平空心軸14與15b裝配，通過墊圈和軸用鎖緊螺母定位，並安裝一對角接觸軸承以吸收軸向上的作用力。水平傳動軸14上的零件全部安裝完畢後一起裝入動力儀中，並對齒輪進行嚙合調整。該結構具有傳動比穩定，噪音低，承載能力高，工作可靠，結構緊湊，耐磨損，壽命長等特點。
[0038]如圖5a、5b所示為推扭力傳感裝置161的裝配示意圖。推扭力傳感裝置161的後部法蘭連接水平傳動軸14，前端通過法蘭套筒連接水平主軸13，為整套測量儀器中的重要部分。其組成包括:梁式推力傳感器22、四梁式扭矩傳感器21、傳力杆20、彈性片18、連接接頭19以及壓塊23。推力傳感器22、扭矩傳感器21均採用應變梁式，推力傳感器22 —端通過槽定位，螺栓連接在扭矩傳感器21上，另一端通過傳力杆20連接到連接接頭19部分。扭矩傳感器21的另一端與彈性片18通過三個正向的壓塊23相連，而三個反向的壓塊23將彈性片18和連接接頭19連接在一起，六個壓塊為360°均布。工作時，前端的螺旋槳4轉動，受到水流的作用力，連接螺旋槳4的水平主軸13將扭矩傳給連接接頭19部分，通過壓塊23及彈性片18、傳力杆20的作用，使推力與扭矩分開，起到避免信號幹擾，保護元件增加使用壽命的作用，推扭力傳感器均經過詳細的計算及反覆的校核、試驗，在應變變形比，信號輸出大小，靈敏度，結構的剛度之間選取比較合理的外形參數。
[0039]圖6所示為推力傳感器22、扭矩傳感器21上的應變片接線原理示意圖。Rl?R4為測量橋路應變率，Rt為零點溫度補償電阻，Ra為零點輸出調整電阻，Rm為靈敏度溫度補償電阻，RI為線性補償電阻。這些補償電阻是為了以下幾點:
[0040]I)零漂:天平預熱後，在零載與室溫情況下，30分鐘內各分量電橋輸出的變化量，不大於天平設計量程時的電橋輸出值得0.2%。
[0041]2)溫漂:天平在零載荷情況下與使用環境溫度範圍內，為10°C溫度變化所引起的各分量電橋輸出的變化量，不大於天平設計量程時的電橋輸出值的0.2%。
[0042]3)電橋各橋臂電阻差值:不大於0.3 Ω。
[0043]4)絕緣電阻:應變計、電路與天平元件之間的電阻值，不小於2 X 103ΜΩ。
[0044]應變片選用金屬箔電阻應變片，與傳統絲式應變計相比，箔式應變片具有蠕變小，橫向效應小，疲勞壽命長，散熱條件好等優點。通過對傳感器進行計算確定貼片位置，首尾線頭相連，組成惠斯通電橋。當傳感器的梁上貼應變片處由於受力而產生形變時，應變片中的電阻絲發生拉伸或者彎曲變形，從而電阻改變導致電橋逝去平衡，輸出信號，再經由放大濾波器，輸出給計算機或者記錄儀進行數據處理。
[0045]圖7所示為本實用新型的滑環安裝示意圖；滑環25安裝在接線盒26的前方，利用轉子轉動定子不動的原理解決空心軸旋轉時內部導線的纏繞問題。導線從水平傳動軸14的中間空心處穿出，經由滑環25連接至該水平傳動軸14末端的接線盒26處。
[0046]接線盒26採用環氧樹脂纖維的絕緣材料製成，內焊有印刷線路板，數據線24從滑環25接出後連接到接線盒26內的印刷線路板，再從接線盒26上的小孔接出，連接到流線型支座3上方左側接線盒的插頭處。所述外部數據採集系統包括一臺計算機，數據採集卡和一套數據採集軟體。
[0047]本實用新型的測試儀器量程範圍為土 1N.m, 250N,電機為1.5Kw伺服電機，結構簡潔，維護成本低。測試儀器吃水深度500_，具有良好的水密性，可精確測量水中螺旋槳工作狀態下的受力情況，誤差控制在0.5%, O?40°溫度下正常工作。
[0048]綜上所述僅為本實用新型較佳的實施例，並非用來限定本實用新型的實施範圍。即凡依本實用新型申請專利範圍的內容所作的等效變化及修飾，皆應屬於本實用新型的技術範疇。
【權利要求】
1.應變式螺旋槳電測動力儀，其特徵在於:包括支座、安裝於所述支座上方的伺服電機、與伺服電機傳動相連的垂直傳動軸、以及與所述垂直傳動軸通過齒輪組相哨合傳動的水平傳動軸；所述水平傳動軸的一端連接有推扭力傳感裝置，所述推扭力傳感裝置通過水平主軸與螺旋槳相連接；所述水平傳動軸的另一端通過滑環安裝有接線盒。
2.根據權利要求1所述的應變式螺旋槳電測動力儀，其特徵在於:所述伺服電機通過過度盤安裝在所述支座的上方，所述伺服電機通過聯軸器與垂直傳動軸相連。
3.根據權利要求2所述的應變式螺旋槳電測動力儀，其特徵在於:所述聯軸器為星型彈性聯軸器，在所述聯軸器周向安裝有止動盤，在止動盤的法蘭處開設有六個360°均布的槽口，所述槽口內可插入手動剎車鎖死的止動杆。
4.根據權利要求1所述的應變式螺旋槳電測動力儀，其特徵在於:所述垂直傳動軸與水平傳動軸相嚙合的齒輪組為螺旋傘齒組，包括兩個等徑錐齒輪，其中一個錐齒輪安裝在垂直傳動軸尾端，另一個錐齒輪安裝在與其嚙合的水平傳動軸上。
5.根據權利要求1所述的應變式螺旋槳電測動力儀，其特徵在於:所述水平傳動軸為空心軸。
6.根據權利要求5所述的應變式螺旋槳電測動力儀，其特徵在於:推扭力傳感裝置的導線從水平傳動軸的空心部分穿出，經由滑環連接至接線盒。
7.根據權利要求1所述的應變式螺旋槳電測動力儀，其特徵在於:所述推扭力傳感裝置的後部法蘭連接水平傳動軸，前端通過法蘭套筒連接水平主軸。
8.根據權利要求1或7所述的應變式螺旋槳電測動力儀，其特徵在於:所述推扭力傳感裝置包括梁式推力傳感器、四梁式扭矩傳感器、傳力杆、彈性片、連接接頭以及壓塊，所述推力傳感器的一端通過槽定位、螺栓連接在扭矩傳感器上，另一端通過傳力杆連接到連接接頭部分；所述扭矩傳感器的另一端與彈性片通過三個正向的壓塊相連，而三個反向的壓塊將彈性片和連接接頭連接在一起。
9.根據權利要求8所述的應變式螺旋槳電測動力儀，其特徵在於:所述六個壓塊為360。均布。
10.根據權利要求8所述的應變式螺旋槳電測動力儀，其特徵在於:所述推力傳感器、扭矩傳感器的應變片為金屬箔電阻應變片。
【文檔編號】G01L1/22GK204008079SQ201320802688
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年12月9日 優先權日:2013年12月9日
【發明者】秦海瑞, 馬玉順, 李曉琪, 楊晉慧, 鄭治, 陳驊 申請人:上海市東方海事工程技術有限公司