CN107328524A - 可调螺距螺旋桨静平衡测量方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调螺距螺旋桨静平衡测量方法，包括：仪器调节准备；桨叶放置与调整；数据记录；仪器整理和归位。此外，还公开了一种可调螺距螺旋桨静平衡测量装置。与现有技术相比，本发明具有测量精度高，操作简单的优点。

Description

可调螺距螺旋桨静平衡测量方法及其装置

技术领域

本发明涉及螺旋桨偏重检测领域，尤其涉及一种可调螺距螺旋桨静平衡测量方法及其装置。

背景技术

螺旋桨作为轮船推进器，在转动过程中可能因为各叶之间不平衡而引起振动，故螺旋桨都需要做静平衡测试。

可调螺距螺旋桨，桨叶是单片叶片并安装在桨榖上使用，单片叶片的制造过程中，同样需要控制叶片之间的不平衡量。测量时，需要测量整套叶片相对螺旋桨轴线的力矩的差值，作为判定静平衡是否合格的依据。即先测量出每个桨叶相对螺旋桨轴线的力矩(桨叶重量与重心位置的乘积)，然后求整套桨叶力矩的平均值，再求每个叶片的力矩与整套叶片的平均值的差值，是否在规定的要求内。

现有有两种测试方法，

1)两点支撑测量法：在桨叶平行端面的一段距离划一条线(一般要求线在桨叶重心后方，即靠近叶梢的一方)，在线下方放置两点支撑，然后在叶梢挂重，直到桨叶水平平衡。根据挂重、桨叶重量、支撑点距离螺旋桨中心的距离等数据，求出桨叶的力矩(即Gblade*Y)。此方法存在测量精度低、安全性低、操作困难、不能测量相对桨叶轴线的力矩(即Gblade*X)等缺点。

2)杠杆式测量法，使用杠杆式测量法存在以下缺点：①杠杆(转轴)的摩擦力矩影响测量精度；②测量时需要用螺栓固定在测量装置上，容易损伤螺旋桨的法兰端面和螺栓孔端面；③大型螺旋桨，操作困难；④不能测量相对桨叶轴线的力矩(即Gblade*X)。

发明内容

本发明是鉴于现有技术存在的上述问题提出的，本发明提供一种测量精度高、操作简单的螺旋桨静平衡测量方法。

测量方法是通过以下方式实现的，

一种可调螺距螺旋桨静平衡测量方法，其包括如下步骤：

1)仪器调节准备

a)根据左、右支撑点位置计算出左、右支撑点高度，并将左、右支撑点调至相应高度；

b)1号、2号、3号称重传感器调零；

2)桨叶放置与调整

c)将桨叶叶背朝上，法兰端面安放在V型支撑端，叶片由左、右支撑点支撑；

d)微调左、右支撑点的高度，使法兰端面垂直于水平面；

e)分别测量V型支撑端的两个支撑端面到法兰端面的距离L5(a)和L5(b)；

f)计算L5(a)和L5(b)的差值，差值小于或等于0.1mm；如差值大于0.1mm，则需水平轻微推动叶尾端，使桨叶轻微摆动，重复步骤e)，直到符合差值要求范围；重复步骤d)，直至法兰端面垂直于水平面与差值范围均符合要求；

g)测量1号称重传感器至两个支撑端面实际距离L6。

3)数据记录

h)符合要求的L5(a)和L5(b)记录，并计算平均值L5；

i)分别记录1号、2号、3号称重传感器称重数值F1、F2、F3；

4)仪器整理和归位

j)卸下桨叶，重复步骤b)、c)、d)、e)、f)、g)、h)、i)，直到一套桨叶测试完毕。

进一步地，所述左、右支撑点位置定在靠近桨叶0.6R处或靠近桨叶边缘位置处。

进一步地，通过三维制图软件模拟放置桨叶，桨叶放置要求：桨叶水平放置、0.7R螺距为零，叶背朝上；测量出左、右支撑点的支撑高度。

进一步地，测试同一套桨叶时，所述左、右支撑点的位置不变。

进一步地，所述L4、Lfange1、Lfange2均采用激光智能测试。

本发明还提供一种高精度、结构简单的螺旋桨静平衡测量装置。

测量装置是通过以下方案实现的，

一种可调螺距螺旋桨静平衡测量装置，其包括基座、1号称重传感器、2号称重传感器、3号称重传感器、三角形基板、左支撑杆、右支撑杆、V型支撑端，所述2号称重传感器和3号称重传感器对称分布在1号称重传感器两侧，所述1、2、3号称重传感器安装在所述基座上，所述三角形基板的三个端点与相应的1、2、3号称重传感器对应放置，所述1号称重传感器处的三角形基板上固定有V型支撑端，所述三角形基板的底边端对称设有多组支撑杆固定孔固定孔，所述左、右支撑杆对称固定在支撑杆固定孔上。

进一步地，所述左、右支撑杆为可伸缩支撑杆。

进一步地，左、右支撑杆为螺旋式千斤顶。

进一步地，所述左、右支撑杆上端均固定有光滑圆珠。此光滑圆珠为测量方法中所述的支撑点。

进一步地，所述三角形基板由三根条板固定而成，所述三根条板均为可伸缩板。可以根据桨叶的大小适当地调整三角形基板的大小，即：可以有效地调整支撑杆的位置。

本发明具有以下有益效果：

①操作简单、安装调节方便，V型支撑端的设置以及圆弧结构的桨叶，使得桨叶安放时实现X轴方向的自定心；无需固定桨叶在测量装置上，防止桨叶在固定或拆卸过程中受损，同时减少测量时的工作量；叶片支撑点的位置和高度是可调的，易于实现将桨叶调至水平位置，特别适用中大型可调距螺旋桨的测量。

②测量精度高，可以通过测量并计算出X及Y方向上的重心，从而合成更为精确的相对螺旋桨轴线的力矩。

附图说明

图1为本发明中测量装置主视图；

图2为本发明中测量装置俯视图；

图3为本发明中测量装置右视图；

图4为本发明中测量装置中V型支撑端的一个端面结构示意图；

图5为本发明中各个参数位置关系示意图；

图6为图5中I的放大结构示意图；

图7为本发明测量方法的一个流程图。

其中X—桨叶重心至桨叶母线距离；Y—桨叶重心至桨叶轴线距离；Lflange—桨叶轴线到法兰端面距离；L1—1号称重传感器至2或3号称重传感器Y向距离；L2—2或3号称重传感器至桨叶母线距离；L3—桨叶轴线至桨叶重心距离；L4—1号称重传感器至法兰端面实际距离；L5—V型支撑端面至桨叶法兰端面距离；L6—1号称重传感器至V型支撑端面距离。

具体实施方式

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

如图6所示，一种可调螺距螺旋桨静平衡测量方法，其包括如下步骤：

SOO1仪器调节准备

a)根据左、右支撑点位置计算出左、右支撑点高度，并将左、右支撑点调至相应高度；

从三维图上(通过三维制图软件)模拟放置桨叶，所述左、右支撑点位置定在靠近桨叶0.6R处或靠近桨叶边缘位置处,此时桨叶放置要求：桨叶水平放置、0.7R螺距为零，叶背朝上；测量出左、右支撑点的支撑高度，同时将相应支撑点调整到相应高度。

b)1号、2号、3号称重传感器调零；

也就说此时1号、2号、3号称重传感器的称重数值F1、F2、F3为零。

SOO2桨叶放置与调整

c)将桨叶叶背朝上，法兰端面安放在V型支撑端，叶片由左、右支撑点支撑；

此时，V型支撑端面的设置及法兰的结构特征，使得桨叶能够实现自定心。

d)微调左、右支撑点的高度，使法兰端面垂直于水平面；

可以采用直角尺测量，与测量装置的基座水平面垂直。

e)分别测量V型支撑端的两个支撑端面到法兰端面的距离L5(a)和L5(b)；

f)计算L5(a)和L5(b)的差值，差值小于或等于0.1mm；如差值大于0.1mm，则需水平轻微推动叶尾端，使桨叶轻微摆动，重复步骤e)，直到符合差值要求范围；重复步骤d)，直至法兰端面垂直于水平面与差值范围均符合要求；

上述三个步骤d)、e)、f)，可以实现法兰端面垂直于基座水平面，防止桨叶倾斜放置，影响测量精度。

g)测量1号称重传感器至两个支撑端面实际距离L6；

为了简化过程，可以设置1号称重传感器和两个支撑端面重合，即此时L6为零。

SOO3数据记录

h)符合要求的L5(a)和L5(b)记录，并计算平均值L5；

i)分别记录1号、2号、3号称重传感器称重数值F1、F2、F3；

其中，桨叶重力Gblade为3个称重传感器称重数值之和。

SOO4仪器整理和归位

j)卸下桨叶，重复步骤b)、c)、d)、e)、f)、g)、h)、i)，直到一套桨叶测试完毕。

需要注意的是，在测量同一套桨叶时，左右支撑点的位置是不变的；测量其他不同套桨叶需要重新设置支撑点的位置。

以下为本测量方法的计算步骤，

根据力和力矩平衡，从图5可以得出：

Gblade＝F1+F2+F3 (1)；

Gblade*L3＝(F2+F3)*L1 (2)；

Gblade*X+L2*F3＝F2*L2 (3)；

Y＝L3+Lflange-L4 (4)；

L4＝L5+L6 (5)

由式(2)和(1)得：

由式(6)和(4)得：

由式(3)和(1)得：

在螺旋桨轴线和桨叶轴线方向的力矩分别为：

Gblade*Y＝(Lflance-L4)*(F1+F2+F3)+(F2+F3)*L1；

Gblade*X＝(F2-F3)*L2；

故合成力矩为：

本测量方法可以测量出X及Y方向的重心，可以计算出Gblade*X值，并与Y方向Gblade*Y合成得出更准确的桨叶力矩对比现有的两点支撑法和杠杆式测量法均只能取P*R＝Gblade*Y，本测量方法更加精确。

如图至1至图4所示，一种可调螺距螺旋桨静平衡测量装置，其包括基座(图中未示出)、1号称重传感器11、2号称重传感器12、3号称重传感器13、三角形基板3、左支撑杆2、右支撑杆5、V型支撑端4，所述2号称重传感器12和3号称重传感器13对称分布在1号称重传感器11两侧，所述1、2、3号称重传感器安装在所述基座上，所述三角形基板3的三个端点与相应的1、2、3号称重传感器对应放置，所述1号称重传感器11处的三角形基板上固定有V型支撑端4，所述三角形基板3的底边端对称设有多组支撑杆固定孔31，所述左支撑杆2、右支撑杆5对称固定在支撑杆固定孔31上。需要说明的是：所述支撑杆固定孔31的轴心连线与所述2、3号称重传感器之间连线平行；所述左、右支撑杆为螺旋式千斤顶，亦可以采用其他的伸缩结构，在此，不作特别限定。

所述左、右支撑杆上端均固定有光滑圆珠，此光滑圆珠为测量方法中所述的支撑点，可以减少与桨叶之间的摩擦力，方便调节水平度，提高测量的精度。

所述三角形基板3由三根条板固定而成，所述三根条板均为可伸缩板。可以根据桨叶的大小适当地调整三角形基板的大小，即：可以有效地调整支撑杆的位置。

优选地，所述V型支撑端4的一个端面倾斜角a为30～60°之间，并采用螺栓41固定在所述三角形基板3上。

与现有技术相比，本发明操作简单、安装调节方便，V型支撑端的设置以及圆弧结构的桨叶，使得桨叶安放时实现X轴方向的自定心；无需固定桨叶在测量装置上，防止桨叶在固定或拆卸过程中受损，同时减少测量时的工作量；叶片支撑点的位置和高度是可调的，易于实现将桨叶调至水平位置，特别适用中大型可调距螺旋桨的测量。测量精度高，可以通过测量并计算出X及Y方向上的重心，从而合成更为精确的相对螺旋桨轴线的力矩。

本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。

Claims (10)

1.一种可调螺距螺旋桨静平衡测量方法，其包括如下步骤：

1)仪器调节准备

a)根据左、右支撑点位置计算出左、右支撑点高度，并将左、右支撑点调至相应高度；

b)1号、2号、3号称重传感器调零；

2)桨叶放置与调整

c)将桨叶叶背朝上，法兰端面安放在V型支撑端，叶片由左、右支撑点支撑；

d)微调左、右支撑点的高度，使法兰端面垂直于水平面；

e)分别测量V型支撑端的两个支撑端面到法兰端面的距离L5(a)和L5(b)；

f)计算L5(a)和L5(b)的差值，差值小于或等于0.1mm；如差值大于0.1mm，则需水平轻微推动叶尾端，使桨叶轻微摆动，重复步骤e)，直到符合差值要求范围；重复步骤d)，直至法兰端面垂直于水平面与差值范围均符合要求；

g)测量1号称重传感器至两个支撑端面实际距离L6。

3)数据记录

h)符合要求的L5(a)和L5(b)记录，并计算平均值L5；

i)分别记录1号、2号、3号称重传感器称重数值F1、F2、F3；

4)仪器整理和归位

j)卸下桨叶，重复步骤b)、c)、d)、e)、f)、g)、h)、i)，直到一套桨叶测试完毕。

2.根据权利要求1所述可调螺距螺旋桨静平衡测量方法，其特征在于：所述左、右支撑点位置定在靠近桨叶0.6R处或靠近桨叶边缘位置处。

3.根据权利要求2所述可调螺距螺旋桨静平衡测量方法，其特征在于：用三维制图软件模拟放置桨叶，桨叶水平放置、0.7R螺距为零，叶背朝上，测量出左、右支撑点的支撑高度。

4.根据权利要求1所述可调螺距螺旋桨静平衡测量方法，其特征在于：测试同一套桨叶时，所述左、右支撑点的位置不变。

5.根据权利要求1所述可调螺距螺旋桨静平衡测量方法，其特征在于：所述L5采用深度尺测量。

6.一种可调螺距螺旋桨静平衡测量装置，其特征在于：其包括基座、1号称重传感器、2号称重传感器、3号称重传感器、三角形基板、左支撑杆、右支撑杆、V型支撑端，所述2号称重传感器和3号称重传感器对称分布在1号称重传感器两侧，所述1、2、3号称重传感器安装在所述基座上，所述三角形基板的三个端点与相应的1、2、3号称重传感器对应放置，所述1号称重传感器处的三角形基板上固定有V型支撑端，所述三角形基板的底边端对称设有多组支撑杆固定孔固定孔，所述左、右支撑杆对称固定在支撑杆固定孔上。

7.根据权利要求6所述可调螺距螺旋桨静平衡测量装置，其特征在于：所述左、右支撑杆为可伸缩支撑杆。

8.根据权利要求7所述可调螺距螺旋桨静平衡测量装置，其特征在于：左、右支撑杆为螺旋式千斤顶。

9.根据权利要求6至8任一项所述可调螺距螺旋桨静平衡测量装置，其特征在于：所述左、右支撑杆上端均固定有光滑圆珠。

10.根据权利要求6所述可调螺距螺旋桨静平衡测量装置，其特征在于：所述三角形基板由三根条板固定而成，所述三根条板均为可伸缩板。