CN2565024Y - 旋桨流速仪起转速检测设备 - Google Patents

Abstract

旋桨流速仪起转速V₀检测设备，原理是V₀与仪器内摩阻力矩M具有确定的函数关系，可通过检测M来确定V₀。检测由低速微电机驱动搁置在滚轮上的被测旋桨流速仪轴承内套圈低速旋转，外套圈在仪器内摩阻的作用下跟着同步旋转，但被摩擦摆平衡在角度Φ处，摆针在刻度盘上示值即为V₀。本设计可全面而精确地描述仪器内摩阻各组成运行环节的摩阻特性，有助于仪器生产、检修和维护时正确装配，以及迅速分析并排除装配中出现力矩异常的各种故障，使仪器处于最佳状态下运行，达到检测科学化。水槽检定中免于反修、重新检定，测量时确保水文测验精度的目的。检测设备结构设计合理、精练，运作模式简捷，省时，省力，工效高，投资小。

Description

旋桨流速仪起转速检测设备

技术领域

本实用新型涉及江河水文测验技术领域中，一种用以检测旋桨流速仪起转速V₀的设备。

背景技术

目前旋桨流速仪起转速V₀检测设备及其方法，各国都是根据国际标准《ISO3455直线明槽中转子式流速仪的检定》规定的指导性原则，制定本国流速仪检定标准，我国标准是《SL/T150-95直线明槽中转子式流速仪的检定方法》。流速仪检定原理是基于物体相对运动理论，即把江河中运动的水流假设为直线明槽中静止水体，检定时，流速仪安装在检定车测杆上，没入一定水深处，检定车沿着直线明槽两岸轨道按一定的速度V′作直线匀速运动，从而获得相当于作用在旋桨流速仪旋桨转子上的标准输入量V，同时在其相应测速历时T内，检测仪器转子转数信号输出N，并计算转速n＝N/T。旋桨流速仪起转速V₀的检测方法是：预设检定车以较V₀值低一档的速度级行车，然后，逐渐提速，直到旋桨转子开始匀速运转，计算的n值稳定，此时检定车速度V′便为旋桨流速仪起转速V₀。现有技术存在的缺陷是：1)在检定过程中，流速仪在与静水作相对运动的同时，激起波浪，产生附加速度±ΔV，因此，作用在旋桨转子上的标准输入量V并非检定车速度V′，而是V＝V′±ΔV，其中±ΔV将影响V₀值的准确性；2)工作者在测量时需要不停地监视旋桨转子的运行情况，工作劳累；3)当V₀值超标时，仪器需从水中取出，重新拆洗、调整、加油、装配，然后再检，在大批量生产流水作业线上，如此返工运作，既费工、费力，又费时，且影响整个生产进程；4)仪器起转速V₀缺少相应的检测手段，只凭个人经验来判断，其方法是：用嘴对着旋桨流速仪旋桨转子的迎水面吹气，据工作者自我感觉送气量大小和旋桨转子起转、运行和停止工作状态，准确性差；5)大批量生产时，工作者长时间吹气，伤元气，很劳累；6)据我国《水文测验规范》要求，水文测站工作人员在测流前后，都要按上述方法检测仪器运行的工作状态，显然，其工作水平不如上述专业人员，因此，水文测验精度将受到一定程度的影响。

发明内容

本实用新型宗旨是要改变目前检测旋桨流速仪起转速V0这一重要性能只凭个人经验和繁复的水槽检测传统方法，建立科学、规范的新运作模式，使仪器在生产、检修、维护和测量过程中都能够正确而容易地掌握。具体解决如下技术问题：1)仪器装配质量；2)水槽检定中返工；3)仪器水文测验精度；4)工作者劳累；5)生产率；6)易操作性。

本实用新型技术路线是：从理论上分析旋桨流速仪起转速V0与其结构性能密切相关的旋桨转子水流动力矩和仪器内摩阻力矩M的关系，并通过明渠检定水槽在静水条件下，实验建立V₀＝f(M)关系，从而通过简单地测量M值，即可方便而精确地确定V₀值。为此，本实用新型要提供一种用以检测旋桨流速仪起转速V₀的设备，以确保旋桨流速仪正常运转，达到其应有的测量精度。通过流体力学和摩擦学理论分析，可求得旋桨流速仪起转速V₀与其内摩阻力矩M之间的关系式： $V_0=\mathrm{\θ}\sqrt{M}.........\left(1\right)$

式中θ为综合阻力系数，与旋桨转子结构、水密度等有关，可通过实验确定，建立V₀＝f(M)关系，并把V₀值，或者V₀和M值直接在刻度盘上显示读数。达到检测快捷、方便、直观的目的。由以上分析可见，旋桨流速仪起转速V₀检测设备的功能，实际上就是测量仪器内摩阻力矩M。其工作原理是应用摩擦摆理论，即由一对内、外套圈组成的摩擦副，当内套圈以低速旋转时，其运动副接触介面的摩擦阻力必然带动外套圈同步旋转，若在其上安装一摩擦摆，并调节摆锤重量，可使摆针在某一角度上达到平衡，这时摩擦摆的平衡力矩即为仪器支承部分摩擦副之间的摩擦力矩M。旋桨流速仪起转速V₀检测设备结构如下：设有支撑被测旋桨流速仪旋转运动的滚轮、驱动机构、摆针与刻度盘。驱动机构采用低速微电机。检测时将被测仪器搁置在滚轮上，将摆针安装在被测仪器旋桨转子部分的旋转外套上，驱动机构通过齿轮传动副与被测仪器旋桨转子部件的支承轴相联，启动开关，驱动机构即带动旋桨流速仪支承轴旋转，外套圈在内套圈和钢球介面摩阻力作用下也跟随其同步旋转，但摆针上摆锤产生的制动力矩阻止其旋转，使摆针停止在一定角度上，刻度盘上即可直接显示V₀值，或V₀、M值。本设计的优化方案是：1)支撑滚轮均装有微轴承；2)设有表示被测旋桨流速仪信号接点开关工作时摩阻特性的蜂鸣器；3)工作平台设有调平装置，包括调平螺帽和水准器(例如圆水泡或互相垂直安装的长水泡)。测量旋桨流速仪起转速V₀的步骤如下：

1)准备工作。将后滚轮、蜂鸣器分别安装在被测旋桨流速仪圆柱壳体后柱孔和垂直孔中，用螺钉固定，把蜂鸣器正极线与仪器圆柱壳体上的绝缘接线柱相接，负级与圆柱壳体垂直孔自然接触。

2)安装被测旋桨流速仪。使被动齿轮和固定在微电机轴头上的主动齿轮啮合。

3)摆针对零。

4)检测。打开电源开关，摆针随着被测旋桨流速仪内摩阻力矩M的变化而偏转，并稳定在某一角度Φ上，其示值即为仪器内摩阻力矩M和起转速V₀。

与现有技术相比本实用新型具有下列优点：

1)确保仪器测量精度。本实用新型可科学、准确地检测V₀值，使仪器在检定和使用中，运转均处于最佳的工作状态，而现有技术在仪器长期使用中都是凭个人工作经验检测，精度差。

2)提高工效。本实用新型只需1min即可确知V₀值，现有技术需3min反覆测试也难以确知V₀值。

3)全面分析仪器内摩阻特性。本实用新型可全面、准确地分析：摩擦力矩均值；最大摩擦力矩；在一个工作周期内摩擦力矩分布情况；轴承摩阻特性；仪表油洁净度；齿轮传动副和信号接点开关工作时摩阻力矩，现有技术对仪器内摩阻故障的分析较盲目，难以确诊；

4)降低工作者劳动强度。本实用新型为自动检测，工作者只需简单地装卸仪器和按动开关，便可准确而轻松地完成任务，而现有技术单凭个人力气和工作经验来判断，既费力，且伤神，易疲劳，而水槽检定时，需要不断地目测，或由一专人观察；当检定中仪器V₀值超标时，需要将仪器从水中提出送装配车间从新拆、装，然后再检定。

附图说明

图1是本实用新型旋桨流速仪起转速V₀检测设备示意图；

图2是本实用新型旋桨流速仪内部支承示意图；

图3是本实用新型旋桨流速仪摩阻力矩检测工作原理图；

图4是旋桨流速仪V₀～M关系曲线图。

具体实施方式

实施例1，参照图1：旋桨流速仪起转速V₀检测设备包括：圆水泡2、摆针3、摆锤4、刻度盘5、前支架6、电源开关7、后支架8、底座9、调平螺帽10、电源插头11、微电机12、主动齿轮13、被动齿轮14、后滚轮15、蜂鸣器16、前滚轮17、限位片18。其中后滚轮15、蜂鸣器16和摆针3作为检测设备的附件，在检测、安装被测旋桨流速仪1时，分别被安装在所说的被测旋桨流速仪1上，其位置是：后滚轮15被安装在被测旋桨流速仪1的圆柱壳体1A后柱孔中，用螺钉固定，并使其上的被动齿轮14与安装在微电机12轴头上主动齿轮13啮合，后滚轮15搁置在后支架8上的“V”型槽中，用限位片18限位；蜂鸣器16被安装在与被测旋桨流速仪圆柱壳体1A垂直的孔中，用螺钉固定，输入电线正极与其上的绝缘柱相连，负极与圆柱壳体1A垂直孔自然接触；摆针3以其弹性的片簧夹紧在被测旋桨流速仪1的旋桨转子部件旋转外套1B上。然后，把被测旋桨流速仪1圆柱壳体1A的前部搁置在前支架6上的左、右前滚轮17上，前支架6、后支架8均安装在底座9上，底座9的工作平台上安装有圆水泡2，借安装在底座9下方的调平螺帽10把圆水泡2调平，使摆针3铅直地对准刻度盘5上的零点。刻度盘5固定在前支架6的正面。当把电源插头11插入～220V，50HZ的市电插座后，按动电源开关7，微电机12作低速旋转，并通过齿轮副带动搁置在左、右前滚轮17和后滚轮15的被测旋桨流速仪1作低速旋转，由于前、后滚轮中都装有微轴承，因此，被测旋桨流速仪可在其上灵敏地旋转。图2所示为被测旋桨流速仪内部支承示意图，是图1A-A剖视放大图。与圆柱壳体1A安装在一起的支承轴1D其轴上装有轴承内套圈1H，轴承外套圈1F借轴承套1C与旋桨转子1E固定成一体的旋转外套1B构成旋桨转子部件。当微电机12通过主动轮13驱动和与被动轮14装成一体的壳体1A旋转时，支承轴1D和其上的内套圈1H随着旋转，并通过轴承中的钢球1G带动轴承外套圈1F，及其上的旋桨转子部件同步旋转，但被固定在旋转外套1B上的指针3、摆锤4平衡在某一角度Φ位置，如图3所示为本实用新型旋桨流速仪摩阻力矩检测工作原理图，它是图1的左视图。根据指针2从旋转中心到摆锤4重心的工作长度L，摆锤4等的重量P，以及L与铅直线之间夹角Φ，按力系平衡原理和三角学定理可计算出被测旋桨流速仪1内摩阻力矩M为：

              M＝PLSinφ                     (2)

其工作步骤如下：

1.检测旋桨流速仪起转速V₀，即内摩阻力矩M步骤：

1)准备工作。将后滚轮15、蜂鸣器16分别安装在被测旋桨流速仪1圆柱壳体1A后柱孔和垂直孔中，用螺钉固定，把蜂鸣器16的正极线与仪器圆柱壳体1A上的绝缘接线柱相接。

2)安装仪器。把被测旋桨流速仪1的圆柱壳体1A和后滚轮15分别搁置在左、右前滚轮17和后支架8的“V”型槽中，并使被动齿轮14与固定在微电机12轴头上的主动齿轮13啮合。

3)摆针3对零。把摆针3夹持在被测旋桨流速仪1的旋桨转子部件旋转外套B上，调整调平螺帽10，使底座9上的圆水泡居中，即工作平台水平，摆针3对准刻度盘5上的零点。

4)测试。把电源插头11插进市电～220V，50HZ插座上，打开电源开关7，摆针3随着被测旋桨流速仪1内摩阻力矩M的变化而摆动，摆针3稳定在某一角度Φ上，其示值即为仪器内摩阻力矩M、起转速V₀。

2.实验建立起转速V₀与摩阻力矩M关系

下面为某常用旋桨流速仪产品，在大批生产中抽取5架作为实验被测旋桨流速仪1起转速V₀非限定性实施例。在一批球轴承中按摩阻力矩M值大小排列，选取具有特征值10套，装配成5架被测旋桨流速仪1主机，使得其内摩阻力矩M值从大到小均匀分布。在主机上分别安装同一旋桨1E，按上述测量被测旋桨流速仪1内摩阻力矩M的步骤测得各架仪器的M值，然后，仪器在直线明槽中静水条件下进行低速检定，可获得5架具有不同M值仪器相应的起转速V₀，如图4所示为仪器起转速V₀与其内摩阻力矩M的实验曲线。V₀、M可在旋桨流速仪内摩阻力矩测量设备的刻度盘5上刻度，并直接表示V₀和M值。当然，对于其它型号的仪器也可只标明指针偏摆的角度Φ，然后按图表查明仪器起转速V₀值。

Claims (6)

1、一种旋桨流速仪起转速检测设备，其特征是：设有支撑被测旋桨流速仪作旋转运动的滚轮和驱动机构、用于与被测旋桨流速仪联接的摆针，及固定在支架上的刻度盘。

2、按照权利要求1所述的旋桨流速仪起转速检测设备，其特征是：滚轮装有微轴承。

3、按照权利要求1所述的旋桨流速仪起转速检测设备，其特征是：驱动机构动力采用低速微电机。

4、按照权利要求1或2或3所述的旋桨流速仪起转速检测设备，其特征是：刻度盘标有仪器起转速V₀值。

5、按照权利要求4所述的旋桨流速仪起转速检测设备，其特征是：设有表示被测旋桨流速仪信号接点开关工作时摩阻特性的蜂鸣器。

6、按照权利要求5所述的旋桨流速仪起转速检测设备，其特征是：设有工作平台调平装置，包括调平螺帽和水准器。

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