CN219121961U - 调距桨调距机构磨损试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种调距桨调距机构磨损试验装置，包括：推力加载油缸通过铰链与调距桨装置中的桨叶加载轴相连，用于模拟调距桨装置在水下受到的推力；切力加载油缸通过铰链与调距桨装置中的桨叶加载轴相连，用于模拟调距桨装置在水下受到的切力；转叶力矩加载油缸通过铰链与调距桨装置中的桨叶法兰连接，用于模拟调距桨装置在水下受到的转叶力矩；离心力加载油缸安装在离心力加载支架上，通过钢丝绳与调距桨装置中的桨叶加载轴相连，用于模拟调距桨装置受到的离心力；调距油缸用于调距机构的调距。本实用新型能模拟桨叶在不同工况下(不同螺距位)的水动力加载结构形式，解决了调距机构在作业过程中由于高交变载荷引起磨损的验证需求。

Description

调距桨调距机构磨损试验装置

技术领域

本实用新型涉及一种船舶动力推进装置调距机构，尤其是一种调距桨调距机构磨损试验装置。

背景技术

调距机构具有在运动过程中调距角度小、所传递的力矩较大的特点。调距机构主要应用于调距桨装置的桨毂部件中，主要由活塞杆、滑块、曲柄盘、桨毂轴承组成，通过船舶中修时对调距机构进行拆检，发现各个零件都出现了较大的磨损，且零件之间的配合公差已超出设计要求，对整个调距桨装置的机械效率、工作平稳性以及灵敏度造成了很大的影响。目前调距桨装置的试验台架主要为针对整机联调试验以及桨毂部件强度、疲劳试验，调距机构台架试验在行业内属于首次研制。调距机构中的磨损机理复杂，按照磨损失效类型来分，调距机构中主要存在微动磨损和滑动磨损两种磨损类型。为同时验证调距机构的微动磨损和滑动磨损，需建立满足相应功能的试验台架，此试验对摸索调距机构中各个零件的疲劳寿命以及失效机理对整个调距桨装置的智能化研究、数字化有着极其重要的意义。

为解决因调距机构中微动磨损和滑动磨损对可靠性寿命影响的验证需求，实现调距机构可在不同工况下(不同螺距位下)引起的磨损位置以及磨损特征的验证功能，避免调距桨装置在寿命期内因其失效而导致调距功能失效故障，产生非计划性维修。需要设计一种多自由度结构的调距机构磨损试验装置。

发明内容

为实现对调距机构中微动磨损和滑动磨损的疲劳特征进行验证，本实用新型提出一种调距桨调距机构磨损试验装置，以满足调距机构在不同工况下引起的磨损位置和磨损特征进行分析的功能。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种调距桨调距机构磨损试验装置，包括：

推力加载油缸，通过铰链与调距桨装置中的桨叶加载轴相连，用于模拟调距桨装置在水下受到的推力；

切力加载油缸，通过铰链与调距桨装置中的桨叶加载轴相连，用于模拟调距桨装置在水下受到的切力；

转叶力矩加载油缸，通过铰链与调距桨装置中的桨叶法兰连接，用于模拟调距桨装置在水下受到的转叶力矩；

离心力加载油缸，安装在离心力加载支架上，并通过固定在钢丝绳连接套上的钢丝绳与调距桨装置中的桨叶加载轴相连，用于模拟调距桨装置受到的离心力；

调距油缸，通过法兰与调距桨装置中的活塞杆相连，用于调距机构的调距。

进一步，所述调距桨调距机构磨损试验装置采用对称式加载结构，切力加载方向与活塞杆调距方向平行，且两边切力加载方向相同，离心力加载方向与加载轴方向一致，推力加载方向既垂直于切力加载，又垂直于离心力加载方向，两边对称式推力加载方向相反；每个桨叶法兰上安装有两个转叶力矩，转叶力矩旋转中心线与法兰中心线方向一致。

进一步，所述推力加载油缸与切力加载油缸安装在加载移动式支架上，加载移动式支架下方安装有移动式导轨，通过驱动电机带动滚珠丝杠从而使推力加载油缸、切力加载油缸、加载轴承和加载支架同步移动，导轨驱动电机与调距油缸同步联动，实现推力加载点和切力加载点的改变。

进一步，所述调距桨装置包括调距壳体、基座、前活塞杆、后活塞杆、曲柄盘、滑块、转叶力矩法兰、桨叶加载轴，两个调距油缸分别与前活塞杆和后活塞杆相连，从而实现轴向的移动，前活塞杆、后活塞杆上安装被试件的滑块，曲柄盘上的曲柄销与被试件的滑块间隙配合形成转动副，活塞杆的移动转变为曲柄盘的转动，桨叶加载轴、转叶力矩法兰与曲柄盘同步转动。

进一步，所述桨叶加载轴与加载移动式支架上的加载轴形成移动副，加载移动式支架根据加载点的位置变化需求同步发生移动，用于实现边调距边加载的滑动磨损试验。

进一步，当实现微动引起的磨损试验时，所述转叶力矩油缸的转叶力矩加载通过转叶力矩法兰传递到桨叶加载轴、曲柄盘、滑块以及活塞杆上。

进一步，当实现滑动磨损试验时，所述调距油缸、切力加载油缸、推力加载油缸、离心力加载油缸、转叶力矩加载油缸、驱动电机同时加载，所述离心力加载油缸通过钢丝绳作用在桨叶加载轴上，加载方向与桨叶加载轴的轴向一致；所述转叶力矩油缸通过铰链与转叶力矩法兰相连，转叶力矩法兰与桨叶加载轴通过螺钉相连，形成力矩的法向与桨叶加载轴的轴向一致。推力加载油缸与切力加载油缸固定在加载移动式支架上，形成垂直于桨叶加载轴轴向的两个方向上的力。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的调距桨调距机构磨损试验装置，设计了模拟桨叶在不同工况下(不同螺距位)的水动力加载结构形式，解决了调距机构在作业过程中由于高交变载荷引起磨损的验证需求；通过设计不同加载形式的加载方法，实现调距机构中各个被试零件在微动、滑动形式下的对失效磨损机理的探索需求。本实用新型的调距桨调距机构磨损试验装置，对调距机构的磨损位置和磨损特征进行验证，激发起薄弱环节，为调距机构的设计、工艺的优化改进提供试验支撑。

附图说明

图1是调距桨调距机构磨损试验装置示意图；

图2是调距机构被试件示意图；

图3是离心力加载示意图；

图4是转叶力矩加载示意图；

图5是切力加载、推力加载示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1至图5所示，一种调距桨调距机构磨损试验装置，由调距壳体13、基座10、前活塞杆6、后活塞杆11、曲柄盘15、滑块16、转叶力矩法兰2、桨叶加载轴13、加载移动式支架8、推力加载油缸9、切力加载油缸17、转叶力矩加载油缸7、离心力加载油缸1以及调距油缸5组成。本试验方案中的调距装置采用两叶对称式调距机构，基座10固定安装在地面，调距壳体13的法兰通过螺钉与基座10相连，活塞杆的轴部与调距机构形成轴向移动，活塞杆滑块槽部安装有滑块16，曲柄盘15上的曲柄销与滑块16上的销孔形成转动副，曲柄盘15与桨叶加载轴13的一端法兰面通过螺钉相连，另一端通过法兰形式与转叶力矩法兰2连接，加载移动式支架8与桨叶加载轴13的轴向形成移动副，推力加载油缸9通过铰链与桨叶加载轴13相连，用于模拟调距桨装置在水下受到的推力，切力加载油缸17通过铰链与桨叶加载轴13相连，用于模拟调距桨装置在水下受到的切力，转叶力矩加载油缸7通过铰链与桨叶法兰连接，用于模拟调距桨装置在水下受到的转叶力矩，离心力加载油缸1安装在离心力加载支架23上，离心力加载油缸1通过固定在钢丝绳连接套22上的钢丝绳14与桨叶加载轴13相连，用于模拟调距桨装置受到的离心力，调距油缸5通过法兰与活塞杆相连，实现调距机构的调距功能。

本实用新型的调距桨调距机构磨损试验装置，加载方式采用对称式加载结构，切力加载方向与活塞杆调距方向平行，且两边切力加载方向相同，离心力加载方向与加载轴方向一致，推力加载方向既垂直于切力加载，又垂直于离心力加载方向，两边对称式推力加载方向相反。每个桨叶法兰上安装有两个转叶力矩，转叶力矩旋转中心线与法兰中心线方向一致。

本实用新型的调距桨调距机构磨损试验装置，可实现不同工况下(不同螺距位)的加载试验。加载移动式支架8由加载轴承、加载支架、导轨、滚珠丝杠18、驱动电机组成。桨叶加载轴13与加载移动式支架8上的加载轴形成移动副，推力加载油缸9与切力加载油缸17安装在加载支架上，加载支架下方安装有移动式导轨，通过驱动电机带动滚珠丝杠18从而使推力加载油缸9、切力加载油缸17、加载轴承和加载支架同步移动，导轨驱动电机与调距油缸5同步联动，推力加载点和切力加载点实现改变。

本实用新型的调距桨调距机构磨损试验装置，可实现滑动引起的磨损形式。调距油缸5、切力加载油缸17、推力加载油缸9、离心力加载油缸1、转叶力矩加载油缸7和驱动电机同时加载，调距油缸5实现活塞杆在轴向上的移动，同时形成桨叶加载轴13绕中心线的转动，调距加载油缸与转叶加载油缸具有联动性。

本实用新型的调距桨调距机构磨损试验装置，可实现微动引起的磨损形式。转叶力矩油缸进行主动加载，转叶力矩加载通过转叶力矩法兰2传递到桨叶加载轴13、曲柄盘15、滑块16以及活塞杆上。

本实用新型的调距机构磨损试验装置实现滑动磨损试验时，调距油缸5、切力加载油缸17、推力加载油缸9、离心力加载油缸1、转叶力矩加载油缸7、驱动电机同时加载。离心力加载油缸1通过钢丝绳14作用在桨叶加载轴13上，加载方向与桨叶加载轴13的轴向一致。转叶力矩油缸通过铰链与转叶力矩法兰2相连，转叶力矩法兰2与桨叶加载轴13通过螺钉相连，形成力矩的法向与桨叶加载轴13的轴向一致。推力加载油缸9与切力加载油缸17固定在加载移动式支架8上，形成垂直于桨叶加载轴13轴向的两个方向上的力。两个调距油缸5分别于前活塞杆6与后活塞杆11相连，从而实现轴向的移动，被试件滑块16安装在活塞杆上，曲柄盘15上的曲柄销与滑块16间隙配合形成转动副，活塞杆的移动转变为曲柄盘15的转动，桨叶加载轴13、转叶力矩法兰2与曲柄盘15同步转动，加载移动式支架8根据加载点的位置变化需求同步发生移动，最终实现边调距边加载的滑动磨损试验。

本实用新型的调距机构磨损试验装置实现微动磨损试验时，调距油缸5处于稳距状态，即两个调距油缸5处于锁止状态，推力加载油缸9、切力加载油缸17以及转叶力矩加载油缸7无任何载荷施加，2个转叶力矩加载油缸7同时加载，形成交变转叶力矩。转叶力矩通过转叶力矩法兰2传递到桨叶加载轴13上，最终传递到被试件调距壳体3(桨毂轴承)、曲柄盘15、滑块16以及前活塞杆6、后活塞杆11上，以实现调距机构微动磨损试验。

Claims (7)

1.一种调距桨调距机构磨损试验装置，其特征在于，包括：

推力加载油缸，通过铰链与调距桨装置中的桨叶加载轴相连，用于模拟调距桨装置在水下受到的推力；

切力加载油缸，通过铰链与调距桨装置中的桨叶加载轴相连，用于模拟调距桨装置在水下受到的切力；

转叶力矩加载油缸，通过铰链与调距桨装置中的桨叶法兰连接，用于模拟调距桨装置在水下受到的转叶力矩；

离心力加载油缸，安装在离心力加载支架上，并通过固定在钢丝绳连接套上的钢丝绳与调距桨装置中的桨叶加载轴相连，用于模拟调距桨装置受到的离心力；

调距油缸，通过法兰与调距桨装置中的活塞杆相连，用于调距机构的调距。

2.根据权利要求1所述的调距桨调距机构磨损试验装置，其特征在于：所述调距桨调距机构磨损试验装置采用对称式加载结构，切力加载方向与活塞杆调距方向平行，且两边切力加载方向相同，离心力加载方向与加载轴方向一致，推力加载方向既垂直于切力加载，又垂直于离心力加载方向，两边对称式推力加载方向相反；每个桨叶法兰上安装有两个转叶力矩，转叶力矩旋转中心线与法兰中心线方向一致。

3.根据权利要求1所述的调距桨调距机构磨损试验装置，其特征在于：所述推力加载油缸与切力加载油缸安装在加载移动式支架上，加载移动式支架下方安装有移动式导轨，通过驱动电机带动滚珠丝杠从而使推力加载油缸、切力加载油缸、加载轴承和加载支架同步移动，导轨驱动电机与调距油缸同步联动，实现推力加载点和切力加载点的改变。

4.根据权利要求1所述的调距桨调距机构磨损试验装置，其特征在于：所述调距桨装置包括调距壳体、基座、前活塞杆、后活塞杆、曲柄盘、滑块、转叶力矩法兰、桨叶加载轴，两个调距油缸分别与前活塞杆和后活塞杆相连，从而实现轴向的移动，前活塞杆、后活塞杆上安装被试件的滑块，曲柄盘上的曲柄销与被试件的滑块间隙配合形成转动副，活塞杆的移动转变为曲柄盘的转动，桨叶加载轴、转叶力矩法兰与曲柄盘同步转动。

5.根据权利要求1所述的调距桨调距机构磨损试验装置，其特征在于：所述桨叶加载轴与加载移动式支架上的加载轴形成移动副，加载移动式支架根据加载点的位置变化需求同步发生移动，用于实现边调距边加载的滑动磨损试验。

6.根据权利要求1所述的调距桨调距机构磨损试验装置，其特征在于：当实现微动引起的磨损试验时，所述转叶力矩油缸的转叶力矩加载通过转叶力矩法兰传递到桨叶加载轴、曲柄盘、滑块以及活塞杆上。

7.根据权利要求1所述的调距桨调距机构磨损试验装置，其特征在于：当实现滑动磨损试验时，所述调距油缸、切力加载油缸、推力加载油缸、离心力加载油缸、转叶力矩加载油缸、驱动电机同时加载，所述离心力加载油缸通过钢丝绳作用在桨叶加载轴上，加载方向与桨叶加载轴的轴向一致；所述转叶力矩油缸通过铰链与转叶力矩法兰相连，转叶力矩法兰与桨叶加载轴通过螺钉相连，形成力矩的法向与桨叶加载轴的轴向一致，推力加载油缸与切力加载油缸固定在加载移动式支架上，形成垂直于桨叶加载轴轴向的两个方向上的力。

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