CN108760231B - 一种空泡水筒用螺旋桨动力仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空泡水筒用螺旋桨动力仪，涉及螺旋桨水动力测量设备领域，该动力仪的传动系统通过单臂支撑架和双臂支撑架固定在筒体上；输入轴在推力轴承组内，通过联轴器与传动系统连接；推力轴承组连接在开孔圆筒段上，开孔圆筒段与传动系统的轴套管螺纹连接；推扭力传感器的两端分别与输入轴和桨轴连接，推扭力传感器的信号输入线从输入轴的空心部分穿出后，经滑环转接后从密封环穿出并与水密接线盒内的信号输出线连接；桨轴的末端通过末端密封套内水润滑轴承支撑；收缩段通过螺纹分别与推力轴承组和末端密封套连接；推扭力传感器所在空间是水密的，与大气连通。达到了对流场干扰小，桨轴拆装方便的效果。

Description

一种空泡水筒用螺旋桨动力仪

技术领域

本发明涉及螺旋桨水动力测量设备领域，尤其是一种空泡水筒用螺旋桨动力仪。

背景技术

螺旋桨动力仪是用于测量螺旋桨的推力和扭矩的仪器，其目的是为了将测绘数据绘制成图谱，分析和完善理论设计，以供螺旋桨的实际设计需要。

目前在空泡水筒内进行螺旋桨水动力测量试验时，可以通过外接动力仪设备，但是在螺旋桨近端会有较为笨重的支柱包，会对流场产生干扰，另外在空泡水筒内进行螺旋桨的其他性能试验时需要将外接动力仪拆除，从而影响水筒的使用效率。

发明内容

本发明针对上述问题及技术需求，提出了一种空泡水筒用螺旋桨动力仪。

本发明的技术方案如下：

一种空泡水筒用螺旋桨动力仪，所述动力仪包括：传动系统、单臂支撑架、双臂支撑架、水密接线盒、开孔圆筒段、联轴器、密封环、滑环、输入轴、推力轴承组、收缩段、推扭力传感器、桨轴以及末端密封套；

所述传动系统通过所述单臂支撑架和所述双臂支撑架固定在筒体上；

所述输入轴安装在所述推力轴承组内，通过所述联轴器与所述传动系统的轴系连接；

所述推力轴承组固定连接在所述开孔圆筒段上，所述开孔圆筒段与所述传动系统的轴套管螺纹连接；

所述推扭力传感器的两端分别与所述输入轴和所述桨轴固定连接，所述推扭力传感器的信号输入线从所述输入轴的空心部分穿出后，经所述滑环转接后从所述密封环穿出并与所述水密接线盒内的信号输出线连接；

所述桨轴的末端通过所述末端密封套内的水润滑轴承支撑；

所述收缩段通过螺纹分别与所述推力轴承组和所述末端密封套连接；

所述推扭力传感器所在空间是水密的，与大气连通，通过所述密封环、所述末端密封套和O型圈进行密封。

其进一步的技术方案为：所述传动系统由传动电机、编码器、滚动轴承、安装板、弹性联轴器、密封盒、轴套管、空心主轴和滑动轴承组成；

所述空心主轴通过所述弹性联轴器和所述传动电机连接，依靠所述轴套管内的滑动轴承支撑，所述安装板与所述筒体直接相连；

所述空心主轴由空心轴段和轴接头组成，所述轴接头和所述空心轴段通过锥面连接，所述轴接头的锥面上开有注油孔和油槽。

其进一步的技术方案为：所述单臂支撑架由半圆柱体和一根翼型柱体焊接而成，所述翼型柱体的横截面为翼型，所述翼型柱体上开设有贯穿出线孔；

所述双臂支撑架由半圆柱体和两根所述翼型柱体焊接而成；

所述双臂支撑架和所述单臂支撑架通过螺钉连接，三根所述翼型柱体互为120°夹角。

其进一步的技术方案为：所述水密接线盒通过橡胶垫和盖板压紧密封，所述水密接线盒的两端装有软管接插件，所述水密接线盒通过螺钉固定连接在所述单臂支撑架的半圆柱体上。

其进一步的技术方案为：所述开孔圆筒段的侧面开设有流水孔；

所述输入轴的圆柱面上对称开有2个出线孔。

其进一步的技术方案为：所述密封环的出轴采用两道骨架油封对称密封，中间留有储油空间，外圆柱面采用O型圈径向密封，侧面装有软管接插件。

其进一步的技术方案为：所述推扭力传感器为机械分离式应变式传感器，由法兰、金属弹性薄片、扭矩测量元件和推力测量元件组成；

所述推力测量元件与所述法兰刚性连接，所述扭矩测量元件通过所述金属弹性薄片与所述法兰弹性连接。

其进一步的技术方案为：所述桨轴由法兰轴、锥轴、键和螺杆组成。

其进一步的技术方案为：所述末端密封套与所述收缩段通过螺纹连接，在所述收缩段的导向圆柱端面上开有O型圈槽；

所述末端密封套的出轴采用一对背对背安装骨架油封进行密封，中间装有含油轴承。

其进一步的技术方案为：所述水密接线盒、所述密封环和所述单臂支撑架上的软管通过接插件相互连通，保持所述推扭力传感器所在的密封腔与大气连通。

本发明的有益技术效果是：

通过使用包括动系统、单臂支撑架、双臂支撑架、水密接线盒、开孔圆筒段、联轴器、密封环、滑环、输入轴、推力轴承组、收缩段、推扭力传感器、桨轴以及末端密封套的空泡水筒螺旋桨动力仪，由于传送系统通过单臂支撑架和双臂支撑架固定在筒体上，可以避免温差变化引起的应力破坏，以及避免筒体热胀冷缩或地基沉降引起的传动轴系不同心，另外，整体支撑架采用单臂支撑架和双臂支撑架三点支撑，与外接动力仪的单剑支撑相比支撑剑杆的翼型小，且支撑方向远离螺旋桨，因此对螺旋桨来流的干扰小，另外推扭力传感器所测分量之间相互干扰小，桨轴拆卸方便，可以满足不同螺旋桨的试验需求。

附图说明

图1是本发明提供的一种空泡水筒用螺旋桨动力仪的示意图。

图2是本发明提供的另一种空泡水筒用螺旋桨动力仪的示意图。

图3是本发明提供的一种传动系统的结构示意图。

图4是本发明提供的一种空心主轴的结构示意图。

图5是本发明提供的一种单臂支撑架和双臂支撑架的安装示意图。

图6是本发明提供的一种水密接线盒的结构示意图。

图7是本发明提供的一种密封环的结构示意图。

图8是本发明提供的一种桨轴的结构示意图。

图9是本发明提供的一种推扭力传感器的结构示意图。

图10是本发明提供的一种末端密封套的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

图1和图2是本发明提供的空泡水筒用螺旋桨动力仪的示意图，结合参考图1和图2，该动力仪包括传动系统1、单臂支撑架2、双臂支撑架3、水密接线盒4、开孔圆筒段5、联轴器6、密封环7、滑环8、输入轴9、推力轴承组10、收缩段11、推扭力传感器12、桨轴13以及末端密封套14。

传动系统1通过单臂支撑架2和双臂支撑架3固定在筒体上。

可选的，传动系统1通过单臂支撑架2和双臂支撑架3以哈夫形式固定在筒体上。

输入轴9安装在推力轴承组10内，通过联轴器6与传动系统1的轴系连接。

推力轴承组10固定连接在开孔圆筒段5上，开孔圆筒段5与传动系统1的轴套管螺纹连接。

可选的，推力轴承组10通过螺钉固定连接上开孔圆筒段5上。

推扭力传感器12的两端分别与输入轴9和桨轴13固定连接，推扭力传感器12的信号输入线从输入轴9的空心部分穿出后，经滑环8转接后从密封环7穿出并与水密接线盒4内的信号输出线连接。

信号输出线经单臂支撑架2出线孔穿出筒外。

可选的，推扭力传感器12的两端通过螺钉分别与输入轴9和桨轴13固定连接。

可选的，信号输入线与信号输出线通过接插件连接。

桨轴13的末端通过末端密封套14内的水润滑轴承支撑。

收缩段11通过螺纹分别与推力轴承组10和末端密封套14连接。

推扭力传感器11所在空间是水密的，与大气连通，通过密封环7、末端密封套14和O型圈进行密封。

传动系统1通过联轴器6直接驱动输入轴9，从而带动桨轴13转动。输入轴9和桨轴13之间安装有推扭力传感器12。传动系统1的一端浮托在筒体上，可轴向自由窜动，另一端通过单臂支撑架2和双臂支撑架3以哈夫形式固定在筒体上。桨轴13的末端通过末端密封套14内的含油轴承支撑。

本发明的密封分为两部分，第一部分为结构上的密封，通过密封环7和末端密封套14上的骨架油封实现出轴的动密封，通过开孔圆筒段5、收缩段11和推力轴承组10之间的O型圈实现静密封；第二部分为信号线的密封，密封环7和水密接线盒4上都安装有软管接插件，信号线全称都穿在软管内，即可实现信号线的密封，也可保证推扭力传感器12所在密封空间与外界大气连通。

可选的，结合参考图3，传动系统1由传动电机101、编码器102、滚动轴承103、安装板105、弹性联轴器104、密封盒106、轴套管107、空心主轴108和滑动轴承109组成；空心主轴108通过弹性联轴器104和传动电机101柔性连接，依靠轴套管107内的至少一组滑动轴承109支撑，安装板105与筒体通过型材焊接直接相连，避免筒体热胀冷缩或地基沉降引起的传动轴系不同心。

轴套管107一端通过单臂支撑架2和双臂支撑架3固定在筒体上，另一端浮托在筒体上，可以避免温差变化引起的应力破坏。

结合参考图4，空心主轴108由空心轴段和轴接头组成，轴接头和空心轴段通过锥面连接，轴接头的锥面上开有注油孔和油槽。轴接头两端锥度为1:50，靠摩擦力传递扭矩，并开有注油孔和油槽，可采用油压设备对轴系拆卸，在两个注油孔对称面同时开有相应的不穿透的配重孔，提高动平衡性能。

可选的，单臂支撑架2由半圆柱体和一根翼型柱体焊接而成，翼型柱体的横截面为翼型，翼型柱体上开设有贯穿出线孔。双臂支撑架3由半圆柱体和两根翼型柱体焊接而成。双臂支撑架3和单臂支撑架2通过螺钉连接，三根翼型柱体互为120°夹角。

结合参考图5，单臂支撑架2由半圆柱体和横截面为翼型的剑杆焊接而成，这里的横截面为翼型的剑杆即翼型柱体或翼型剑杆，在翼型剑杆上开有贯穿出线孔，双臂支撑架3由半圆柱体和两根横截面为翼型的剑杆焊接而成，双臂支撑架3和单臂支撑架2通过螺钉连接，三根翼型剑杆互为120°夹角，与轴线成60°夹角，方向与来流方向相反，整体支撑架采用3点支撑，与现有的外接动力仪中的单剑支撑相比，支撑剑杆翼型小，且支撑方向远离螺旋桨，因此对螺旋桨来流干扰小。

可选的，水密接线盒4通过橡胶和盖板压紧密封，水密接线盒4的两端装有软管接插件，水密接线盒4通过螺钉固定连接在单臂支撑架2的半圆柱体上。

结合参考图6，水密接线盒4由密封盒主体402和盖板404组成，密封盒主体402内有空腔，可存放信号线焊接接头，中间装有橡胶垫403，靠螺钉压紧实现端面密封。两端装有第一软管接插件401和第二软管接插件405，信号线可以从软管中穿出，实现对信号线的密封。水密接线盒4通过螺钉固定连接上单臂支撑架2的半圆柱体上，并且保持整体线型光顺。

可选的，结合参考图7，密封环7的出轴采用两道背对背安装的骨架油封705对称密封，中间留有储油空间，增加油封的使用寿命，密封套702的外圆柱面采用O型圈703径向密封，同时在非密封侧开有注油孔，注油后可用紧定螺钉涂螺纹密封胶进行密封，侧面装有软管接插件701，该软管接插件701为软管直角接插件。

可选的，开孔圆筒段5的侧面开设有流水孔；输入轴9的圆柱面上对称开有2个出线孔。

可选的，输入轴9为部分空心轴，圆柱面上开有对称的两个出线孔，这样输入轴9的动平衡较好。

可选的，结合参考图8，桨轴13由法兰1301、锥轴1303、键1302和螺杆1304组成。法兰1301和锥轴1303之间通过两个键1302传递扭矩，通过锥面传递推力，同时保证同心度。螺杆1304并紧后可承受螺旋桨拉力。采用双键结构动平衡性能好，这种桨轴形式拆装方便，可替换锥轴1303来满足不同桨的试验需求。

可选的，结合参考图9，推扭力传感器12为机械分离式应变式传感器，由法兰1204、金属弹性薄片1203、扭矩测量元件1201和推力测量元件1202组成；推力测量元件1202与法兰1204刚性连接，扭矩测量元件1201通过金属弹性薄片1203与法兰1204弹性连接。推力测量元件1202处于扭矩测量元件1201中间，且两头均为细杆结构，这种结构保证推力测量元件1202承受很小扭矩，减少扭矩对推力测量的干扰。由于金属弹性薄片1203的存在，只有很少一部分推力由扭矩测量元件1201承担，因此推力对扭矩测量的干扰很小。

可选的，结合参考图10，末端密封套14与收缩段11通过螺纹连接，在螺纹前设计有圆柱导向结构，提高出轴的同心度，在收缩段11的导向圆柱端面上开有O型圈槽，采用O型圈槽径向密封；末端密封套14的出轴采用一对背对背安装骨架油封1402进行密封，中间装有含油轴承1403。

可选的，水密接线盒4、密封环7和单臂支撑架2上的软管通过接插件相互连通，保持推扭力传感器12所在的密封腔与大气连通。

以上所述的仅是本发明的优先实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种空泡水筒用螺旋桨动力仪，其特征在于，所述动力仪包括：传动系统、单臂支撑架、双臂支撑架、水密接线盒、开孔圆筒段、联轴器、密封环、滑环、输入轴、推力轴承组、收缩段、推扭力传感器、桨轴以及末端密封套；

所述传动系统通过所述单臂支撑架和所述双臂支撑架固定在筒体上；

所述输入轴安装在所述推力轴承组内，通过所述联轴器与所述传动系统的轴系连接；

所述推力轴承组固定连接在所述开孔圆筒段上，所述开孔圆筒段与所述传动系统的轴套管螺纹连接；

所述推扭力传感器的两端分别与所述输入轴和所述桨轴固定连接，所述推扭力传感器的信号输入线从所述输入轴的空心部分穿出后，经所述滑环转接后从所述密封环穿出并与所述水密接线盒内的信号输出线连接；

所述桨轴的末端通过所述末端密封套内的水润滑轴承支撑；

所述收缩段通过螺纹分别与所述推力轴承组和所述末端密封套连接；

所述推扭力传感器所在空间是水密的，与大气连通，通过所述密封环、所述末端密封套和O型圈进行密封；

其中，所述水密接线盒、所述密封环和所述单臂支撑架上的软管通过接插件相互连通，保持所述推扭力传感器所在的密封腔与大气连通。

2.根据权利要求1所述的动力仪，其特征在于，所述传动系统由传动电机、编码器、滚动轴承、安装板、弹性联轴器、密封盒、轴套管、空心主轴和滑动轴承组成；

所述空心主轴通过所述弹性联轴器和所述传动电机连接，依靠所述轴套管内的滑动轴承支撑，所述安装板与所述筒体直接相连；

所述空心主轴由空心轴段和轴接头组成，所述轴接头和所述空心轴段通过锥面连接，所述轴接头的锥面上开有注油孔和油槽。

3.根据权利要求1所述的动力仪，其特征在于，所述单臂支撑架由半圆柱体和一根翼型柱体焊接而成，所述翼型柱体的横截面为翼型，所述翼型柱体上开设有贯穿出线孔；

所述双臂支撑架由半圆柱体和两根所述翼型柱体焊接而成；

所述双臂支撑架和所述单臂支撑架通过螺钉连接，三根所述翼型柱体互为120°夹角。

4.根据权利要求1所述的动力仪，其特征在于，所述水密接线盒通过橡胶垫和盖板压紧密封，所述水密接线盒的两端装有软管接插件，所述水密接线盒通过螺钉固定连接在所述单臂支撑架的半圆柱体上。

5.根据权利要求1所述的动力仪，其特征在于，所述开孔圆筒段的侧面开设有流水孔；

所述输入轴的圆柱面上对称开有2个出线孔。

6.根据权利要求1所述的动力仪，其特征在于，所述密封环的出轴采用两道骨架油封对称密封，中间留有储油空间，外圆柱面采用O型圈径向密封，侧面装有软管接插件。

7.根据权利要求1所述的动力仪，其特征在于，所述推扭力传感器为机械分离式应变式传感器，由法兰、金属弹性薄片、扭矩测量元件和推力测量元件组成；

所述推力测量元件与所述法兰刚性连接，所述扭矩测量元件通过所述金属弹性薄片与所述法兰弹性连接。

8.根据权利要求1所述的动力仪，其特征在于，所述桨轴由法兰轴、锥轴、键和螺杆组成。

9.根据权利要求1所述的动力仪，其特征在于，所述末端密封套与所述收缩段通过螺纹连接，在所述收缩段的导向圆柱端面上开有O型圈槽；

所述末端密封套的出轴采用一对背对背安装骨架油封进行密封，中间装有含油轴承。