CN109060358B - 舷外机综合性能试验台架、对中方法及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了舷外机综合性能试验台架、对中方法及试验方法，它解决了现有技术中螺旋桨输出轴容易断裂、对中难度大的问题，具有能准确模拟舷外机的真实工作水环境、能降低螺旋桨输出轴疲劳断裂风险的有益效果，其方案如下：舷外机综合性能试验台架，包括用于模拟舷外机工作水环境的内水箱，内水箱设于外水箱内且突出外水箱设置，且内水箱设置与外水箱相通的出水口，内水箱内能够设置舷外机，舷外机与固定架连接，舷外机螺旋桨的输出轴与动力传动轴连接，动力传动轴穿过内水箱与测功机连接。

Description

舷外机综合性能试验台架、对中方法及试验方法

技术领域

本发明涉及舷外机技术领域，特别是涉及舷外机综合性能试验台架、对中方法及试验方法。

背景技术

舷外机发动机(主机)与陆用发动机使用工况不同，舷外机发动机(主机)主要使用发动机的推进特性，考核舷外机性能需要施加的负载根据匹配的螺旋桨定，陆用发动机性能考核主要为外特性；舷外机发动机(主机)布置方式有竖轴放置和水平放置，且考核舷外机性能需要以整机(舷外机发动机与下装装配)形式测试螺旋桨输出轴功率，舷外机发动机(主机)工作环境、工作方式、评价整机性能待测指标测试方式决定现有的发动机实验台架难以对其作出详细测试。

舷外机运行时冷却系统供水水泵存在于下装内，自来水接入式测试法无法模拟舷外机的真实工作水环境，无法对舷外机冷却系统进行分析评价，不能对减速箱部分充分冷却，需要能准确模拟舷外机的真实工作水环境的试验台架。

水箱测试法难点在于密封，接触式密封增加了螺旋桨输出轴端到测功机端功率损失，传动轴受水箱限位，增加了对中难度，螺旋桨输出轴在台架上极易因对中不佳而受弯扭组合应力疲劳断裂，需要提出能提高试验台架的可靠性、可用性的技术方案。

试验过程中发现，舷外机下装减速箱在启动及高速高负荷下摆动剧烈，舷外机性能测试时螺旋桨输出轴因受交变应力增加了其疲劳断裂的风险，需要提高试验台架的可靠性、可用性。

螺旋桨输出轴利用外花键经中间传动系统将动力传递至测功机端，为便于拆装传动轴内花键与螺旋桨输出轴外花键配合方式为间隙配合，配合间隙在一定程度上增加了螺旋桨输出轴疲劳断裂的风险，需要能提高试验台架的可靠性、可用性的技术方案。

目前舷外机试验台发展很不成熟，测试项目单一，测试结果准确度、可靠性差，难以为舷外机作出整机综合性能评价，难以为舷外机综合性能提升提出具体指导方向，难以依据现有测试结果及测试方法出台具体的行业标准，有必要发明一种舷外机综合性能试验台架，解决上述问题。

因此，需要对舷外机综合性能试验台架进行新的研究设计。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了舷外机综合性能试验台架，可对舷外机减速箱充分冷却，解决了因密封不佳漏水的问题，解决了因传动轴受水箱限位对中难度大的问题。

舷外机综合性能试验台架的具体方案如下：

舷外机综合性能试验台架，包括用于模拟舷外机工作水环境的内水箱，内水箱设于外水箱内且突出外水箱设置，且内水箱设置与外水箱相通的出水口，内水箱内能够设置舷外机，舷外机与固定架连接，舷外机螺旋桨的输出轴与动力传动轴连接，动力传动轴穿过内水箱与测功机连接。

上述的测试装置，通过内外水箱的设置，能准确模拟舷外机的真实工作水环境，可对舷外机减速箱(安装于舷外机的下方)充分冷却，提高测试精度，而且整个台架通过固定架设置舷外机，可实现不同尺寸舷外机的性能测试。

进一步地，所述内水箱设置进水口，内水箱内设置水位传感器，进水口处设置进水阀门，能够保证内水箱内水位稳定，水位传感器将检测到信号传送给控制器，由控制器控制进水阀门的开闭或开闭大小，控制器为PLC控制器。

进一步地，所述螺旋桨的输出轴动力传动轴在内水箱与外水箱之间设置密封机构，密封机构包括环向安装于动力传动轴内水箱外的甩水盘，动力传动轴与内水箱之间有间隙形成所述的出水口，甩水盘外动力传动轴一侧安装与内水箱连接的挡水罩壳，另一侧安装挡水板，且挡水板设于所述外水箱内侧，动力传动轴高于外水箱设置，挡水板、挡水罩壳均与动力传动轴设有间隙。

通过密封机构的设置，防止冷却水流出到实验室地面，内水箱内水通过内水箱与动力传动轴之间的间隙，在甩水盘的带动下快速流动，通过挡水板和挡水罩壳的设置，避免水被甩出，挡水罩壳的纵向截面为L型，甩水盘被挡水罩部分包围，且甩水盘端部弯折以进一步限制水流，非接触式密封机构减小了从螺旋桨输出轴到测功机段功率损失，降低对中难度。

进一步地，所述固定架设置用于挂接所述舷外机的舷外机挂板，舷外机挂板高度可调，且所述内水箱设于固定架内侧。

所述固定架包括若干围绕所述外水箱设置的支撑座，支撑座内设置丝杠，丝杠设置滑块，滑块与舷外机挂板连接，舷外机挂板包括设于所述内水箱上方的竖板和设于竖板两侧的侧板，侧板与滑块连接，通过丝杠旋转，带动滑块的升降动作，从而带动舷外机挂板的升降。通过高度可调的支撑座设置，可方便测功机与动力传动轴的对中设置。

进一步地，所述外水箱设置与实验室水循环系统相连通的出水口；实验室水循环系统以水塔作为水源，水泵供水使水箱内冷却水动态循环，保证水箱内水温度稳定。

或者，所述内水箱底部设置排水口，排水口处设置放水组件；

或者，所述放水组件包括安装于出水口的放水塞，放水塞与拉杆连接，拉杆通过框形架支撑，拉杆套有通过框形架和防水塞限位的弹簧。

进一步地，所述固定台表面设置舷外机减速箱柔性限位组件；

或者，舷外机减速箱柔性限位组件包括支撑于内水箱的两组柔性限位组件支架，柔性限位组件支架相对于内水箱的位置可调，柔性限位组件支架内侧设置夹子固定板，夹子固定板一侧设置减速箱限位夹子；通过两组减速箱限位夹子相对设置用于支撑减速箱。

或者，减速箱限位夹子采用弹性材料，具有吸能能力，且减速箱限位夹子内侧曲面设置，内水箱顶部设置内水箱支撑用于安装柔性限位组件支架，该支架与内水箱支撑设置多个螺栓孔，实现减速箱限位夹子支架可沿螺旋桨输出轴轴线前后移动，实现减速箱限位夹子可沿螺旋桨输出轴径向移动，满足不同型号舷外机夹装要求，而且解决了舷外机下装减速箱因无限位在启动及高速高负荷下摆动剧烈的问题。

进一步地，所述内水箱柔性限位组件支架通过支撑架支撑于内水箱，夹子固定板高于内水箱设置。

进一步地，所述螺旋桨的输出轴通过内花键套和转接法兰与动力传动轴连接，动力传动轴通过双节可伸缩万向节、连接法兰与所述的测功机连接；

进一步地，内花键套呈阶梯状，内花键套通过沉头螺钉与螺旋桨输出轴连接，内花键套两侧设置开口槽用于降低螺旋桨输出轴的振动，内花键套的纵向方向通过连接螺栓进行连接，双节可伸缩式万向节，能够降低螺旋桨输出轴与测功机对中要求，提高装配便捷性。

螺旋桨的输出轴为花键，利用螺栓预紧力紧固内花键套轴向预留的缝隙，使内花键套与螺旋桨输出轴配合紧密，使用沉孔螺栓并攻丝处理，避免螺栓对内水箱内水产生搅拌，减小螺旋桨输出轴高速旋转时功率损失，并使拆装更方便，将内花键套设置开口槽，并用螺栓预紧，解决了舷外机在台架上高速高负荷运行时因内花键传动零件存在配合间隙产生振动引起螺旋桨输出轴疲劳断裂的问题，增加了传动机构的可靠性。

为了克服现有技术的不足，本发明还提供了舷外机综合性能试验台架对中方法，提供至少两个百分表，其中百分表测量圆柱面为螺旋桨输出轴与测功机连接端，将两个百分表的表架安装于测功机端，双表分别测量动力传动轴端面、圆柱面，测出两轴具体偏差，通过调整舷外机的高度调整偏差参数，具体调整支撑座内滑块的高度，从而升高或降低舷外机挂板的高度，进而对舷外机进行调整。

此外，本发明还提供了舷外机综合性能试验方法，采用所述的舷外机综合性能试验台架，将检测设备与需要检测的对象进行分别连接，实现进气状态、润滑系统、燃油消耗、冷却性能等性能检测。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明通过内外水箱的设置，可以准确模拟舷外机的真实工作水环境，可对舷外机减速箱充分冷却，而且通过密封机构的设置解决了因密封不佳漏水的问题，解决了因传动轴受水箱限位对中难度大的问题，降低了因传动轴受水箱限位在工况考核时螺旋桨输出轴疲劳断裂的风险。

2)本发明通过舷外机减速箱柔性限位组件的设置，可以满足不同型号舷外机减速箱夹装要求，解决了舷外机下装减速箱因无限位在启动及高速高负荷下摆动剧烈的问题。

4)本发明整体结构的设置，可对舷外机各方面性能作出测试分析评价，测试结果准确度、可靠性高，可以为舷外机综合性能提升提出具体指导方向，有助于为出台行业标准提供测试平台支持。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明实施例舷外机综合性能试验台架结构示意图；

图2为本发明实施例舷外机综合性能试验台架结构侧视图；

图3为本发明实施例舷外机综合性能试验台架结构俯视图；

图4为本发明实施例水箱非接触式密封机构结构示意图；

图5为本发明实施例舷外机减速箱柔性限位组件结构示意图；

图6为本发明实施例舷外机螺旋桨输出轴至测功机动力传动机构示意图；

图7为本发明实施例舷外机螺旋桨输出轴内花键套结构示意图；

图8为本发明放水组件的结构示意图；

附图中各部件的标记如下：1、测功机；2、连接法兰；3、双节可伸缩式万向节；4、内水箱；5、舷外机挂板；6、支撑座；7、外水箱；8、外水箱出水口；9、动力传动轴；10、转接法兰；11、内花键套；12、挡水罩壳；13、减速箱柔性限位组件支架；14、夹子固定板；15、减速箱限位夹子；16、放水组件；17、挡水板；18、甩水盘；19、进水阀门；20、限位夹子调整螺杆；21、放水塞；22、弹簧；23、拉杆；24、框形架。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了舷外机综合性能试验台架。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，舷外机综合性能试验台架，包括水箱组件，舷外机下装减速箱柔性限位组件；舷外机固定架；螺旋桨输出端至测功机输入端的传动机构；电涡流测功机或电力测功机。

台架使用水箱模拟舷外机实际使用环境，水箱组件包括内水箱4、外水箱7、放水组件16，螺旋桨输出轴动力传动轴9穿过内水箱4，且与内水箱无接触；舷外机冷却系统进水环境与实际使用环境相同。

密封机构设计为非接触式密封，包括挡水罩壳12、挡水板17，甩水盘18，螺旋桨输出轴动力传动轴9与内水箱4之间设计间隙，该流通面积远小于外水箱出水口8流通面积，水箱动态出水、动态补水，水箱内水位可控，挡水板、挡水罩壳防止水流飞溅，甩水盘18固定在螺旋桨输出轴传动轴9上加速水流入外水箱7，密封机构防止冷却水流出到实验室地面，螺旋桨输出轴动力传动轴9与内水箱4非接触，减小从螺旋桨输出轴到测功机段功率损失，降低对中难度。

设于内水箱排水口的放水组件16，放水组件包括安装于出水口的放水塞21，放水塞21与拉杆23连接，拉杆21通过框形架24支撑，框形架底部与内水箱固连，拉杆23套有通过框形架24和防水塞21限位的弹簧22，弹簧22与放水塞21连接，当防水塞21塞入内水箱排水口处时，弹簧处于常态，提升拉杆23，弹簧压缩，防水塞脱出内水箱排水口。

舷外机通过舷外机挂板5固定于支撑座6，将舷外机固定于挂板5，挂板5支撑于内水箱顶部上方，通过调整支撑座位置、高低，使舷外机螺旋桨输出轴经动力传动轴与测功机实现对中。

螺旋桨输出端至测功机输入端传动机构包括：螺旋桨输出轴内花键套11，动力传动轴9、连接轴10、双节可伸缩万向节3、连接法兰2，其中：

内花键套11利用螺栓预紧力紧固内花键套轴向预留的缝隙，使内花键套与螺旋桨输出轴配合紧密。该花键套使用沉孔螺栓并攻丝处理，减小螺旋桨输出轴高速旋转时功率损失，并使拆装更方便。

动力传动轴9穿过内水箱4及内水箱非接触式密封机构，用键连接方式连接螺旋桨输出轴内花键套机构与双节可伸缩万向节3，并提供甩水盘18安装位置。

双节可伸缩式万向节3，降低螺旋桨输出轴与测功机对中要求，提高装配便捷性。连接法兰2连接双节可伸缩式万向节与测功机。

其中，对中方法，具体实施如下：采用两个百分表，百分表测量圆柱面为螺旋桨输出轴动力传动轴9与连接法兰2，将双表表架至于测功机端，双表分别测量动力传动轴端面、圆柱面，可测出两轴轴向、径向具体偏差，通过调整支撑座调整偏差参数。

舷外机综合性能试验台架中舷外机下装减速箱柔性限位组件，包括减速箱柔性限位组件支架13、夹子固定板14、减速箱限位夹子15，该支架与内水箱支撑设置多个螺栓孔，内水箱支撑固定于内水箱内实现减速箱限位夹子支架可沿螺旋桨输出轴轴线前后移动，实现减速箱限位夹子可沿螺旋桨输出轴径向移动，如图6所示，该附图中为了明确表示，特隐藏了内水箱的上半段。

减速箱柔性限位组件支架13安装在内水箱支撑，沿槽口前后位置可调。减速箱限位夹子15固定在夹子固定板14，夹子固定板通过限位夹子调整螺杆20与柔性限位组件支架13连接，可调整夹子固定板14与柔性限位组件支架13的距离，夹子采用尼龙材料有一定的缓冲作用同时强度满足要求，夹子按照设计曲面制作成型，可适应不同型号的舷外机下装减速箱；减速箱限位夹子组件可在丝杠作用下左右移动，由此实现减速箱柔性限位组件前后左右可调，灵活的适应各种机型。

舷外机综合性能试验台架的可靠性对动力性能测试的顺利进行起到重要作用，其中水箱组件模拟舷外机真实工作水环境，非接触式密封装置解决密封问题的同时，降低了对中难度，且非接触式密封动力传动轴与水箱无接触，降低了从螺旋桨输出端到测功机端的功率损失，减小了系统误差，提高了测试准确度；其中水箱组件中减速箱柔性限位组件对舷外机下装减速箱限位，解决了舷外机启动及高速高负荷运行时下装摆动剧烈的问题，提高了台架的稳定性、可靠性，为舷外机整机在台架上进行耐久试验考核提供了条件。

此外，本发明还提供了舷外机综合性能试验方法，采用所述的舷外机综合性能试验台架，将检测设备与需要检测的对象进行分别连接，实现进气状态、润滑系统、燃油消耗、冷却性能等性能检测，均为现有技术，不再赘述。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.舷外机综合性能试验台架，其特征在于，包括用于模拟舷外机工作水环境的内水箱，内水箱设于外水箱内且突出外水箱设置，且内水箱设置与外水箱相通的出水口，内水箱内能够设置舷外机，舷外机与固定架连接，内水箱内安装舷外机减速箱柔性限位组件，舷外机螺旋桨的输出轴与动力传动轴连接，动力传动轴穿过内水箱与测功机连接；

所述螺旋桨的输出轴动力传动轴在内水箱与外水箱之间设置密封机构，所述密封机构设计为非接触式密封机构，包括环向安装于动力传动轴内水箱外的甩水盘，动力传动轴与内水箱之间有间隙形成所述的出水口，甩水盘外动力传动轴一侧安装与内水箱连接的挡水罩壳，另一侧安装挡水板，且挡水板设于所述外水箱内侧，挡水板、挡水罩壳均与动力传动轴设有间隙。

2.根据权利要求1所述的舷外机综合性能试验台架，其特征在于，所述内水箱设置进水口，内水箱内设置水位传感器，进水口处设置进水阀门。

3.根据权利要求2所述的舷外机综合性能试验台架，其特征在于，所述固定架设置用于挂接所述舷外机的舷外机挂板，舷外机挂板高度可调，且所述内水箱设于固定架内侧。

4.根据权利要求1所述的舷外机综合性能试验台架，其特征在于，所述外水箱设置与实验室水循环系统相连通的出水口；

或者，所述内水箱底部设置排水口，排水口处设置放水组件；

或者，所述放水组件包括安装于出水口的放水塞，放水塞与拉杆连接，拉杆通过框形架支撑，拉杆套有通过框形架和防水塞限位的弹簧。

5.根据权利要求1所述的舷外机综合性能试验台架，其特征在于，所述固定架包括若干围绕所述外水箱设置的支撑座，支撑座内设置丝杠，丝杠设置滑块，滑块与舷外机挂板连接，舷外机挂板包括设于所述内水箱上方的竖板和设于竖板两侧的侧板，侧板与滑块连接。

6.根据权利要求1所述的舷外机综合性能试验台架，其特征在于，所述内水箱内安装舷外机减速箱柔性限位组件；

或者，舷外机减速箱柔性限位组件包括支撑于内水箱的两组柔性限位组件支架，柔性限位组件支架相对于内水箱的位置可调，柔性限位组件支架内侧设置夹子固定板，夹子固定板一侧设置减速箱限位夹子；

或者，减速箱限位夹子采用弹性材料，且减速箱限位夹子内侧曲面设置；

所述内水箱柔性限位组件支架通过支撑架支撑于内水箱，夹子固定板高于内水箱设置。

7.根据权利要求1所述的舷外机综合性能试验台架，其特征在于，所述螺旋桨的输出轴通过内花键套和转接法兰与动力传动轴连接，动力传动轴通过双节可伸缩万向节、连接法兰与所述的测功机连接；

进一步地，内花键套呈阶梯状，内花键套通过沉头螺钉与螺旋桨输出轴连接，内花键套两侧设置开口槽用于降低螺旋桨输出轴的振动。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的舷外机综合性能试验台架对中方法，其特征在于，提供至少两个百分表，其中百分表测量圆柱面为螺旋桨输出轴与测功机连接端，将两个百分表的表架安装于测功机端，双表分别测量动力传动轴端面、圆柱面，测出两轴具体偏差，通过调整舷外机的位置调整偏差参数。

9.舷外机综合性能试验方法，其特征在于，采用权利要求1-7中任一项所述的舷外机综合性能试验台架。