CN111688915A - 一种可提高桨距调节精度的螺旋桨 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可提高桨距调节精度的螺旋桨，包括桨毂和桨叶，所述桨毂由上半毂和下板毂扣在一起组装而成，组装后在桨毂上绕着桨毂圆周沿着桨毂径向均匀形成多个圆弧形槽，每个圆弧形槽内安装有一片桨叶，桨叶与桨毂的连接部分为桨根，桨根的上弧面和下弧面分别与圆弧形槽的上弧面和下弧面紧密贴合，桨根的左弧面和右弧面分别与弧形槽的左弧面和右弧面之间留有空隙；在桨毂的圆弧形槽的上弧面和下弧面上均设置有多道凹槽，在桨根的上弧面和下弧面上均设置多道凸起，凸起与凹槽配合卡接，限制桨根的左右移动。本发明便于桨叶的固定及旋转调节，提高了桨叶的旋转分辨率，提高了桨距的调节精度。

Description

一种可提高桨距调节精度的螺旋桨

技术领域

本发明具体涉及一种可提高桨距调节精度的螺旋桨，属于航空用螺旋桨技术领域。

背景技术

随着我国通用航空产业的快速发展，通用飞机的种类也越来越多，如动力滑翔伞、无人机等，相应配套的螺旋桨种类也是一直在增加，其中最常见的就是分体螺旋桨，使用时将螺旋桨桨叶和金属桨毂组装完成进行飞行，但是在不同海拔高度、不同地域环境、不同作业要求等多种工况下，需要经常改变螺旋桨桨距，以满足不同工况的使用要求。

目前，主要受成本限制，国内市场大部分航空器采用的是地面可调的定距螺旋桨，该定距螺旋桨在地面组装完成后，其在使用过程中桨距(或桨叶安装角)保持固定不变。定距螺旋桨结构简单，重量轻，成本低，维修简单，在小功率的轻型和超轻型飞机上广泛应用，它的主要缺点是不能在各种工作状态下保持最佳性能。因此在每次飞行之前，需要综合评估考虑此次飞行的各种工况条件，在安装桨叶时确定好桨叶在桨毂中的安装角度，即预先调整好桨距以期望达到最佳的飞行状态。

但是在现有的螺旋桨产品中，与桨毂连接部位的桨叶桨根截面都是正圆，桨毂上预留的桨叶桨根安装孔也是正圆，受到正圆直径的限制，正圆直径不能太大，调节桨叶转变角度时很难控制的非常精准。如图6所示，对于直径为2英寸的圆形桨根来说，若微调桨叶转动0.5°时，其桨叶周长仅仅移动0.2mm，转动如此小的角度和距离，非常不便于进行观察和测量，因此桨距调整的精度不高，除非再附加配置精密的齿轮传动结构方可精确调整，然而这又会导致螺旋桨的重量和成本的增加。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种可提高桨距调节精度的螺旋桨，目的在于解决现有螺旋桨的桨距调节不便、精度不高的问题。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种可提高桨距调节精度的螺旋桨，包括桨叶和桨毂，在桨毂圆周的周向上均匀开设有多个圆弧形槽，每个圆弧形槽包括第一上弧面、第一下弧面、第一左侧面、第一右侧面；在每个圆弧形槽内固定安装有一片桨叶，桨叶与桨毂的连接部分为桨根，桨根伸入到桨毂的圆弧形槽内，桨根的外表面包括第二上弧面、第二下弧面、第二左侧面、第二右侧面；所述第一上弧面、第一下弧面、第二上弧面、第二下弧面同心且其圆心位于桨毂之外，桨根的第二下弧面支撑在圆弧形槽的第一下弧面上，桨根位于圆弧形槽中间时，桨根的第二左侧面与圆弧形槽的第一左侧面之间具有空隙，桨根的第二右侧面与圆弧形槽的第一左侧面之间具有空隙。

进一步的，所述圆弧形槽的第一左侧面、第一右侧面为平面、弧面、折面、曲面中的任一种，桨根的第二左侧面、第二右侧面为平面、弧面、折面、曲面中的任一种。

优选的，所述桨根的第二左侧面和第二右侧面为弧面，圆弧形槽的第一左侧面和第一右侧面为弧面，桨根的第二左侧面和第二右侧面分别与圆弧形槽的第一左侧面和第一右侧面的半径相等，方向一致。

进一步的，在所述圆弧形槽的第一上弧面和第一下弧面上均设置有多道相互平行的凹槽，在桨根的第二上弧面和第二下弧面上均设置多道相互平行的凸起，凸起与凹槽配合卡接，凹槽与凸起的延伸方向与圆弧形槽的深度方向平行。

优选的，所述凸起和凹槽的截面形状为三角形。

进一步的，在所述桨毂的圆弧形槽外侧面上还设置有刻度指示，桨根上多道凸起中的居中凸起的长度比其他凸起长，且居中凸起暴露在圆弧形槽的外面。

进一步的，在所述桨毂上每个圆弧形槽的内侧还连通有限位槽，限位槽的长度和宽度分别大于圆弧形槽的长度和宽度；在所述桨叶桨根的前端还设置有膨胀部，膨胀部安装在限位槽内，膨胀部的截面尺寸大于桨根的截面尺寸且小于限位槽的截面尺寸。

进一步的，在桨根上设置有贯穿桨根第二上弧面和第二下弧面的安装孔，所述安装孔的截面为直槽口。

进一步的，所述桨毂由上半毂和下板毂扣在一起组装而成。

有益效果：本发明新中，桨叶与桨毂的连接形式采用圆弧形槽嵌入式连接设计，桨根与桨毂采用三角形凸起与凹槽的相互配合及刻度指示、桨根膨胀部与桨毂限位卡槽的配合，方便了桨叶的固定及旋转调节；由于圆弧形槽的半径可以很大，从而明显提高了桨叶扭转角度的分辨率，当需要调节桨距时，桨叶旋转一个很小的角度其圆周即移动较大的距离，从而方便测量；与现有技术中的桨叶与桨毂采用正圆连接方式相比，若是桨叶圆周旋转同样的距离，则本发明的桨叶旋转角度会更小，即桨叶扭转角度的分辨率得到了提高；同时桨叶与桨毂的非正圆的结构连接使得桨毂的整体厚度得到减薄，重量减轻，节能降耗，更有利于飞行。

附图说明

图1为本发明的整体结构俯视图。

图2为图1中的桨毂部分的放大图。

图3为桨毂的侧视图。

图4为桨毂的爆炸示意图。

图5为本发明桨叶扭转角度分辨率示意图。

图6为现有技术中桨叶扭转角度分辨率示意图。

图7为机械领域常见圆弧槽口示意图。

图中标记：1桨毂、2桨叶、11上半毂，12下半毂，13圆弧形槽，14刻度指示，15限位槽，21桨根，111三角形凹槽，121三角形凹槽，131第一上弧面、132第一下弧面、133第一左弧面，134第一右弧面，211第二上弧面、212第二下弧面、213第二左弧面，214第二右弧面，212膨胀部，212三角形凸起，214直槽口安装孔，2131居中凸起。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做更详细的说明。

在说明本专利的结构之前，先对机械领域常见圆弧槽口给予简单说明，如图7所示为圆弧槽口示意图，圆弧槽口由上、下、左、右四条圆弧相切连接组成，圆弧槽口的长度为L+2*R3，圆弧槽口的宽度为2*R3，圆弧槽口的中心线的半径为R2；对圆弧槽口在桨毂实体上进行垂直拉伸切除即得到类似本专利中所述的圆弧形槽，对圆弧槽口进行垂直拉伸即得到类似本专利中所述的桨根实体，圆弧形槽的上、下、左、右四个面命名为第一上弧面、第一下弧面、第一左弧面和第一右弧面，桨根实体的上、下、左、右四个面命名为第二上弧面、第二下弧面、第二左弧面和第二右弧面，以示区分。

如图1-5所示，一种可提高桨距调节精度的螺旋桨，包括桨毂1和桨叶2，所述桨毂1由上半毂11和下板毂12扣在一起组装而成，组装后在桨毂1上绕着桨毂圆周沿着桨毂径向均匀形成三个圆弧形槽13，每个圆弧形槽由分别在上半毂和下半毂中的半槽扣合而成，所述圆弧形槽13的截面形状为圆弧槽口，圆弧形槽的上、下、左、右四个面为第一上弧面131、第一下弧面132、第一左弧面133和第一右弧面134；每个圆弧形槽内安装有一片桨叶2，共三片桨叶，桨叶与桨毂的连接部分为桨根21，桨根的截面形状也为圆弧槽口，见图3中的斜线阴影区，桨根的上、下、左、右四个面为第二上弧面211、第二下弧面212、第二左弧面213和第二右弧面214；其中圆弧槽的第一上弧面131、第一下弧面132，桨根的第二上弧面211、第二下弧面212同心且其圆心位于桨毂之外，桨根的第二下弧面212支撑在圆弧形槽的第一下弧面132上，圆弧形槽的第一上弧面131紧扣在桨根的第二上弧面211上，即第一上弧面131和第一下弧面132分别与第二上弧面211和第二下弧面212紧密接触上下夹紧，当桨根位于圆弧形槽中间时，桨根的第二左弧面213与圆弧形槽的第一左弧面133之间具有空隙，桨根的第二右弧面214与圆弧形槽的第一左弧面134之间具有空隙，这样桨根可在桨毂的圆弧形槽内沿着圆弧槽口的中心线左右转动移动，桨根被上半毂11和下板毂12夹紧而不能上下运动。在桨叶桨根21上设置有贯穿桨根上、下面的直槽口安装孔214，方便螺杆分别穿过上半毂、桨根的直槽口安装孔、下板毂，从而对桨毂及桨根进行固定组装，同时穿过桨根的螺杆也不影响桨根的左右移动。

为了防止桨根在桨毂的圆弧形槽内做非预期的左右转动移动，在桨毂的圆弧形槽的上弧面和下弧面上均设置有多道相互平行的三角形凹槽121，在桨叶桨根的上弧面和下弧面上均设置多道相互平行的三角形凸起213，凹槽与凸起的延伸方向与圆弧形槽的深度方向平行，桨根与桨毂连接装配后凸起与凹槽配合卡接，限制桨根的左右移动。

为了能够明确指示桨根在桨毂中转动的角度的位置，在所述桨毂的圆弧形槽外侧面上还设置有刻度指示14，并且在桨根上多道凸起213中的居中凸起2131的长度比其他凸起长，且居中凸起2131暴露在圆弧形槽的外面，从而与刻度指示14配合来显示桨叶的扭转角度。

另外，为了防止桨叶在旋转过程中被离心力甩出，在上半毂和下板毂扣合后形成的每个圆弧形槽13的内侧还连通有限位槽15，限位槽也由上下两个半槽扣合而成，限位槽15的长度和宽度分别大于圆弧形槽13的长度和宽度；在所述桨叶桨根21的前端还设置有膨胀部212，膨胀部212安装在限位槽15内，膨胀部的截面也是圆弧槽口形状，膨胀部截面的圆弧槽口的长度大于等于桨根截面的圆弧槽口的长度，膨胀部截面的圆弧槽口的宽度大于桨根截面的圆弧槽口的宽度，即膨胀部的截面尺寸大于桨根的截面尺寸且小于限位槽的截面尺寸，这样限位槽就可对桨根的膨胀部起到限制作用，防止其在旋转过程中沿径向移动。

本发明的装配过程为：首先放置下半毂，然后将桨叶桨根放置到下半毂的圆弧槽半槽中、桨根膨胀部放入限位槽半槽中，抬起并转动桨根，利用刻度指示调节桨叶的扭转角度即桨距到预定角度位置，然后利用三角形凸起和凹槽卡住限位桨根，将上半毂扣合到下半毂上，将桨叶桨根夹紧，并穿过螺杆进行桨毂的紧固，即完成螺旋桨的装配，然后将螺旋桨安装到飞行器上即可。

如图6所示，现有技术中，螺旋桨的桨叶桨根与桨毂的连接部分部分采用正圆，正圆的半径为R1，在实际中正圆半径R1不能太大，例如对于动力伞飞行器中常用的半径为R1=1英寸=25.4mm的圆形桨根来说，若微调桨叶转动0.5°时，其桨叶周长仅仅移动0.2mm，如此小的角度和距离，很难在桨毂上标出来，非常不便于进行观察和测量，因此对于桨距的调整的很难精准控制；在本专利中，如图5所示，桨叶与桨毂的连接形式采用圆弧形槽嵌入式连接设计，由于圆弧形槽的半径可以很大，桨叶旋转一个很小的角度其圆周即移动较大的距离，从而方便测量，明显提高了桨叶扭转角度的分辨率，例如，当圆弧槽中心线半径R2=143mm时，此时微调桨叶转动0.5°时，其桨叶周长则移动1.4mm，足以被人眼分辨，可在桨毂上用刻度标注出来便于直接调节。与现有技术中的桨叶与桨毂采用正圆连接方式相比，若是桨叶圆周旋转同样的距离，则本发明的桨叶旋转角度会更小，即桨叶扭转角度的分辨率得到了提高；同时桨叶与桨毂的非正圆的结构连接使得桨毂的整体厚度得到减薄，重量减轻，节能降耗，更有利于飞行。

以上所述，仅为本发明的较佳的实施例而非全部实施例，任何熟悉本领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变所作出的技术方案，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可提高桨距调节精度的螺旋桨，包括桨叶和桨毂，其特征在于：在桨毂圆周的周向上均匀开设有多个圆弧形槽，每个圆弧形槽包括第一上弧面、第一下弧面、第一左侧面、第一右侧面；在每个圆弧形槽内固定安装有一片桨叶，桨叶与桨毂的连接部分为桨根，桨根伸入到桨毂的圆弧形槽内，桨根的外表面包括第二上弧面、第二下弧面、第二左侧面、第二右侧面；所述第一上弧面、第一下弧面、第二上弧面、第二下弧面同心且其圆心位于桨毂之外，桨根的第二下弧面支撑在圆弧形槽的第一下弧面上，桨根位于圆弧形槽中间时，桨根的第二左侧面与圆弧形槽的第一左侧面之间具有空隙，桨根的第二右侧面与圆弧形槽的第一左侧面之间具有空隙。

2.根据权利要求1所述的一种可提高桨距调节精度的螺旋桨，其特征在于：所述圆弧形槽的第一左侧面、第一右侧面为平面、弧面、折面、曲面中的任一种，桨根的第二左侧面、第二右侧面为平面、弧面、折面、曲面中的任一种。

3.根据权利要求2所述的一种可提高桨距调节精度的螺旋桨，其特征在于：所述圆弧形槽的第一左侧面和第一右侧面为弧面，桨根的第二左侧面和第二右侧面为弧面，桨根的第二左侧面和第二右侧面分别与圆弧形槽的第一左侧面和第一右侧面的半径相等，方向一致。

4.根据权利要求1所述的一种可提高桨距调节精度的螺旋桨，其特征在于：在所述圆弧形槽的第一上弧面和第一下弧面上均设置有多道相互平行的凹槽，在桨根的第二上弧面和第二下弧面上均设置多道相互平行的凸起，凸起与凹槽配合卡接，凹槽与凸起的延伸方向与圆弧形槽的深度方向平行。

5.根据权利要求4所述的一种可提高桨距调节精度的螺旋桨，其特征在于：所述凸起和凹槽的截面形状为三角形。

6.根据权利要求4所述的一种可提高桨距调节精度的螺旋桨，其特征在于：在所述桨毂的圆弧形槽外侧面上还设置有刻度指示，桨根上多道凸起中的居中凸起的长度比其他凸起长，且居中凸起暴露在圆弧形槽的外面。

7.根据权利要求1所述的一种可提高桨距调节精度的螺旋桨，其特征在于：在所述桨毂上每个圆弧形槽的内侧还连通有限位槽，限位槽的长度和宽度分别大于圆弧形槽的长度和宽度；在所述桨叶桨根的前端还设置有膨胀部，膨胀部安装在限位槽内，膨胀部的截面尺寸大于桨根的截面尺寸且小于限位槽的截面尺寸。

8.根据权利要求1所述的一种可提高桨距调节精度的螺旋桨，其特征在于：在桨根上设置有贯穿桨根第二上弧面和第二下弧面的安装孔，所述安装孔的截面为直槽口。

9.根据权利要求1所述的一种可提高桨距调节精度的螺旋桨，其特征在于：所述桨毂由上半毂和下板毂扣在一起组装而成。

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