CN110779657B - 一种船用螺旋桨静平衡检测装置及偏重检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种船用螺旋桨静平衡检测装置及偏重检测方法，所述装置包括集油盘、悬浮机构、定心机构、对中检测机构、防冲击及称重机构、对中检测机构。所述悬浮机构包括承载柱、球头、悬浮球座，所述对中检测机构包括伺服电动缸、传感器底座、力传感器、V型块，所述防冲击及称重机构包括液压千斤顶、称重传感器、保护罩、阻挡环。本发明设计了一种新的对中检测机构，通过伺服电动缸将螺旋桨保持在平衡状态，采集传感器上的数据，再通过上位机计算分解得出桨叶的质偏量，具有测操作简单、智能化程度高、可靠性高等特点，同时设计了防冲击机构，极大地提高了装置的安全性。

Description

一种船用螺旋桨静平衡检测装置及偏重检测方法

技术领域

本发明属于船舶领域，涉及一种船用螺旋桨静平衡检测装置及偏重检测方法，尤其是一种具有防冲击的螺旋桨静平衡检测装置。

背景技术

船舶工业不仅为我国海军建设提供现代化的技术装备，而且为国民经济中的水运交通、海洋开发等提供必要的物质手段。作为航行动力的核心部件，船用螺旋桨是决定船舶整体性能的关键因素。螺旋桨在运转过程中时经常产生振动、噪声、使用寿命减少等现象，究其原因主要是螺旋桨桨叶存在不平衡质量引起的。所以螺旋桨静平衡对船舶性能有着重要影响。

申请号为201110057262.8的中国专利公开了一种高精度船舶螺旋桨液压静平衡仪，采用球面静压支撑形式，液压承载，将配重块与力传感器组件挂在螺旋桨叶梢处进行平衡调节，通过传感器采集压力信号进而得出螺旋桨的不平衡质量。然而这种装置操作复杂，采用配重法调平检测误差较大。

申请号为201611004285.1的中国专利公开了一种船舶螺旋桨偏重检测静平衡仪，采用液压悬浮和电控技术，当外筒悬浮后，通过传感器采集外筒受力值，用上位机分析得出偏心质量。然而这种装置存在的问题是：1)这种装置没有安全保护结构，若待检测螺旋桨某桨叶偏重过大，吊装螺旋桨时将会产生严重倾斜状况，直接冲击损毁装置。2)这种装置在悬浮过程中会使螺旋桨产生旋转现象，会使外筒与螺旋桨内孔产生晃动，增加测量误差。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术缺陷，提供一种船用螺旋桨静平衡检测装置及偏重检测方法。该装置设有安全保护结构，防止在吊装螺旋桨时对整个设备产生冲击；具有称重功能；设计新的调节平衡的结构，提高检测精度以及自动化程度。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种船用螺旋桨静平衡检测装置，包括、悬浮机构、定心机构、以及对中检测机构，其特征在于，

所述悬浮机构包括承载柱，所述承载柱固定连接在装置底座上，所述承载柱顶端与悬浮球头固定连接；悬浮球头置于悬浮球座内，且悬浮球头置与悬浮球座之间密封从而构成密封油腔；所述承载柱内设置有输油管，该输油管连接悬浮球头的通道，液压油通过输油管以及通道进入悬浮球头置与悬浮球座之间的腔体内将悬浮球座悬浮，从而抬高螺旋桨；

所述定心机构包括锥冒、芯轴、上锥块、下锥块和法兰，所述锥冒固定连接在芯轴的顶端，悬浮球座可以在芯轴内在垂直方向滑移，所述芯轴的底端固定连接法兰，所述法兰套在承载柱上，所述螺旋桨置于芯轴上；

所述对中检测机构关于法兰均匀布置，包括伺服电动缸、传感器以及V型块，所述V型块配置在所述伺服电动缸，并且V型块可以夹紧于所述法兰的外廓，所述传感器用于测量伺服电动缸的夹紧力；

当螺旋桨置于静平衡检测装置后，所述悬浮机构带动所述螺旋桨上移一端距离，检测机构启动并将倾斜的螺旋桨对正，所述传感器将数据上传以计算桨叶的偏重以及位置。

进一步的，还包括下锥块，所述下锥块套在芯轴上，并且下锥块置于法兰之上，法兰轴肩处与下锥块的下端面平面贴合；所述螺旋桨置于下锥块上的外锥面上。

进一步的，还包括上锥块，所述上锥块置于加载在下锥块的螺旋桨的顶端，上锥块的外锥面插入螺旋桨中心孔内，所述上锥块与下锥块的外锥面利于芯轴与螺旋桨实现自动对中。

进一步的，下锥块和上锥块与芯轴外径间隙配合。

进一步的，所述对中检测机构的组件数量为3，且关于所述法兰呈120度分布。

进一步的，所述对中检测机构还包括圆形推力头和锥形球座，所述圆形推力头固定在伺服电动缸的输出杆，而锥形球座与连接杆通过螺纹连接。

进一步的，还包括防冲击机构，所述防冲击机构包括阻挡环，所述阻挡环的外轮廓设有开孔，所述V型块能够穿过该开孔与法兰接触；

进一步的，还包括称重机构，所述称重机构设置在阻挡环的保护罩内，所述称重机构包括称液压千斤顶，所述液压千斤顶通过底座固定在阻挡环内，以及液压千斤顶，液压千斤顶输出端固定连接称重传感器，该称重传感器用于测量螺旋桨重量。

进一步的，其特征在于所述称重机构组件数量为3，且呈120度分布。

一种通过装置测量螺旋桨偏重的方法，其特征在于，包括以下步骤，

S1，启动对中检测机构，当V型块刚与法兰外壁接触时，伺服电动缸停止工作，记录伺服电动缸的推程，伺服电动缸执行复位动作；

S2，将下锥块的大端面朝下放置，将螺旋桨螺旋桨放置于下锥块上，并且安装上锥块；

S3，启动液压千斤顶，抬升称重传感器与法兰，计算出螺旋桨的质量；液压千斤顶缓慢复位，复位后螺旋桨与定心机构的重量仍由三个称重机构的保护罩承担；

S4，启动液压悬浮机构，液压油通过输油管以及通道进入悬浮球头置与悬浮球座之间的腔体内将悬浮球座悬浮，悬浮球座顶升锥冒后带动螺旋桨上浮一定高度，由于螺旋桨桨叶存在质量不均匀，导致法兰发生倾斜；

S5，启动对中检测机构的三个伺服电动缸，伺服电动缸末端的V型块将法兰推动至水平状态，用倾角传感器判断螺旋桨及芯轴是否处于竖直状态；若不处于竖直状态，启动补偿程序；若处于竖直状态，伺服电动缸停止工作，上位机读取力传感器的数据，分析计算出桨叶的偏重大小及位置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)由于螺旋桨的质量太大，在吊装螺旋桨时会对整个检测装置产生很大的冲击，所以本发明设计了三个称重装置，三个保护罩可以起到缓冲保护作用，同时，在未启动悬浮机构时，螺旋桨及定心机构的质量均由三个保护罩承担，减缓了悬浮球头的磨损以及承载柱的压力。

2)由于螺旋桨在悬浮后因桨叶的存在不平衡质量而产生偏摆现象，所以本发明设计了一个阻挡环，对v型块和传感器起到保护作用，避免产生刚性碰撞。同时兼有收集液压油的功能。

3)本发明所述的对中检测机构，采用三组推动装置，实现了螺旋桨与芯轴的竖直平衡，用力传感器采集的到数据分析计算出不平衡质量，具有检测精度高、承载能力大、操作性强等特点。

4)本发明所述的对中检测机构中，在推杆末端采用V型块，可以防止螺旋桨悬浮后发生旋转。

5)本发明所述的对中检测机构中，在伺服电动缸与连杆之间设计了圆形推力头与锥形球座，可以避免装置前端因安装误差发生刚性变形对于连接处产生影响。

附图说明

图1为船用螺旋桨静平衡检测装置的立体结构图

图2为船用螺旋桨静平衡检测装置的主视图；

图3显示图2船用螺旋桨静平衡检测装置的A-A剖视图；

图4显示图3中对中检测机构的立体结构图；

图5为图2中A部分对中检测机构的放大图；

图6为防冲击及称重机构的细节图；

图7为防冲击及称重机构的俯视图；

图8为图5中对中检测机构的执行部件的细节图。

图中附图标记说明：

1-锥冒，2-悬浮球座，3-悬浮球头，4-芯轴，5-承载柱，6-上锥块，7-输油管，8-螺旋桨，9-下锥块，10-装置底座，11-阻挡环，12-称重机构，13-法兰，A-对中检测机构，14-V型块，15-力传感器(1-传感器，2-传感器底座)，16-刚性柱，17-连接支架，18-连接杆，19-螺母，20-锥形球座，21-圆形推力头，22-伺服电动缸，23-对中机构底座，24-内六角螺栓，25-定位销，26-保护罩，27-称重传感器，28-液压千斤顶，29-固定螺栓，30-称重机构底座，31-密封塞，32-定位销，33-输油管布线口

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、图2和图3所示，为本发明的一种船用螺旋桨静平衡检测装置，包括悬浮机构、定心机构、螺旋桨8、防冲击及称重机构、对中检测机构、装置底座。

所述悬浮机构包括承载柱5、悬浮球头3和悬浮球座2，所述承载柱5下端固定连接在装置底座10上，所述承载柱5上端内部通过螺纹与悬浮球头3底座固定连接，承载柱5上端有内螺纹，悬浮球头3底座有外螺纹；所述悬浮球头3底座下端面油道处有内螺纹，通过螺栓与输油管7固定连接；所述悬浮球座2的内外壁均为光壁，可在芯轴4内滑移；所述悬浮球头3上端面开有环形凹槽。装配完成后，悬浮球座2与悬浮球头3中轴线重合，悬浮球座2的凹腔与悬浮球头3的上端面贴合，通入液压油后，液压油从装置底座10经输油管7输入，在悬浮球头3的上端面与悬浮球座2凹腔之间形成封闭油腔。

在上述悬浮机构安装完成后安装芯轴4和锥冒1。所述定心机构包括锥冒1、芯轴4、上锥块6、下锥块9和法兰13，所述锥冒1与芯轴4通过螺纹连接，锥冒1底端有外螺纹，芯轴4上端有部分内螺纹；所述法兰13上端外壁有外螺纹，芯轴4底部有内螺纹，二者通过螺纹固定连接；同时法兰13大圆柱上端面与下锥块9的下端面平面贴合。所述芯轴4外径上依次安装下锥块9、螺旋桨8及上锥块6，下锥块9和上锥块6与芯轴4外径间隙配合，将螺旋桨8放入上下锥块之间，通过上下锥块外锥面使芯轴4与螺旋桨8实现自动对中，然后再保证螺旋桨8与芯轴4有足够的同心精度。

参见图5、图6、图7，所述防冲击及称重机构包括阻挡环11，称重机构12；所述称重机构12包括保护罩26，称重传感器27，液压千斤顶28，称重机构底座30；所述称重机构底座30通过螺纹与阻挡环11相连；所述液压千斤顶28底座有螺纹孔，通过螺栓与阻挡环11固定连接；所述称重传感器27底座有螺纹孔，通过螺栓与液压千斤顶28输出端固定连接；所述保护罩26为管状，底部有螺纹孔，通过螺栓与阻挡环11固定连接；所述阻挡环11通过定位销32与装置底座10固定连接。所述称重机构12组件数量为3，且呈120度分布。

参见图3、图4，当下锥块9、螺旋桨8、上锥块6吊装完成后，螺旋桨与定心机构的重量由三个称重机构的保护罩26承担；当螺旋桨悬8浮后，若桨叶的不平衡质量太大而产生偏摆现象时，阻挡环11通过限制法兰的偏摆来限制螺旋桨的偏摆；同时，对v型块14和力传感器15起到保护作用，避免产生刚性碰撞。

参见图5、图8，所述对中检测机构包括对中机构底座23、伺服电动缸22、圆形推力头21、锥形球座20、锁紧螺母19、连接支架17、连接杆18、刚性柱16、力传感器15、V型块14；所述对中机构底座23通过螺栓24与装置底座10固定连接，同时对中机构底座23通过定位销25与装置底座10确定位置关系。所述伺服电动缸22通过螺栓与对中机构底座23固定连接；所述锥形球座20、锁紧螺母19与连接杆18通过螺纹连接；所述传感器底座15-2左侧圆柱侧面有螺纹孔，通过螺栓与连接杆18固定连接；所述传感器底座15-2右端有螺纹孔，通过螺栓与力传感器15连接；所述连接支架17通过螺栓与对中机构底座23固定连接；所述V型块14一侧均布阶梯孔，套在刚性柱16上。所述对中检测机构的组件数量为3，且呈120度分布。所述锁紧螺母19的作用是对安装进行微调。所述圆形推力头21和锥形球座20可以避免装置前端因安装发生刚性变形对于连接处产生影响。所述V型块14的作用是防止螺旋桨8悬浮后旋转，提高检测精度。

参照图1所示，一种船用螺旋桨静平衡偏重检测方法，包括如下步骤：

第一步：如图4所示，该图为本装置安装后的情形。此时芯轴4处于竖直状态。启动对中检测机构，当V型块14刚与法兰外壁接触时，伺服电动缸22停止工作，记录伺服电动缸22的推程，伺服电动缸22执行复位动作。

第二步：在吊装螺旋桨8之前，先将下锥块9的大端面朝下放置，与法兰13接触；然后工人手持便携式控制面板控制行车位置，将螺旋桨8吊挂移动到检测装置上方，然后缓慢下放螺旋桨8，螺旋桨8内部有锥形内孔，此时螺旋桨8下端面与下锥块9的锥面接触；最后安装上锥块6，小端面朝下，大端面朝上；在上下锥块的作用下，使得螺旋桨8与芯轴夹紧对中；此时螺旋桨8与定心机构的重量由三个称重机构的保护罩26承担；

第三步：经过了第二步的安装后，启动液压千斤顶28，抬升称重传感器27与法兰13，进而将法兰13、螺旋桨8及定心机构组件抬升一定高度，用上位机读取称重传感器数据，计算出螺旋桨8的质量，最后液压千斤顶28缓慢复位，复位后螺旋桨8与定心机构的重量仍由三个称重机构的保护罩26承担；

第四步：启动液压悬浮机构，液压油从装置底座10经输油管7输入，充满悬浮球头3与悬浮球座2之间的密闭空腔后将悬浮球座2垂直悬浮，悬浮球座2顶升锥冒1。由于锥冒1与芯轴4螺纹连接，芯轴4与法兰13螺纹连接，下锥块9下端面与法兰13端面贴合，此时锥冒1、芯轴4与法兰13接触形成一个整体。悬浮球座2顶升锥冒1后带动螺旋桨8上浮一定高度，由于螺旋桨8桨叶存在质量不均匀，导致法兰13发生倾斜。

第五步：启动对中检测机构的三个伺服电动缸22，按第一步获取的推程设置伺服电动缸的行程，利用倾角传感器判断螺旋桨8及芯轴4是否处于竖直状态(在误差允许范围内即可)，若不处于竖直状态，启动补偿程序；若处于竖直状态，伺服电动缸22停止工作，上位机读取力传感器15的数据，分析计算出桨叶的偏重大小及位置。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种船用螺旋桨静平衡检测装置，包括、悬浮机构、定心机构、对中检测机构及称重机构，其特征在于，

所述悬浮机构包括承载柱，所述承载柱固定连接在装置底座上，所述承载柱顶端与悬浮球头固定连接；悬浮球头置于悬浮球座内，且悬浮球头置与悬浮球座之间密封从而构成密封油腔；所述承载柱内设置有输油管，该输油管连接悬浮球头的通道，液压油通过输油管以及通道进入悬浮球头置与悬浮球座之间的腔体内将悬浮球座悬浮，从而抬高螺旋桨；

所述定心机构包括锥冒、芯轴、上锥块、下锥块和法兰，所述锥冒固定连接在芯轴的顶端，悬浮球座可以在芯轴内在垂直方向滑移，所述芯轴的底端固定连接法兰，所述法兰套在承载柱上，所述螺旋桨置于芯轴上，所述芯轴外径上依次安装下锥块、螺旋桨及上锥块，下锥块和上锥块与芯轴外径间隙配合；

所述对中检测机构围绕法兰均匀布置，包括伺服电动缸、力传感器、V型块以及倾角传感器，所述力传感器固定连接在伺服电动缸末端，所述V型块连接在所述力传感器上，并且V型块夹紧于所述法兰的外廓，所述力传感器用于测量伺服电动缸的夹紧力，所述倾角传感器置于法兰下表面；

所述称重机构包括液压千斤顶、称重传感器、保护罩、称重机构底座，所述称重机构底座与阻挡环相连，所述液压千斤顶通过螺栓与阻挡环固定连接，所述称重传感器通过螺栓与液压千斤顶输出端固定连接，所述保护罩为管状，通过螺栓与阻挡环固定连接，所述阻挡环通过定位销与装置底座固定连接；

当螺旋桨置于静平衡检测装置后，所述悬浮机构带动所述螺旋桨上移一端距离，对中检测机构启动并将倾斜的螺旋桨对正，所述传感器将数据上传以计算桨叶的偏重以及位置。

2.如权利要求1所述的一种船用螺旋桨静平衡检测装置，其特征在于，所述下锥块套在芯轴上，并且下锥块置于法兰之上，法兰轴肩处与下锥块的下端面平面贴合；所述螺旋桨置于下锥块上的外锥面上。

3.如权利要求2所述的一种船用螺旋桨静平衡检测装置，其特征在于，所述上锥块置于加载在下锥块的螺旋桨的顶端，上锥块的外锥面插入螺旋桨中心孔内，所述上锥块与下锥块的外锥面利于芯轴与螺旋桨实现自动对中。

4.如权利要求3所述的一种船用螺旋桨静平衡检测装置，其特征在于，下锥块和上锥块与芯轴外径间隙配合。

5.如权利要求1所述的一种船用螺旋桨静平衡检测装置，其特征在于，所述对中检测机构的组件数量为3，且关于所述法兰呈120度分布。

6.如权利要求1所述的一种船用螺旋桨静平衡检测装置，其特征在于，所述对中检测机构还包括圆形推力头和锥形球座，所述圆形推力头固定在伺服电动缸的输出杆，而锥形球座与连接杆通过螺纹连接。

7.如权利要求1所述的一种船用螺旋桨静平衡检测装置，其特征在于，还包括防冲击机构，所述防冲击机构包括阻挡环，所述阻挡环的外轮廓设有开孔，所述V型块能够穿过该开孔与法兰接触。

8.如权利要求7所述的一种船用螺旋桨静平衡检测装置，其特征在于，还包括称重机构，所述称重机构设置在阻挡环的保护罩内，所述称重机构包括称液压千斤顶，所述液压千斤顶通过底座固定在阻挡环内，以及液压千斤顶，液压千斤顶输出端固定连接称重传感器，该称重传感器用于测量螺旋桨重量。

9.如权利要求8所述的一种船用螺旋桨静平衡检测装置，其特征在于，所述称重机构组件数量为3，且呈120度分布。

10.一种通过权利要求1-9中任一项所述的装置测量螺旋桨偏重的方法，其特征在于，包括以下步骤，

S1，启动对中检测机构，当V型块刚与法兰外壁接触时，伺服电动缸停止工作，记录伺服电动缸的推程，伺服电动缸执行复位动作；

S2，将下锥块的大端面朝下放置，将螺旋桨放置于下锥块上，并且安装上锥块；

S3，启动液压千斤顶，抬升称重传感器与法兰，计算出螺旋桨的质量；液压千斤顶缓慢复位，复位后螺旋桨与定心机构的重量仍由三个称重机构的保护罩承担；

S4，启动液压悬浮机构，液压油通过输油管以及通道进入悬浮球头置与悬浮球座之间的腔体内将悬浮球座悬浮，悬浮球座顶升锥冒后带动螺旋桨上浮一定高度，由于螺旋桨桨叶存在质量不均匀，导致法兰发生倾斜；

S5，启动对中检测机构的三个伺服电动缸，伺服电动缸末端的V型块将法兰推动至水平状态，用倾角传感器判断螺旋桨及芯轴是否处于竖直状态；若不处于竖直状态，启动补偿程序；若处于竖直状态，伺服电动缸停止工作，上位机读取力传感器的数据，分析计算出桨叶的偏重大小及位置。

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