CN101074896A - 桨叶静平衡重心的力矩测量方法 - Google Patents

Abstract

桨叶静平衡重心的力矩测量方法，通过在铰座2或轴承座4上放置平衡轴1并连接桨叶3，可分别测量出桨叶3重心至螺旋桨中心线d的距离Y和桨叶3重心至法兰中心线c的距离Z，测量方法直观、简便，速度快捷，测量精度较高。测量装置结构简单，制作成本低，易于推广。操作简单，也可用于其他零部件的静平衡测量，适应范围广。

Description

桨叶静平衡重心的力矩测量方法

技术领域

本发明涉及一种桨叶静平衡重心的测量方法，尤其是涉及一种桨叶静平衡重心的力矩测量方法。

背景技术

参见图1，图2，在调距桨的桨叶设计制造过程中，对于每一片桨叶都进行P、Y和Z的测量，其中P为桨叶3的重量，Y为桨叶3重心到螺旋桨中心线d的距离，Z为桨叶3重心到法兰中心线c的距离，a是螺旋桨中心线d到桨叶法兰31端面的距离。对于装在同一调距桨上的所有叶片，其误差要在一个允许的设计公差之内。在进行单片桨叶静平衡测量时，实际上就是要测量P，Y和Z的大小，以便评估桨叶3的制造精度是否符合图纸的要求。目前常见的方法有两点法和三点法：

如图1，图2，所谓两点法静平衡测量法，是用两支点b将桨叶3支起，移动支点b，使支点b两边平衡，然后测量支点b到桨叶法兰31的距离，实际相当于是测量Y值。两点法静平衡，比较难找到平衡点，一般只能测量Y值，而且精度很低，Z值很难测量。

参见图3，图4，所谓三点法是设定三个支点b的坐标，桨叶3放置在这三个支点b上，测量各支点b的受力，通过测量三个支点b的坐标和受力可以获得桨叶3重心的位置坐标和重力的大小，即P，Y，Z均可以得到。2003年8月13日，中国专利文献公开了一种三点称重式静平衡CN1435682，其原理是将被测工件中心放置在由三组传感器组成的支面内，并和分布在同一圆周上三传感器中心同心。根据理论力学中平面平行力系合成法，利用三个传感器传出电压信号，经放大，模数转换，通过计算机算出工件的偏心量，同时计算出加重或去重的位置及重量。主要用于测量工件的不平衡量。三点法静平衡测量，理论上可以准确地获得P，Y，Z的值，但是整个装置结构复杂，成本太高，因为每个支点下面都有应力传感器，加上显示仪器仪表，价格比较高；而且，各支点的力的测量精度和应力传感器的精度有很大的关系。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的比较难找到支撑平衡点，只能测量一维重心位置等技术问题，提供了一种不用寻找桨叶支撑平衡点的，能够测量两维重心数据的桨叶静平衡重心的测量方法。

本发明还有一目的是解决现有技术所存在的测量装置结构复杂，成本太高，各支点的力的测量精度和应力传感器的精度有很大的关系等的技术问题；提供了一种测量装置结构简单，成本低，测量精度高的桨叶静平衡重心的测量方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

1.一种桨叶静平衡重心的力矩测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

A.对桨叶进行称重，得出桨叶的重量；

B.确定桨叶重心到桨叶法兰的距离；

1)将平衡轴置于铰座上，调整其重心处于铰座的中心，使平衡轴两端平衡，测量铰座的支点中心到平衡轴端面的距离；

2)再将桨叶法兰安装到平衡轴端面上，在平衡轴另一端至铰座中心的距离的位置向下施加作用力，使平衡轴呈水平状态，测量作用力的大小；

3)由力矩平衡公式：Y’＝F1·Y3/P，计算得出桨叶重心到铰座中心的距离，按照Y’-Y2＝Y1，计算得出桨叶重心到桨叶法兰的距离；

C.确定桨叶重心到法兰中心线的距离；

1)将平衡轴的两端平置于两个轴承座上，在平衡轴一端的径向穿上平衡杆，调整平衡杆在平衡轴上的径向伸出长度，使在平衡杆呈水平状态；

2)将桨叶法兰安装到平衡轴另一端的端面上，在与桨叶重心对称一侧的平衡杆上，以平衡轴轴线至平衡杆一端的距离的位置向下施加平衡力，使平衡杆呈水平状态，测量平衡力的大小；

3)由力矩平衡公式：Z＝F2·Z1/P，计算得出桨叶重心到法兰中心线的距离。

本发明采用一种即准确又简便的单片桨叶静平衡方案，即力矩法静平衡测量方法。其原理是先测量单片桨叶的重量，然后测量桨叶在垂直和水平方向的平衡力矩，通过力矩平衡计算出桨叶重心到螺旋桨中心线的距离和桨叶重心到法兰中心线的距离，由此便可判定桨叶的制造精度是否符合图纸要求。

本发明还可以在步骤B和步骤C中，采用弹簧秤悬重测量其作用力和平衡力。

本发明所述的铰座上设置有在其中心可穿入平衡轴的球铰万向节。

本发明还可以在球铰万向节上设置有固定平衡轴的锁定机构。

本发明还可以在所述的铰座上设置有铰座中心标记线。

本发明所述的平衡轴一端设置有可与桨叶法兰连接的法兰盘，其另一端上设置有可穿入平衡杆的径向通孔。

本发明还可以在平衡轴上设置有固定平衡杆的锁紧机构。

本发明还可以在平衡轴的表面上设置有轴心标记线。

本发明的优点和有益效果是：1.不用寻找桨叶支撑平衡点，测量方法直观、简便，速度快捷，测量精度较高。2.测量装置结构简单，制作成本低，易于推广。3.操作简单，本方法也可对其他零部件进行静平衡测量，适应范围广。

附图说明

图1是两点法静平衡测量法的测量示意图；

图2是图1旋转后的俯视图；

图3是三点法静平衡测量法的测量示意图；

图4是图3旋转后的俯视图；

图5是本发明的桨叶3在铰座2上安装的示意图；

图6是图5的左视图；

图7是本发明的桨叶3重心到法兰中心线c距离测量的示意图。

图中，平衡轴1、法兰盘11、径向通孔12、锁紧机构13、轴心标记线14、铰座2、球铰万向节21、铰座中心标记线22、锁定机构23、桨叶3、桨叶法兰31、轴承座4、平衡杆5、螺旋桨中心线d到桨叶法兰31端面的距离a、支点b、法兰中心线c、螺旋桨中心线d、桨叶重量P、作用力F1、平衡力F2、桨叶3重心到螺旋桨中心线d的距离Y、桨叶3重心到桨叶法兰31的距离Y1、铰座2的支点中心到平衡轴1端面的距离Y2、平衡轴1另一端作用力F1到铰座2中心的距离Y3、桨叶3重心到法兰中心线c的距离Z、平衡轴1轴线至平衡杆5一端平衡力F2的距离Z1。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图说明，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

参见图1，图5，图6，图7，本发明一种桨叶静平衡重心的力矩测量方法，包括以下步骤：

A.对桨叶3进行称重，得出桨叶3的重量P；

B.确定桨叶3重心到桨叶法兰31的距离Y1；

1)将平衡轴1置于铰座2上，调整其重心处于铰座2的中心，使平衡轴1两端平衡，测量铰座2的支点中心到平衡轴1端面的距离Y2。这时铰座2的支点中心就刚好支撑在平衡轴1的重心位置。

2)再将桨叶法兰31安装到平衡轴1端面上，在平衡轴1另一端至铰座2中心的距离Y3的位置向下施加作用力F1，使平衡轴1呈水平状态，测量作用力F1的大小。其中平衡轴1另一端距离铰座2中心长度Y3可以为固定值，也可以随平衡轴1另一端的长度而改变。平衡轴1另一端距离铰座2中心长度Y3越小，施加的作用力F1越大，反之，施加的作用力F1越小。

3)由力矩平衡公式：Y’＝F1·Y3/P，计算得出桨叶3重心到铰座2中心的距离Y’，按照Y’-Y2＝Y1，计算得出桨叶3重心到桨叶法兰31的距离Y1。

C.确定桨叶3重心到法兰中心线c的距离Z；

1)将平衡轴1的两端平置于两个轴承座4上，在平衡轴1一端的径向穿上平衡杆5，调整平衡杆5在平衡轴1上的径向伸出长度，使在平衡杆5呈水平状态。

2)将桨叶法兰31安装到平衡轴1另一端的端面上，在与桨叶3重心对称一侧的平衡杆5上，以平衡轴1轴线至平衡杆5一端的距离Z1的位置向下施加平衡力F2，使平衡杆5呈水平状态，测量平衡力F2的大小；其中平衡轴1轴线至平衡杆5一端长度Z1可以为固定值，也可以随平衡杆5一端的长度而改变。平衡轴1轴线至平衡杆5一端长度Z1越小，施加的平衡力F2越大，反之，施加的作用力F2越小。

3)由力矩平衡公式：Z＝F2·Z1/P，计算得出桨叶3重心到法兰中心线c的距离Z。

由以上步骤可知，桨叶3的重量P是通过简单称重的方式得出。

桨叶3重心到螺旋桨中心线d的距离Y是通过测量平衡轴1的轴向平衡作用力，换算出桨叶3重心到桨叶法兰31的距离Y1，再算出来的。参见图1，对于某一螺旋桨而言，螺旋桨中心线d到桨叶法兰31端面的距离a是一个已知的定值，只要经本方法测量得出桨叶3重心到桨叶法兰31的距离Y1，按照Y＝Y1+a，就很容易换算出Y的数值。

桨叶3重心到法兰中心线c的距离Z则是通过测量平衡轴1的径向平衡力再换算出来的。至此，桨叶静平衡测量中的P，Y和Z三个值均已获得。

为保证力矩测量的方便和准确性，在步骤B和步骤C中，可采用弹簧秤悬重测量其作用力F1和平衡力F2。即在施力点上悬挂弹簧秤，弹簧秤的下方悬挂法码进行称重，可较精确的测出作用力F1和平衡力F2的数值。

铰座2对平衡轴1的支撑应保证其平衡的灵敏度和安装的方便快捷，因此最好是在上所述的铰座2上设置有在其中心可穿入平衡轴1的球铰万向节21。平衡轴1穿入球铰万向节21中并可进行轴向滑动，为调整平衡轴1自身的平衡带来方便。同时为保证测量的准确性，还可以在球铰万向节21上设置有固定平衡轴1的锁定机构23，以避免在施加作用力F1时，平衡轴1所产生的轴向滑动。锁定机构23可以是设置在球铰万向节21上可压紧平衡轴1的锁定螺栓。为便于度量平衡轴1轴向上的长度数值，可以在所述的铰座2上设置有铰座中心标记线22。

平衡轴1的结构形式可以多样，最好是将所述的平衡轴1一端设置有可与桨叶法兰c连接的法兰盘11，其另一端上设置有可穿入平衡杆5的径向通孔12。这样既便于平衡轴1与桨叶3的连接，又使平衡轴1可以适用于两个方向(轴向和径向)的测量。在平衡轴1上也可以设置有固定平衡杆5的锁紧机构13。以避免在施加作用力F2时，平衡杆5在平衡轴1径向上的滑动。为便于度量平衡轴1径向上的长度数值，在平衡轴1的表面上还可以设置有轴心标记线14。

采用本发明的桨叶静平衡重心的力矩测量方法，对WP73/4-D型调距桨桨叶进行静平衡测量，测量精度不大于牛顿/毫米。在本方法中若分别采用重量传感器和长度传感器其测量精度还可提高。

本发明方法也可以应用于其他零部件的静平衡测量中。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.桨叶静平衡重心的力矩测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

A.对桨叶(3)进行称重，得出桨叶(3)的重量(P)；

B.确定桨叶(3)重心到桨叶法兰(31)的距离(Y1)；

1)将平衡轴(1)置于铰座(2)上，调整其重心处于铰座(2)的中心，使平衡轴(1)两端平衡，测量铰座(2)的支点中心到平衡轴(1)端面的距离(Y2)；

2)再将桨叶法兰(31)安装到平衡轴(1)端面上，在平衡轴(1)另一端至铰座(2)中心的距离(Y3)的位置向下施加作用力(F1)，使平衡轴(1)呈水平状态，测量作用力(F1)的大小；

3)由力矩平衡公式：Y’＝F1·Y3/P，计算得出桨叶(3)重心到铰座(2)中心的距离(Y’)，按照Y’-Y2＝Y1，计算得出桨叶(3)重心到桨叶法兰(31)的距离(Y1)；

C.确定桨叶(3)重心到法兰中心线(c)的距离(Z)；

1)将平衡轴(1)的两端平置于两个轴承座(4)上，在平衡轴(1)一端的径向穿上平衡杆(5)，调整平衡杆(5)在平衡轴(1)上的径向伸出长度，使在平衡杆(5)呈水平状态；

2)将桨叶法兰(31)安装到平衡轴(1)另一端的端面上，在与桨叶(3)重心对称一侧的平衡杆(5)上，以平衡轴(1)轴线至平衡杆(5)一端的距离(Z1)的位置向下施加平衡力(F2)，使平衡杆(5)呈水平状态，测量平衡力(F2)的大小；

3)由力矩平衡公式：Z＝F2·Z1/P，计算得出桨叶(3)重心到法兰中心线(c)的距离(Z)。

2.根据权利要求1所述的桨叶静平衡重心的力矩测量方法，其特征在于，在步骤B和步骤C中，采用弹簧秤悬重测量其作用力(F1)和平衡力(F2)。

3.根据权利要求1所述的桨叶静平衡重心的力矩测量方法，其特征在于，所述的铰座(2)上设置有在其中心可穿入平衡轴(1)的球铰万向节(21)。

4.根据权利要求1所述的桨叶静平衡重心的力矩测量方法，其特征在于，在球铰万向节(21)上设置有固定平衡轴(1)的锁定机构(23)。

5.根据权利要求1或2所述的桨叶静平衡重心的力矩测量方法，其特征在于，所述的铰座(2)上设置有铰座中心标记线(22)。

6.根据权利要求1所述的桨叶静平衡重心的力矩测量方法，其特征在于，所述的平衡轴(1)一端设置有可与桨叶法兰(31)连接的法兰盘(11)，其另一端上设置有可穿入平衡杆(5)的径向通孔(12)。

7.根据权利要求1或6所述的桨叶静平衡重心的力矩测量方法，其特征在于，在平衡轴(1)上设置有固定平衡杆(5)的锁紧机构(13)。

8.根据权利要求1或6所述的桨叶静平衡重心的力矩测量方法，其特征在于，在平衡轴(1)的表面上设置有轴心标记线(14)。

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