CN105277336A - 一种大推力低刚度加载装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大推力低刚度加载装置，属于模拟推进系统技术领域；它包括：气瓶、第一支撑座、第二支撑座、进气管道、气囊、过渡盘、轴承缸组件、传动轴及动态激励杆；第一支撑座和第二支撑座分别固定在气囊的两端；动态激励杆依次穿过第一支撑座的中心通孔及气囊的中心孔后，与第二支撑座固定连接；气瓶通过进气管道及第一支撑座的进气孔与气囊的内腔相通；轴承缸组件通过过渡盘固定在第二支撑座没有安装气囊的一端，传动轴的一端通过轴承与轴承缸组件配合，另一端与外部的旋转机构连接；该装置能够实现稳定的推力，且加载推力时不会引入强纵向约束及强横向约束，不会改变系统纵向、横向或垂向的动态特性。

Description

一种大推力低刚度加载装置

技术领域

本发明属于模拟推进系统技术领域，具体涉及一种大推力低刚度加载装置。

背景技术

推进系统将推进电机正、反两个方向的扭矩传递给螺旋桨，同时将螺旋桨旋转产生的推力传递给艇体，推动船舶航行。推进系统振动对船舶的隐身性能产生重要影响，而且纵向与横向还存在强耦合振动，开展振动控制技术研究并实现实船应用是降低船舶辐射噪声的重要途径。

建立模拟实船推进系统运行特性的陆上试验平台，对开展推进系统动态特性研究工作具有重要意义，是验证新技术、新装置的重要平台。其中推力加载装置模拟螺旋桨等推进器的推力，根据螺旋桨运行特性，推力加载过程中不能引入纵向与径向约束，否则会对试验系统带来约束干扰，改变动态特性。

现有推力加载装置存在以下局限性：1.纵向刚度大，即在施加推力时引入了很强的纵向约束，改变了系统纵向动态特性，对纵向振动控制技术的研究带来干扰。2.垂向横向刚度大，即在施加推力时引入很强的横向约束，改变了系统垂向横向动态特性，对横向振动控制技术的研究带来干扰；3.推力不稳定，现有加载装置缺乏推力反馈与控制系统，无法实时控制与调整推力，导致推力不稳定。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种大推力低刚度加载装置，能够实现稳定的推力，且加载推力时不会引入强纵向约束及强横向约束，不会改变系统纵向、横向或垂向的动态特性。

本发明是通过下述技术方案实现的：

一种大推力低刚度加载装置，包括：气瓶、压力控制单元、第一支撑座、第二支撑座、进气管道、气囊、过渡盘、载荷测量仪、轴承缸组件、传动轴及动态激励杆；

所述第一支撑座设有进气孔及中心通孔；

所述气囊为环状空腔结构；

其连接关系如下：第一支撑座和第二支撑座分别固定在气囊的两端；动态激励杆依次穿过第一支撑座的中心通孔及气囊的中心孔后，与第二支撑座固定连接；气瓶通过进气管道及第一支撑座的进气孔与气囊的内腔相通；进气管道上设有压力控制单元，压力控制单元通过控制进入气囊中的气压来设定加载推力；轴承缸组件通过过渡盘固定在第二支撑座没有安装气囊的一端，载荷测量仪安装在过渡盘与轴承缸组件之间，并与压力控制单元电气连接；传动轴的一端通过轴承与轴承缸组件配合，另一端与外部的旋转机构连接；轴承缸组件用于将非旋转部分气囊的加载推力传递至旋转部分传动轴。

进一步的，所述轴承缸组件包括：调整盘、尾端盖、轴承缸、滚子轴承、止推轴承及首端盖；所述轴承缸上设有进油孔及出油孔；

尾端盖和首端盖分别固定在轴承缸的两端；调整盘套装在尾端盖中；滚子轴承和止推轴承均套装在轴承缸内，并分别位于进油孔及出油孔的两侧。

进一步的，在尾端盖和首端盖与轴承缸的接触面上分别装有端面密封圈；在传动轴与轴承缸组件配合面上装有径向密封圈。

有益效果：(1)由于本发明中的气囊的轴向刚度与径向刚度低，因此，在加载过程中不会引入强纵向约束和强横向约束，避免了对系统纵向、垂向或横向的动态特性造成影响。

(2)本发明的压力控制单元和载荷测量仪实现对推力的实时反馈，进而通过调整气囊中的压力实现不同的推力，且保证了推力大且稳定。

附图说明

图1为本发明的结构组成图。

图2为轴承缸组件的结构组成图。

其中，1-气瓶，2-压力控制单元，3-第一支撑座，4-气囊，5-过渡盘，6-载荷测量仪，7-轴承缸组件，8-传动轴，9-动态激励杆，10-首端盖，11-径向密封圈，12-止推轴承，13-滚子轴承，14-轴承缸，15-端面密封圈，16-尾端盖，17-调整盘，18-第二支撑座，19-进气管道，20-进油孔，21-出油孔。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种大推力低刚度加载装置，参见附图1，包括：气瓶1、压力控制单元2、第一支撑座3、第二支撑座18、进气管道19、气囊4、过渡盘5、载荷测量仪6、轴承缸组件7、传动轴8及动态激励杆9；

所述第一支撑座3设有进气孔；第一支撑座3和第二支撑座18的中心均设有通孔；

所述气囊4为环状空腔结构，由于气囊4的轴向刚度与径向刚度很低，不会引入强约束，能够实现大推力低刚度的要求；

所述动态激励杆9与激振机、力锤等动态激励装置连接，用于模拟对外部旋转机构的动态激励力，进而开展推进系统动态特性研究；

参见附图2，所述轴承缸组件7包括：调整盘17、尾端盖16、端面密封圈15、轴承缸14、滚子轴承13、止推轴承12、径向密封圈11及首端盖10；

所述轴承缸14上设有进油孔20及出油孔21；

尾端盖16和首端盖10分别固定在轴承缸14的两端；在尾端盖16和首端盖10与轴承缸14的接触面上分别装有端面密封圈15；调整盘17套装在尾端盖16中；滚子轴承13和止推轴承12均套装在轴承缸14内，并分别位于进油孔20及出油孔21的两侧；径向密封圈11分别安装在尾端盖16和首端盖10的内圆周面上；

其连接关系如下：第一支撑座3和第二支撑座18分别通过螺钉固定在气囊4的两端；动态激励杆9依次穿过第一支撑座3的通孔及气囊4的中心孔后，通过螺纹固定在第二支撑座18的通孔中；气瓶1通过进气管道19及第一支撑座3的进气孔与气囊4的内腔相通；进气管道19上设有压力控制单元2，压力控制单元2通过控制进入气囊4中的气压来设定加载推力；过渡盘5通过螺钉固定在第二支撑座18没有安装气囊4的一端，轴承缸组件7通过螺钉固定在过渡盘5上；载荷测量仪6安装在过渡盘5与轴承缸组件7的轴承缸14之间，并与压力控制单元2电气连接，用于将推力反馈信号传输至压力控制单元2；传动轴8的一端通过滚子轴承13和止推轴承12与轴承缸组件7配合，并通过传动轴8与尾端盖16及首端盖10接触面上的径向密封圈11进行密封，传动轴8的另一端与外部的旋转机构连接。

工作原理：运行中，气瓶1通过进气管路19往气囊4中充气，气囊4内的压力形成了加载推力，压力控制单元2对气囊4内的压力进行控制，使气囊4内的压力对应产生的加载推力与提前预设的设定推力相对应；气囊4的加载推力通过载荷测量仪6依次传递至调整盘17、尾端盖16、轴承缸14、止推轴承12与传动轴8；载荷测量仪6将加载推力的信号实时反馈至压力控制单元2，当试验中因泄漏等因素导致推力发生变化，即加载推力与设定推力不一致时，压力控制单元2通过阀组改变充气压力，来实时调整气囊4内的压力，以保证加载推力稳定；轴承缸组件7实现非旋转部分气囊4与旋转部分传动轴8的推力传递，还对传动轴8起支撑作用；外部冷却与润滑油从轴承缸14的进油口通入滚子轴承13、止推轴承12及轴承缸14中，实现轴承的冷却与润滑。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种大推力低刚度加载装置，其特征在于，包括：气瓶(1)、压力控制单元(2)、第一支撑座(3)、第二支撑座(18)、进气管道(19)、气囊(4)、过渡盘(5)、载荷测量仪(6)、轴承缸组件(7)、传动轴(8)及动态激励杆(9)；

所述第一支撑座(3)设有进气孔及中心通孔；

所述气囊(4)为环状空腔结构；

其连接关系如下：第一支撑座(3)和第二支撑座(18)分别固定在气囊(4)的两端；动态激励杆(9)依次穿过第一支撑座(3)的中心通孔及气囊(4)的中心孔后，与第二支撑座(18)固定连接；气瓶(1)通过进气管道(19)及第一支撑座(3)的进气孔与气囊(4)的内腔相通；进气管道(19)上设有压力控制单元(2)，压力控制单元(2)通过控制进入气囊(4)中的气压来设定加载推力；轴承缸组件(7)通过过渡盘(5)固定在第二支撑座(18)没有安装气囊(4)的一端，载荷测量仪(6)安装在过渡盘(5)与轴承缸组件(7)之间，并与压力控制单元(2)电气连接；传动轴(8)的一端通过轴承与轴承缸组件(7)配合，另一端与外部的旋转机构连接；轴承缸组件(7)用于将非旋转部分气囊(4)的加载推力传递至旋转部分传动轴(8)。

2.如权利要求1所述的一种大推力低刚度加载装置，其特征在于，所述轴承缸组件(7)包括：调整盘(17)、尾端盖(16)、轴承缸(14)、滚子轴承(13)、止推轴承(12)及首端盖(10)；所述轴承缸(14)上设有进油孔(20)及出油孔(21)；

尾端盖(16)和首端盖(10)分别固定在轴承缸(14)的两端；调整盘(17)套装在尾端盖(16)中；滚子轴承(13)和止推轴承(12)均套装在轴承缸(14)内，并分别位于进油孔(20)及出油孔(21)的两侧。

3.如权利要求1或2所述的一种大推力低刚度加载装置，其特征在于，在尾端盖(16)和首端盖(10)与轴承缸(14)的接触面上分别装有端面密封圈(15)；在传动轴(8)与轴承缸组件(7)配合面上装有径向密封圈(11)。