CN117091743A - 一种导管桨推进器扭矩和推力测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种导管桨推进器扭矩和推力测试装置，属于流体机械技术领域，包括导管，导管内部同轴固定安装有前部轮毂，前部轮毂内部同轴转动连接有测量轴，测量轴外侧同轴设有从动件，前部轮毂内圈同轴设有环形凸棱，从动件与环形凸棱固定连接，测量轴末端延伸出前部轮毂，测量轴延伸端外侧依次同轴设有中部轮毂与第一水润滑轴承，中部轮毂外圈设有多个桨叶，第一水润滑轴承外圈同轴设有后部轮毂，测量轴末端设有扭矩推力传感器，扭矩推力传感器位于后部轮毂内部，本测试装置其优点在于，能够实现导管桨推进器在运行测试期间扭矩和推力的测量。
Description
技术领域
本发明属于流体机械技术领域，尤其是一种导管桨推进器扭矩和推力测试装置。
背景技术
导管桨推进器是一种在螺旋桨外围加上一个环形套筒而成的特种推进器，套筒纵剖面为机翼型或类似于机翼型的折角线型。较重负荷时，导管桨具有更高的效率，且有利于减小振动，将导管兼作舵用还可以显著提高船舶的操作性能。
对具有较长传统驱动轴系的旋转式流体机械进行推力测试时，通过将测量仪器与驱动轴系连接即可获取所需扭矩和推力数据。对于导管桨等不便采用这种测量方法旋转式流体机械，寻常方法不能满足测量扭矩和推力的需要。
发明内容
发明目的：提供一种导管桨推进器扭矩和推力测试装置，以解决现有技术存在的上述问题。
技术方案：一种导管桨推进器扭矩和推力测试装置，包括导管，所述导管内部同轴固定安装有前部轮毂，所述前部轮毂内部同轴转动连接有测量轴，所述测量轴外侧同轴设有从动件，所述前部轮毂内圈同轴设有环形凸棱，所述从动件与环形凸棱固定连接，所述测量轴末端延伸出前部轮毂，所述测量轴延伸端外侧依次同轴设有中部轮毂与第一水润滑轴承，所述中部轮毂外圈设有多个桨叶，所述第一水润滑轴承外圈同轴设有后部轮毂，所述测量轴末端设有扭矩推力传感器，所述扭矩推力传感器位于后部轮毂内部。
通过采用上述技术方案，扭矩推力传感器通过传感器导线与外部信号收集处理设备电性连接，通过外部施加力矩使得测量轴转动，此时测量轴带动中部轮毂与桨叶同时转动，桨叶转动划水产生扭矩和推力，并传递给测量轴，同时前部轮毂与后部轮毂所受到的推力由从动件传递给测量轴，测量轴受到扭矩和推力的作用产生弹性形变，扭矩推力传感器检测到测量轴的弹性形变量后将其转化为电信号，并将电信号通过传感器导线传输到外部信号收集处理设备，从而获取扭矩和推力数据。
优选的，所述从动件包括同轴固定连接在测量轴外侧的套筒，所述套筒外侧同轴设有两个深沟球轴承，两个所述深沟球轴承外圈与环形凸棱内圈固定连接。
优选的，所述套筒外侧同轴固定连接有第一轴承端盖，所述测量轴外侧同轴设有第二轴承端盖，所述第一轴承端盖与第二轴承端盖分别固定连接在环形凸棱两侧。
优选的，多个所述桨叶呈周向分布在中部轮毂外圈上。
优选的，所述前部轮毂靠近测量轴前端的一侧同轴固定连接有前导流罩，所述前导流罩位于测量轴前端外部。
优选的，所述前导流罩轴向剖面形状为V型。
优选的，所述后部轮毂远离第一水润滑轴承的一侧同轴设有后导流罩。
优选的，所述测量轴外侧同轴设有第二水润滑轴承，所述第二水润滑轴承位于第二轴承端盖右侧，所述第二水润滑轴承外侧与前部轮毂内圈固定连接。
综上所述，本发明的有益效果是：
1、通过外部施加力矩使得测量轴转动，此时测量轴带动中部轮毂与桨叶同时转动，桨叶转动划水产生扭矩和推力，并传递给测量轴，同时前部轮毂与后部轮毂所受到的推力由两个深沟球轴承传递给测量轴，在扭矩和推力的作用下，测量轴径向与轴向分别产生弹性形变，扭矩推力传感器检测到测量轴的弹性形变量后将其转化为电信号，并将电信号通过传感器导线传输到外部信号收集处理设备，从而实现导管桨推进器在运行测试期间扭矩和推力的测量。
2、将测量轴和扭矩传感器设置在导管桨推进器的轮毂内，可以在不影响导管桨推进器流场结构的前提下，准确有效地测量其扭矩和推力。
附图说明
图1是本发明的结构轴面示意图；
图2是本发明的轮毂内部结构放大图；
图3是本发明的测量轴结构示意图。
附图标记为：1、导管；2、前部轮毂；3、桨叶；4、中部轮毂；5、后部轮毂；6、前导流罩；7、深沟球轴承；8、测量轴；9、第一水润滑轴承；10、扭矩推力传感器；11、后导流罩；12、第一轴承端盖；13、第二轴承端盖；14、套筒；15、第二水润滑轴承；16、环形凸棱。
实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
一种导管桨推进器扭矩和推力测试装置，如图1和图2，包括导管1，导管1内部同轴固定安装有前部轮毂2，如图3，前部轮毂2内部同轴转动连接有测量轴8，测量轴8外侧同轴设有从动件，前部轮毂2内圈同轴设有环形凸棱16，从动件与环形凸棱16固定连接，测量轴8末端延伸出前部轮毂2，测量轴8延伸端外侧依次同轴设有中部轮毂4与第一水润滑轴承9，中部轮毂4外圈设有多个桨叶3，第一水润滑轴承9外圈同轴设有后部轮毂5，测量轴8末端设有扭矩推力传感器10，扭矩推力传感器10位于后部轮毂5内部。
如图1和图2，通过外部施加力矩使得测量轴8转动，此时测量轴8带动中部轮毂4与桨叶3同时转动，桨叶3转动划水产生扭矩和推力，并传递给测量轴8，同时前部轮毂2与后部轮毂5所受到的推力由从动件传递给测量轴8，测量轴8受到扭矩和推力的作用产生弹性形变，扭矩推力传感器10检测到测量轴8的弹性形变量后将其转化为电信号，并将电信号通过传感器导线传输到外部信号收集处理设备，从而获取扭矩和推力数据。
如图2，从动件包括同轴固定连接在测量轴8外侧的套筒14，套筒14外侧同轴设有两个深沟球轴承7，两个深沟球轴承7外圈与环形凸棱16内圈固定连接，当外部施加力矩使得测量轴8转动时，前部轮毂2在深沟球轴承7的作用下能够保持静止。
如图2，套筒14外侧同轴固定连接有第一轴承端盖12，测量轴8外侧同轴设有第二轴承端盖13，第一轴承端盖12与第二轴承端盖13分别固定连接在环形凸棱16两侧，通过第一轴承端盖12与第二轴承端盖13对两个深沟球轴承7外圈进行轴向定位，同时起到密封作用。
如图1，多个桨叶3呈周向分布在中部轮毂4外圈上。
如图2，前部轮毂2靠近测量轴8前端的一侧同轴固定连接有前导流罩6，前导流罩6位于测量轴8前端外部，前导流罩6与第二水润滑轴承15以及前部轮毂2之间形成一个密闭的空腔，进而对深沟球轴承7进行密封防水。
如图2，前导流罩6轴向剖面形状为V型，这样的形状设计，能够对导管1桨推进器进水口的水流进行分流，避免测量轴8受到水流冲击影响测量结果。
如图2，后部轮毂5远离第一水润滑轴承9的一侧同轴设有后导流罩11，后导流罩11用于对出口水流进行导流，同时与后部轮毂5、第一水润滑轴承9以及测量轴8之间形成一个密闭的空腔，进而对扭矩推力传感器10进行密封防水。
如图2，测量轴8外侧同轴设有第二水润滑轴承15，第二水润滑轴承15位于第二轴承端盖13右侧，第二水润滑轴承15外侧与前部轮毂2内圈固定连接，当外部施加力矩使得测量轴8转动时，通过第二水润滑轴承15提高其中部稳定性。
工作原理：通过外部施加力矩使得测量轴8转动，此时测量轴8带动中部轮毂4与桨叶3同时转动，此时桨叶3转动划水产生扭矩和推力，并传递给测量轴8，同时前部轮毂2与后部轮毂5所受到的推力由两个深沟球轴承7传递给测量轴8，在扭矩和推力的作用下，使得测量轴8径向与轴向分别产生弹性形变，此时扭矩推力传感器10对测量轴8的弹性形变量进行检测，此时扭矩推力传感器10将检测到的测量轴8的弹性形变量转化为电信号，并将电信号通过传感器导线传输到外部信号收集处理设备，从而实现导管1桨推进器在运行测试期间扭矩和推力的测量。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种导管桨推进器扭矩和推力测试装置，包括导管(1)，其特征在于，所述导管(1)内部同轴固定安装有前部轮毂(2)，所述前部轮毂(2)内部同轴转动连接有测量轴(8)，所述测量轴(8)外侧同轴设有从动件，所述前部轮毂(2)内圈同轴设有环形凸棱(16)，所述从动件与环形凸棱(16)固定连接，所述测量轴(8)末端延伸出前部轮毂(2)，所述测量轴(8)延伸端外侧依次同轴设有中部轮毂(4)与第一水润滑轴承(9)，所述中部轮毂(4)外圈设有多个桨叶(3)，所述第一水润滑轴承(9)外圈同轴设有后部轮毂(5)，所述测量轴(8)末端设有扭矩推力传感器(10)，所述扭矩推力传感器(10)位于后部轮毂(5)内部。
2.根据权利要求1所述的一种导管桨推进器扭矩和推力测试装置，其特征在于，所述从动件包括同轴固定连接在测量轴(8)外侧的套筒(14)，所述套筒(14)外侧同轴设有两个深沟球轴承(7)，两个所述深沟球轴承(7)外圈与环形凸棱(16)内圈固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种导管桨推进器扭矩和推力测试装置，其特征在于，所述套筒(14)外侧同轴固定连接有第一轴承端盖(12)，所述测量轴(8)外侧同轴设有第二轴承端盖(13)，所述第一轴承端盖(12)与第二轴承端盖(13)分别固定连接在环形凸棱(16)两侧。
4.根据权利要求1所述的一种导管桨推进器扭矩和推力测试装置，其特征在于，多个所述桨叶(3)呈周向分布在中部轮毂(4)外圈上。
5.根据权利要求1所述的一种导管桨推进器扭矩和推力测试装置，其特征在于，所述前部轮毂(2)靠近测量轴(8)前端的一侧同轴固定连接有前导流罩(6)，所述前导流罩(6)位于测量轴(8)前端外部。
6.根据权利要求5所述的一种导管桨推进器扭矩和推力测试装置，其特征在于，所述前导流罩(6)轴向剖面形状为V型。
7.根据权利要求1所述的一种导管桨推进器扭矩和推力测试装置，其特征在于，所述后部轮毂(5)远离第一水润滑轴承(9)的一侧同轴设有后导流罩(11)。
8.根据权利要求3所述的一种导管桨推进器扭矩和推力测试装置，其特征在于，所述测量轴(8)外侧同轴设有第二水润滑轴承(15)，所述第二水润滑轴承(15)位于第二轴承端盖(13)右侧，所述第二水润滑轴承(15)外侧与前部轮毂(2)内圈固定连接。
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