CN109612557A - 一种螺旋桨质心检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺旋桨质心检测装置，属于自动检测技术领域，包括液压系统、悬浮系统、对中系统和检测系统；所述液压系统包括油箱、油管，开启油箱后，液压油经过油管流入到悬浮系统；所述悬浮系统中固定球头活塞安装在支撑轴的顶部，浮动球窝活塞套装在固定球头活塞上；所述对中系统包括悬浮筒、上自定心三爪卡盘和下自定心三爪卡盘，所述悬浮筒套装在浮动球窝活塞上，悬浮筒外圈从下往上依次套装有下自定心三爪卡盘、螺旋桨、上自定心三爪卡盘。所述检测系统包括传感器检测组件、数据处理模块和上位机。本发明方案，具有检测精度高、承载能力大、系统组成简单、可操作性强、成本低廉等特点，尤其适用于大型螺旋桨的质心检测领域。

Description

一种螺旋桨质心检测装置

技术领域

本发明属于自动检测技术领域，具体涉及大型扁平转子的质心检测领域，尤其是涉及一种螺旋桨质心检测装置。

背景技术

随着陆地资源的日益紧张，人类生存和发展将越来越多的依赖海洋，大规模、全面的开发利用海洋资源和海洋空间，发展海洋经济已经列入各个国家的发展战略。当前海洋经济总量持续快速增长，海洋新兴产业快速起步，海洋基础设施建设取得突破性进展，国际地位和影响力不断提升，国家海运能力不断提高。海洋经济的快速发展急速的催发了对于高端海洋工程装备的需求，尤其是海洋船舶。作为海上作业和运输的基本载体，海洋船舶制造业的发展直接制约着我国海洋经济的进一步提高。

螺旋桨是船舶的前进的核心动力部件，它的制造水平一直是制约我国船舶行和附加扭矩，长期以往对主轴以及轴承会形成振动损害，最终影响整个船舶动力性能。所以，针对螺旋桨的静平衡检测具有极大的实际需求和工程意义。

目前国内对于螺旋桨静平衡检测已经有了一些研究与应用。传统做法是采业发展的瓶颈。螺旋桨的制造一般要经过铸造、粗精加工、静平衡检测与打磨，其中静平衡检测是一道关键性工序。因为如果螺旋桨质心不在其回转轴线上，当其工作时必然会产生离心力用平衡轴挂重法，即不加任何固定而做到随遇平衡后，依次在各叶片叶梢上挂重，将挂了重的叶片放在水平位置上，使其静止，去掉支持后要向下转动，而挂重值不超过允许值时才认为静平衡合格。虽然此方法简单直观，但是具有明显不足：1、完全依据人工判定，主观误差大；2、心轴弯曲，滚动轴承与心轴的摩擦力都会影响检测精度；3、人力转动螺旋桨，存在安全隐患，只适用小型桨的粗略检测。针对传统方法的不足，有研究人员提出了基于天平称重原理和静压球面轴承悬浮理论的立式静平衡检测法，相关专利公开了一种检测静平衡仪，采用液压悬浮系统使螺旋桨承载在具有高压油膜的球面摆动副上，通过传感器采集螺旋桨摆动时的压力信号反映在上位机上，进而得到螺旋桨的不平衡质量。此发明中的悬浮系统采用了线密封承载能力较小，并且流量损失较大，导致系统功耗较大，资源浪费。与此同时其定心锥的配合亦是线接触，且多次拆装后容易造成磨损，导致其对中精度不高，影响最终静平衡检测精度。

因此，提供一种螺旋桨质心检测装置，能高精度的快捷方便的检测螺旋桨质心，尤其是大型螺旋桨的质心检测，是本领域技术人员值得关注的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种螺旋桨质心检测装置，综合采用机电液技术，目的在于提供一种高精度、承载能力大、系统组成简单、可操作性强、成本低廉的螺旋桨质心检测装置。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种螺旋桨质心检测装置，包括液压系统、悬浮系统、对中系统和检测系统；

所述液压系统包括油箱和油管，油箱内设置有支撑轴基座；

所述悬浮系统包括支撑轴、固定球头活塞和浮动球窝活塞；所述支撑轴的一端安装在支撑轴基座上，支撑轴的另一端安装有固定球头活塞，固定球头活塞中心开设有孔，固定球头活塞外套装有浮动球窝活塞；所述支撑轴为中空结构，支撑轴内部设置有油管，油管延伸出固定球头活塞中心开设的孔；

所述对中系统包括悬浮筒、上自定心三爪卡盘和下自定心三爪卡盘；所述悬浮筒空套在支撑轴外，且悬浮筒内侧设置有密封盖安装座；密封盖安装座上安装有密封盖；所述悬浮筒上开设有环形槽；环形槽内安装有限位挡块；所述悬浮筒外圈上从下到上设置有承载板、下自定心三爪卡盘、螺旋桨和上自定心三爪卡盘；

所述检测系统设置在油箱上，且置于承载板正下方；所述检测系统包括传感器检测组件；所述传感器检测组件包括传感器安装法兰、六角锁紧螺母、下套筒、上套筒、圆柱螺旋压缩弹簧、称重传感器和外筒；所述传感器安装法兰安装在油箱上，且与支撑轴同心设置，所述六角锁紧螺母和所述下套筒安装在传感器安装法兰的螺柱上，所述圆柱螺旋压缩弹簧套在下套筒的外圈，所述下套筒为倒T字形结构，且倒T字形结构为中空结构；所述上套筒为正T字形结构；所述下套筒内安装有上套筒的一端，上套筒的另一端上设置有称重传感器。

进一步的，所述传感器检测组件有数组，沿中心对称分布。

进一步的，所述传感器检测组件有四组。

进一步的，所述称重传感器外套装有外筒，称重传感器触点凸出与于外筒，所述外筒与下套筒螺栓连接。

进一步的，所述下套筒与上套筒滑动连接。

进一步的，所述悬浮筒的上端部安装有上端盖。

进一步的，所述检测系统还包括数据处理模块和上位机；所述上位机与数据处理模块连接；所述数据处理模块与称重传感器电连接，用来接收与处理称重传感器的信号，并传递给上位机。

进一步的，所述油箱水平放置于地上，并用地钉固定，所述油箱的内腔底面中心位置固定设置有支撑轴基座。

进一步的，所述上自定心三爪卡盘和所述下自定心三爪卡盘为中空气动型。

进一步的，所述密封盖通过螺栓固定在密封盖安装座上，密封盖与密封盖安装座之间设置有O型密封圈。

本发明的有益效果是：

(1)本发明所述的一种螺旋桨质心检测装置，当开启系统时，高压油液会将整个悬浮系统往上抬升，直至限位挡块顶开浮动球窝活塞，从而油液在浮动球窝活塞和固定球头活塞的配合球面产生泄漏，形成高压油膜，进而形成低摩擦的摆动副，螺旋桨质心的方位和偏重的大小可以根据悬浮筒的摆动检测出来。由于等压腔面积增大，承载能力也相应提高。同时因为采用了浮动球窝活塞，当载荷变大，悬浮筒往下降时，浮动球窝活塞不会跟随往下降。即只有当等压腔的油液全部排空，球面副之间的油膜才会消失。这就保证了摆动副的稳定，提高系统检测灵敏度。又因为采用了面密封，泄漏量小，系统功耗小。

(2)本发明所述的一种螺旋桨质心检测装置，通过设置不同高度的环形槽，改变限位挡块的位置，可以实现螺旋桨质心在不同高度的检测，从而提高检测精度。

(3)本发明所述的一种螺旋桨质心检测装置，采用了中空气动型的自定心三爪卡盘，可以快速精确的实现螺旋桨的对中与锁紧。

(4)本发明所述的一种螺旋桨质心检测装置，将4个称重传感器集成到一个法兰上，避免了多次拆装的误差。同时通过六角锁紧螺母与传感器安装法兰上组成的螺纹副可以调整称重传感器的高度。

(5)本发明所述的一种螺旋桨质心检测装置，检测精度高、承载能力大、系统组成简单、可操作性强、成本低廉，可广泛应用于工程实践中。

附图说明

图1为本发明主视图；

图2为本发明主剖视图；

图3为本发明中传感器组件轴侧图；

图4为本发明中传感器组件剖视图。

附图标记说明如下：

1—油箱，2—油管，3—支撑轴基座，4—支撑轴，5—承载板，6—下自定心三爪卡盘，7—螺旋桨，8—悬浮筒，9—上自定心三爪卡盘，10—限位挡块，11—浮动球窝活塞，12—固定球头活塞，13—O型密封圈，14—密封盖，15—上端盖，16—传感器安装法兰，17—六角锁紧螺母，18—下套筒，19—上套筒，20—圆柱螺旋压缩弹簧，21—称重传感器，22—外筒，23—数据处理模块，24—上位机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

一种螺旋桨质心检测装置，包括液压系统、悬浮系统、对中系统和检测系统；

所述液压系统包括油箱1和油管2，油箱1内设置有支撑轴基座3；

所述悬浮系统包括支撑轴4、固定球头活塞12和浮动球窝活塞11；所述支撑轴4的一端安装在支撑轴基座3上，支撑轴4的另一端安装有固定球头活塞12，固定球头活塞12中心开设有孔，固定球头活塞12外套装有浮动球窝活塞11；所述支撑轴4为中空结构，支撑轴4内部设置有油管2，油管2延伸出固定球头活塞12中心开设的孔；

所述对中系统包括悬浮筒8、上自定心三爪卡盘9和下自定心三爪卡盘6；所述悬浮筒8空套在支撑轴4外，且悬浮筒8内侧设置有密封盖安装座；密封盖安装座上安装有密封盖14；所述悬浮筒8上开设有环形槽；环形槽内安装有限位挡块10；所述悬浮筒8外圈上从下到上设置有承载板5、下自定心三爪卡盘6、螺旋桨7和上自定心三爪卡盘9；

所述检测系统设置在油箱1上，且置于承载板5正下方；所述检测系统包括传感器检测组件；所述传感器检测组件包括传感器安装法兰16、六角锁紧螺母17、下套筒18、上套筒19、圆柱螺旋压缩弹簧20、称重传感器21和外筒22；所述传感器安装法兰16安装在油箱1上，且与支撑轴4同心设置，所述六角锁紧螺母17和所述下套筒18安装在传感器安装法兰16的螺柱上，所述圆柱螺旋压缩弹簧20套在下套筒18的外圈，所述下套筒18为倒T字形结构，且倒T字形结构为中空结构；所述上套筒19为正T字形结构；所述下套筒18内安装有上套筒19的一端，上套筒19的另一端上设置有称重传感器21。

所述液压系统包括油箱1和油管2，所述油箱1水平放置于地上，并用地钉固定，油箱1的内腔底面中心位置焊接有支撑轴基座3。所述悬浮系统包括支撑轴4、固定球头活塞12和浮动球窝活塞11，所述固定球头活塞12安装在支撑轴4的顶部，采用螺纹连接，并且固定球头活塞12中心设置有孔，所述油管2穿过此孔，同时通孔底部与油管2密封连接。所述浮动球窝活塞11套装在固定球头活塞上12。所述对中系统包括悬浮筒8、上自定心三爪卡盘9和下自定心三爪卡盘6，所述悬浮筒8套装在浮动球窝活塞11上，顶部与上端盖15用螺纹连接，承载板5焊接在所述悬浮筒8外圈，从下往上悬浮筒8外圈依次套装有下自定心三爪卡盘6、螺旋桨7、上自定心三爪卡盘9。所述检测系统包括传感器检测组件、数据处理模块23和上位机24，所述传感器检测组件包括传感器安装法兰16、六角锁紧螺母17、下套筒18、上套筒19、圆柱螺旋压缩弹簧20、称重传感器21、外筒22，所述传感器安装法兰16安装在油箱1的顶部，且与支撑轴4同心放置，所述六角锁紧螺母17和所述下套筒18依次拧在传感器安装法兰16的螺柱上，所述圆柱螺旋压缩弹簧20套在下套筒18的外圈，所述上套筒19与下套筒18滑动连接，所述称重传感器21安装在上套筒的顶部，所述外筒22套装在称重传感器21上，并且用螺钉与下套筒18连接，所述数据处理模块23与称重传感器21电气连接。采用了中空气动型的自定心三爪卡盘，可以快速精确的实现螺旋桨的对中与锁紧。六角锁紧螺母与传感器安装法兰上组成的螺纹副可以调整称重传感器的高度。当开启系统时，高压油液会将整个悬浮系统往上抬升，直至限位挡块顶开浮动球窝活塞，从而油液在浮动球窝活塞和固定球头活塞的配合球面产生泄漏，形成高压油膜，进而形成低摩擦的摆动副，螺旋桨质心的方位和偏重的大小可以根据悬浮筒的摆动检测出来。由于等压腔面积增大，承载能力也相应提高。同时因为采用了浮动球窝活塞，当载荷变大，悬浮筒往下降时，浮动球窝活塞不会跟随往下降。即只有当等压腔的油液全部排空，球面副之间的油膜才会消失。这就保证了摆动副的稳定，提高系统检测灵敏度。又因为采用了面密封，泄漏量小，系统功耗小。

所述悬浮筒8为内部阶梯孔，且内部端面开设有密封圈安装槽，密封盖14和O型密封圈13用螺钉紧固在端面上。悬浮筒8外圈切有环形槽，限位挡块10插入在此环形槽中。同时悬浮筒8为中空结构。

本发明的具体实施步骤如下：

将下自定心三爪卡盘6、螺旋桨7和上自定心三爪卡盘9依次套装在悬浮筒8外圈，张开两个三爪卡盘的卡爪，实现螺旋桨7与悬浮筒8的同心锁紧。启动液压系统，液压油经过油管2进入到浮动球窝活塞11和固定球头活塞12上面的腔室内，在压力的作用下，悬浮筒8往上抬升，直到限位挡块10开始接触到浮动球窝活塞11，并将其往上抬升时，浮动球窝活塞11和固定球头活塞12配合面之间产生间隙，从而造成液压油的泄露，形成稳定的油膜，最终形成低摩擦的摆动副。螺旋桨7的自重由等压腔油压平衡掉，由于质心偏离轴线产生的偏重会带动悬浮筒8产生相应的摆动，通过4个与焊接在悬浮筒8外圈的承载板5接触的称重传感器21的读数，根据力矩平衡原理，可以得出质心的坐标和偏重的大小。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种螺旋桨质心检测装置，其特征在于，包括液压系统、悬浮系统、对中系统和检测系统；

所述液压系统包括油箱(1)和油管(2)，油箱(1)内设置有支撑轴基座(3)；

所述悬浮系统包括支撑轴(4)、固定球头活塞(12)和浮动球窝活塞(11)；所述支撑轴(4)的一端安装在支撑轴基座(3)上，支撑轴(4)的另一端安装有固定球头活塞(12)，固定球头活塞(12)中心开设有孔，固定球头活塞(12)外套装有浮动球窝活塞(11)；所述支撑轴(4)为中空结构，支撑轴(4)内部设置有油管(2)，油管(2)延伸出固定球头活塞(12)中心开设的孔；

所述对中系统包括悬浮筒(8)、上自定心三爪卡盘(9)和下自定心三爪卡盘(6)；所述悬浮筒(8)空套在支撑轴(4)外，且悬浮筒(8)内侧设置有密封盖安装座；密封盖安装座上安装有密封盖(14)；所述悬浮筒(8)上开设有环形槽；环形槽内安装有限位挡块(10)；所述悬浮筒(8)外圈上从下到上设置有承载板(5)、下自定心三爪卡盘(6)、螺旋桨(7)和上自定心三爪卡盘(9)；

所述检测系统设置在油箱(1)上，且置于承载板(5)正下方；所述检测系统包括传感器检测组件；所述传感器检测组件包括传感器安装法兰(16)、六角锁紧螺母(17)、下套筒(18)、上套筒(19)、圆柱螺旋压缩弹簧(20)、称重传感器(21)和外筒(22)；所述传感器安装法兰(16)安装在油箱(1)上，且与支撑轴(4)同心设置，所述六角锁紧螺母(17)和所述下套筒(18)安装在传感器安装法兰(16)的螺柱上，所述圆柱螺旋压缩弹簧(20)套在下套筒(18)的外圈，所述下套筒(18)为倒T字形结构，且倒T字形结构为中空结构；所述上套筒(19)为正T字形结构；所述下套筒(18)内安装有上套筒(19)的一端，上套筒(19)的另一端上设置有称重传感器(21)。

2.根据权利要求1所述的螺旋桨质心检测装置，其特征在于，所述传感器检测组件有数组，沿中心对称分布。

3.根据权利要求2所述的螺旋桨质心检测装置，其特征在于，所述传感器检测组件有四组。

4.根据权利要求1所述的螺旋桨质心检测装置，其特征在于，所述称重传感器(21)外套装有外筒(22)，称重传感器(21)触点凸出于外筒(22)，所述外筒(22)与下套筒(18)螺栓连接。

5.根据权利要求1所述的螺旋桨质心检测装置，其特征在于，所述下套筒(18)与上套筒(19)滑动连接。

6.根据权利要求1所述的螺旋桨质心检测装置，其特征在于，所述悬浮筒(8)的上端部安装有上端盖(15)。

7.根据权利要求1至6任一项所述的螺旋桨质心检测装置，其特征在于，所述检测系统还包括数据处理模块(23)和上位机(24)；所述上位机(24)与数据处理模块(23)连接；所述数据处理模块(23)与称重传感器(21)电连接，用来接收与处理称重传感器(21)的信号，并传递给上位机(24)。

8.根据权利要求1所述的螺旋桨质心检测装置，其特征在于，所述油箱(1)水平放置于地上，并用地钉固定，所述油箱(1)的内腔底面中心位置固定设置有支撑轴基座(3)。

9.根据权利要求1所述的螺旋桨质心检测装置，其特征在于，所述上自定心三爪卡盘(9)和所述下自定心三爪卡盘(6)为中空气动型。

10.根据权利要求1所述的螺旋桨质心检测装置，其特征在于，所述密封盖(14)通过螺栓固定在密封盖安装座上，密封盖(14)与密封盖安装座之间设置有O型密封圈(13)。