應(yīng)變式螺旋槳電測(cè)動(dòng)力儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了應(yīng)變式螺旋槳電測(cè)動(dòng)力儀，包括支座、安裝于所述支座上方的伺服電機(jī)、與伺服電機(jī)傳動(dòng)相連的垂直傳動(dòng)軸、以及與所述垂直傳動(dòng)軸通過齒輪組相嚙合傳動(dòng)的水平傳動(dòng)軸；所述水平傳動(dòng)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(dòng)軸的另一端通過滑環(huán)安裝有接線盒。本發(fā)明的動(dòng)力儀測(cè)試吃水深度500mm，具有良好的水密性，可精確測(cè)量水中螺旋槳工作狀態(tài)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(yīng)變式螺旋槳電測(cè)動(dòng)力儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及螺旋槳?jiǎng)恿x，尤其涉及一種應(yīng)變式螺旋槳電測(cè)動(dòng)力儀。
【背景技術(shù)】
[0002]測(cè)量螺旋槳的推力和扭矩的儀器稱為螺旋槳?jiǎng)恿x。其目的為將測(cè)繪數(shù)據(jù)繪制成圖譜，分析和完善理論設(shè)計(jì)，供實(shí)際螺旋槳設(shè)計(jì)需要。
[0003]螺旋槳?jiǎng)恿x由機(jī)械式和電測(cè)式兩種。機(jī)械式動(dòng)力儀在試驗(yàn)時(shí)，用加減砝碼的方法來平衡螺旋槳發(fā)出的推力和扭矩，該種形式的動(dòng)力儀操作運(yùn)算麻煩。
[0004]而現(xiàn)有的電測(cè)試動(dòng)力儀內(nèi)部測(cè)試設(shè)備較為復(fù)雜，電測(cè)試動(dòng)力儀多使用進(jìn)口配件，價(jià)格高昂，裝配費(fèi)時(shí)；而且測(cè)量精度不高，容易出現(xiàn)誤差；不便于大范圍使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種應(yīng)變式螺旋槳電測(cè)動(dòng)力儀。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種應(yīng)變式螺旋槳電測(cè)動(dòng)力儀，其特征在于:包括支座、安裝于所述支座上方的伺服電機(jī)、與伺服電機(jī)傳動(dòng)相連的垂直傳動(dòng)軸、以及與所述垂直傳動(dòng)軸通過齒輪組相嚙合傳動(dòng)的水平傳動(dòng)軸；所述水平傳動(dòng)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(dòng)軸的另一端通過滑環(huán)安裝有接線盒。
[0007]所述伺服電機(jī)通過過度盤安裝在所述支座的上方，所述伺服電機(jī)通過聯(lián)軸器與垂直傳動(dòng)軸相連。
[0008]所述聯(lián)軸器為星型彈性聯(lián)軸器，在所述聯(lián)軸器周向安裝有止動(dòng)盤，在止動(dòng)盤的法蘭處開設(shè)有六個(gè)360°均布的槽口，所述槽口內(nèi)可插入手動(dòng)剎車鎖死的止動(dòng)桿。
[0009]所述垂直傳動(dòng)軸與水平傳動(dòng)軸相嚙合的齒輪組為螺旋傘齒組，包括兩個(gè)等徑錐齒輪，其中一個(gè)錐齒輪安裝在垂直傳動(dòng)軸尾端，另一個(gè)錐齒輪安裝在與其嚙合的水平傳動(dòng)軸上。
[0010]所述水平傳動(dòng)軸為空心軸。
[0011]推扭力傳感裝置的導(dǎo)線從水平傳動(dòng)軸的空心部分穿出，經(jīng)由滑環(huán)連接至接線盒。
[0012]所述推扭力傳感裝置的后部法蘭連接水平傳動(dòng)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、傳力桿、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，另一端通過傳力桿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(gè)正向的壓塊相連，而三個(gè)反向的壓塊將彈性片和連接接頭連接在一起。
[0014]所述六個(gè)壓塊為360°均布。
[0015]所述推力傳感器、扭矩傳感器的應(yīng)變片為金屬箔電阻應(yīng)變片。
[0016]本發(fā)明具有如下有益效果:[0017](I)本發(fā)明裝配簡(jiǎn)單、造價(jià)低；
[0018](2)本發(fā)明的齒輪組結(jié)構(gòu)具有傳動(dòng)比穩(wěn)定，噪音低，承載能力高，工作可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，耐磨損，壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)；
[0019](3)推扭力傳感裝置的應(yīng)變片選用金屬箔電阻應(yīng)變片，與傳統(tǒng)絲式應(yīng)變計(jì)相比，箔式應(yīng)變片具有蠕變小，橫向效應(yīng)小，疲勞壽命長(zhǎng)，散熱條件好；
[0020](4)本發(fā)明的動(dòng)力儀量程范圍為扭矩:± ION ?!!!，推力:250N，電機(jī)為1.5Kw伺服電機(jī)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，維護(hù)成本低； [0021](5)本發(fā)明的動(dòng)力儀測(cè)試吃水深度500_，具有良好的水密性，可精確測(cè)量水中螺旋槳工作狀態(tài)下的受力情況，誤差控制在0.5%，在0~40°溫度下正常工作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖1a為本發(fā)明安裝于軌道上的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖1b為本發(fā)明水平主軸的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為本發(fā)明止動(dòng)盤、止動(dòng)桿組成的手動(dòng)剎車示意圖；
[0026]圖3為本發(fā)明密封剖視圖；
[0027]圖4為本發(fā)明螺旋傘齒輪垂直傳動(dòng)部分剖視圖；
[0028]圖5a為本發(fā)明的推扭力傳感裝置主視圖；
[0029]圖5b為本發(fā)明的推扭力傳感裝置等軸側(cè)視圖；
[0030]圖6為本發(fā)明的推扭力傳感裝置內(nèi)部電橋布置原理圖；
[0031]圖7為本發(fā)明滑環(huán)、接線盒裝配示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、技術(shù)特征、發(fā)明目的與技術(shù)效果易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0033]如圖1為本發(fā)明的一種應(yīng)變式螺旋槳電測(cè)動(dòng)力儀，包括支座3、安裝于所述支座3上方的伺服電機(jī)2、與伺服電機(jī)2傳動(dòng)相連的垂直傳動(dòng)軸16、以及與所述垂直傳動(dòng)軸16通過齒輪組162相嚙合傳動(dòng)的水平傳動(dòng)軸14 ;所述水平傳動(dòng)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(dòng)軸14的另一端通過滑環(huán)25安裝有接線盒26。
[0034]如圖1a為本發(fā)明的安裝圖，附圖中I為吊裝架、2為伺服電機(jī)、3為支座、4為螺旋槳、5為輕軌試驗(yàn)軌道。輕軌試驗(yàn)軌道5為循環(huán)水槽的一部分，吊裝架I跨置在輕軌試驗(yàn)軌道5的上方，在吊裝架I的下方吊裝本發(fā)明的應(yīng)變式螺旋槳電測(cè)動(dòng)力儀。本發(fā)明的伺服電機(jī)2通過過度盤31安裝在流線型支座3的上方，并通過星型彈性聯(lián)軸器21與垂直傳動(dòng)軸14相連，構(gòu)成本發(fā)明的動(dòng)力部分。
[0035]如圖2所示，在聯(lián)軸器21的周向安裝有止動(dòng)盤6，止動(dòng)盤6通過緊定螺釘抱緊在聯(lián)軸器21上；在止動(dòng)盤6的法蘭處開設(shè)有六個(gè)360°均布的槽口 61，在槽口 61內(nèi)可插入手動(dòng)剎車鎖死的止動(dòng)桿7，可將7止動(dòng)桿插入槽口 61實(shí)現(xiàn)手動(dòng)剎車鎖死。
[0036]如圖3、lb所示，為本發(fā)明的水下密封，其中9為密封套筒，位于水平主軸13的前部，螺旋槳4的后方。密封套筒9的內(nèi)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為用于軸向密封的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(gè)動(dòng)力儀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)了通氣孔，與干燥室相連。
[0037]如圖4所示為本發(fā)明的齒輪組，其中16為水平傳動(dòng)軸，本發(fā)明中水平傳動(dòng)軸14為空心軸，16為垂直傳動(dòng)軸，兩者間通過15a、15b —對(duì)磨齒弧齒等徑錐齒輪實(shí)現(xiàn)直角傳動(dòng)。安裝時(shí)，考慮到螺旋槳4的受力方向與錐齒輪傳動(dòng)時(shí)的受力方向，根據(jù)螺旋槳4左旋/右旋，確定15a、15b的旋向，盡可能讓其保持相反的方向，從而平衡掉一部分力，達(dá)到保護(hù)錐齒輪增加壽命的目的。先將15a與垂直傳動(dòng)軸16裝配配合后用螺栓定位，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，并安裝一對(duì)角接觸軸承以吸收軸向上的作用力。水平傳動(dòng)軸14上的零件全部安裝完畢后一起裝入動(dòng)力儀中，并對(duì)齒輪進(jìn)行嚙合調(diào)整。該結(jié)構(gòu)具有傳動(dòng)比穩(wěn)定，噪音低，承載能力高，工作可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，耐磨損，壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。
[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的后部法蘭連接水平傳動(dòng)軸14，前端通過法蘭套筒連接水平主軸13，為整套測(cè)量?jī)x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、傳力桿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均采用應(yīng)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，另一端通過傳力桿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(gè)正向的壓塊23相連，而三個(gè)反向的壓塊23將彈性片18和連接接頭19連接在一起，六個(gè)壓塊為360°均布。工作時(shí)，前端的螺旋槳4轉(zhuǎn)動(dòng)，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、傳力桿20的作用，使推力與扭矩分開，起到避免信號(hào)干擾，保護(hù)元件增加使用壽命的作用，推扭力傳感器均經(jīng)過詳細(xì)的計(jì)算及反復(fù)的校核、試驗(yàn)，在應(yīng)變變形比，信號(hào)輸出大小，靈敏度，結(jié)構(gòu)的剛度之間選取比較合理的外形參數(shù)。
[0039]圖6所示為推力傳感器22、扭矩傳感器21上的應(yīng)變片接線原理示意圖。Rl?R4為測(cè)量橋路應(yīng)變率，Rt為零點(diǎn)溫度補(bǔ)償電阻，Ra為零點(diǎn)輸出調(diào)整電阻，Rm為靈敏度溫度補(bǔ)償電阻，RI為線性補(bǔ)償電阻。這些補(bǔ)償電阻是為了以下幾點(diǎn):
[0040]I)零漂:天平預(yù)熱后，在零載與室溫情況下，30分鐘內(nèi)各分量電橋輸出的變化量，不大于天平設(shè)計(jì)量程時(shí)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(huán)境溫度范圍內(nèi)，為10°C溫度變化所引起的各分量電橋輸出的變化量，不大于天平設(shè)計(jì)量程時(shí)的電橋輸出值的0.2%。
[0042]3)電橋各橋臂電阻差值:不大于0.3 Q。
[0043]4)絕緣電阻:應(yīng)變計(jì)、電路與天平元件之間的電阻值，不小于2 X 103M Q。
[0044]應(yīng)變片選用金屬箔電阻應(yīng)變片，與傳統(tǒng)絲式應(yīng)變計(jì)相比，箔式應(yīng)變片具有蠕變小，橫向效應(yīng)小，疲勞壽命長(zhǎng)，散熱條件好等優(yōu)點(diǎn)。通過對(duì)傳感器進(jìn)行計(jì)算確定貼片位置，首尾線頭相連，組成惠斯通電橋。當(dāng)傳感器的梁上貼應(yīng)變片處由于受力而產(chǎn)生形變時(shí)，應(yīng)變片中的電阻絲發(fā)生拉伸或者彎曲變形，從而電阻改變導(dǎo)致電橋逝去平衡，輸出信號(hào)，再經(jīng)由放大濾波器，輸出給計(jì)算機(jī)或者記錄儀進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
[0045]圖7所示為本發(fā)明的滑環(huán)安裝示意圖；滑環(huán)25安裝在接線盒26的前方，利用轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)定子不動(dòng)的原理解決空心軸旋轉(zhuǎn)時(shí)內(nèi)部導(dǎo)線的纏繞問題。導(dǎo)線從水平傳動(dòng)軸14的中間空心處穿出，經(jīng)由滑環(huán)25連接至該水平傳動(dòng)軸14末端的接線盒26處。
[0046]接線盒26采用環(huán)氧樹脂纖維的絕緣材料制成，內(nèi)焊有印刷線路板，數(shù)據(jù)線24從滑環(huán)25接出后連接到接線盒26內(nèi)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(cè)接線盒的插頭處。所述外部數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括一臺(tái)計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)采集卡和一套數(shù)據(jù)采集軟件。
[0047]本發(fā)明的測(cè)試儀器量程范圍為±10N*m,250N,電機(jī)為1.5Kw伺服電機(jī),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，維護(hù)成本低。測(cè)試儀器吃水深度500_，具有良好的水密性，可精確測(cè)量水中螺旋槳工作狀態(tài)下的受力情況，誤差控制在0.5%，0?40°溫度下正常工作。
[0048]綜上所述僅為本發(fā)明較佳的實(shí)施例，并非用來限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。即凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍的內(nèi)容所作的等效變化及修飾，皆應(yīng)屬于本發(fā)明的技術(shù)范疇。
【權(quán)利要求】
1.應(yīng)變式螺旋槳電測(cè)動(dòng)力儀，其特征在于:包括支座、安裝于所述支座上方的伺服電機(jī)、與伺服電機(jī)傳動(dòng)相連的垂直傳動(dòng)軸、以及與所述垂直傳動(dòng)軸通過齒輪組相哨合傳動(dòng)的水平傳動(dòng)軸；所述水平傳動(dòng)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(dòng)軸的另一端通過滑環(huán)安裝有接線盒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)變式螺旋槳電測(cè)動(dòng)力儀，其特征在于:所述伺服電機(jī)通過過度盤安裝在所述支座的上方，所述伺服電機(jī)通過聯(lián)軸器與垂直傳動(dòng)軸相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)變式螺旋槳電測(cè)動(dòng)力儀，其特征在于:所述聯(lián)軸器為星型彈性聯(lián)軸器，在所述聯(lián)軸器周向安裝有止動(dòng)盤，在止動(dòng)盤的法蘭處開設(shè)有六個(gè)360°均布的槽口，所述槽口內(nèi)可插入手動(dòng)剎車鎖死的止動(dòng)桿。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)變式螺旋槳電測(cè)動(dòng)力儀，其特征在于:所述垂直傳動(dòng)軸與水平傳動(dòng)軸相嚙合的齒輪組為螺旋傘齒組，包括兩個(gè)等徑錐齒輪，其中一個(gè)錐齒輪安裝在垂直傳動(dòng)軸尾端，另一個(gè)錐齒輪安裝在與其嚙合的水平傳動(dòng)軸上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)變式螺旋槳電測(cè)動(dòng)力儀，其特征在于:所述水平傳動(dòng)軸為空心軸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)變式螺旋槳電測(cè)動(dòng)力儀，其特征在于:推扭力傳感裝置的導(dǎo)線從水平傳動(dòng)軸的空心部分穿出，經(jīng)由滑環(huán)連接至接線盒。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)變式螺旋槳電測(cè)動(dòng)力儀，其特征在于:所述推扭力傳感裝置的后部法蘭連接水平傳動(dòng)軸，前端通過法蘭套筒連接水平主軸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的應(yīng)變式螺旋槳電測(cè)動(dòng)力儀，其特征在于: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、傳力桿、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，另一端通過傳力桿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(gè)正向的壓塊相連，而三個(gè)反向的壓塊將彈性片和連接接頭連接在一起。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)變式螺旋槳電測(cè)動(dòng)力儀，其特征在于:所述六個(gè)壓塊為360。均布。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的應(yīng)變式螺旋槳電測(cè)動(dòng)力儀，其特征在于:所述推力傳感器、扭矩傳感器的應(yīng)變片為金屬箔電阻應(yīng)變片。
【文檔編號(hào)】G01L1/22GK103604600SQ201310659567
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月9日
【發(fā)明者】匡俊, 馬玉順, 楊晉慧, 秦海瑞, 李曉琪, 陸淵 申請(qǐng)人:上海市東方海事工程技術(shù)有限公司