非對稱雙臂離心加載裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種非對稱雙臂離心加載裝置，包括一個與槳轂連接的立柱、立柱上設(shè)置的兩個側(cè)臂，每個側(cè)臂末端各有一個重錘，兩個側(cè)臂及其上面的重錘通過立柱繞槳轂轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生的扭力彎矩和推力彎矩方向相反，轉(zhuǎn)葉力矩和離心力方向相同，調(diào)整兩個側(cè)臂的長度以及與轉(zhuǎn)軸的夾角，可精確模擬槳轂所受的離心力和推力彎矩、扭力彎矩、調(diào)距轉(zhuǎn)葉扭矩三個力矩。在離心加載試驗(yàn)過程中，可以利用本加載裝置精確模擬（平均誤差<1%）槳轂所受到的槳葉離心力和推力彎矩、扭力彎矩、調(diào)距轉(zhuǎn)葉扭矩所有三個方向的力矩。從而可有效地對槳轂組件，特別是對連接槳轂與槳葉的葉根螺栓的強(qiáng)度進(jìn)行加載試驗(yàn)驗(yàn)證。
【專利說明】非對稱雙臂離心加載裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種模擬螺旋槳在流體中工作的受力狀態(tài)的裝置，尤其是能精確模擬 螺旋槳所受的離心力及其所受所有三個方向力矩的離心加載裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 槳轂是調(diào)距槳裝置設(shè)計中需要重點(diǎn)考慮的構(gòu)件。能夠?qū)瀼?qiáng)度設(shè)計有效驗(yàn)證的 試驗(yàn)主要有兩種：水中全尺寸模擬試驗(yàn)和陸地離心加載重塊模擬試驗(yàn)。水中全尺寸模擬試 驗(yàn)所得結(jié)果真實(shí)、準(zhǔn)確、有效，但是試驗(yàn)費(fèi)用高、試驗(yàn)周期長并且對水體深度、流速等要求很 高。陸地離心加載重塊模擬試驗(yàn)，采用離心加載裝置代替槳葉，如圖1、圖2所示，利用離心 加載裝置在旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的離心力模擬槳葉工作工況所受離心力及水動力（矩）。離心 加載試驗(yàn)在陸地試驗(yàn)臺上進(jìn)行，其試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)、試驗(yàn)周期和試驗(yàn)的難度都遠(yuǎn)小于水中全尺寸 模擬試驗(yàn)。
[0003] 目前，現(xiàn)有的離心加載裝置由重錘、側(cè)臂以及立柱三部分構(gòu)成，為單臂、單重錘結(jié) 構(gòu)。將離心加載裝置安裝到槳轂上，轉(zhuǎn)軸在工作轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，利用離心加載裝置產(chǎn)生的離心 力能夠模擬槳轂實(shí)際所受的離心力、推力彎矩及扭力彎矩。槳轂的實(shí)際受力包括槳葉的離 心力、推力、扭力以及相應(yīng)的轉(zhuǎn)葉扭矩、推力彎矩和扭力彎矩，而試驗(yàn)測試中能否精確模擬 槳轂實(shí)際受力中的：槳葉的離心力雜及槳轂受到的推力彎矩、扭力彎矩和轉(zhuǎn)葉扭矩，就決 定了能否正確有效校核、驗(yàn)證槳轂強(qiáng)度?，F(xiàn)有的（單臂）離心加載裝置不能同時模擬推力 彎矩、扭力彎矩和轉(zhuǎn)葉扭矩，因此隨著試驗(yàn)要求的提高，現(xiàn)有的離心加載裝置不能滿足試驗(yàn) 要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明是要提供一種非對稱雙臂離心加載裝置，可克服現(xiàn)有的離心加載裝置不能 模擬槳轂所受所有力矩的不足；該非對稱雙臂離心加載裝置不僅能模擬離心力、推力彎矩 和扭力彎矩，而且還能同時模擬轉(zhuǎn)葉力矩，具有較高的可調(diào)節(jié)性和模擬外負(fù)荷的準(zhǔn)確性。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種非對稱雙臂離心加載裝置，包括一個 與槳轂連接的立柱、立柱上設(shè)置的兩個側(cè)臂，每個側(cè)臂末端各有一個重錘，其特點(diǎn)是：兩個 側(cè)臂及其上面的重錘通過立柱繞槳轂轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生的扭力彎矩和推力彎矩方向相反， 轉(zhuǎn)葉力矩和離心力方向相同，調(diào)整兩個側(cè)臂的長度以及與轉(zhuǎn)軸的夾角，產(chǎn)生精確模擬槳轂 所受的離心力和推力彎矩、扭力彎矩、調(diào)距轉(zhuǎn)葉扭矩三個力矩。
[0006] 兩個側(cè)臂的長度及截面均不相同，并且兩個側(cè)臂的軸線與槳轂轉(zhuǎn)軸所成角度不相 同。兩個側(cè)臂的長度以及與槳轂轉(zhuǎn)軸的夾角分別可參數(shù)化調(diào)整。
[0007] 本發(fā)明的有益效果是：
[0008] 本發(fā)明的立柱上設(shè)置兩個側(cè)臂，每個側(cè)臂末端各有一個重錘，為了模擬槳轂所受 力系的不對稱性，兩個側(cè)臂的長度及截面均不相同，并且兩個側(cè)臂的軸線與轉(zhuǎn)軸所成角度 也不相同。兩個側(cè)臂及其上面的重錘繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生的扭力彎矩和推力彎矩符號相反， 轉(zhuǎn)葉力矩和離心力符號相同。利用力偶原理，通過調(diào)整兩個側(cè)臂的長度以及與轉(zhuǎn)軸的夾角， 這樣就解決了傳統(tǒng)單臂加載裝置無法同時模擬轉(zhuǎn)葉扭矩、推力力矩和扭力彎矩的問題。通 過本發(fā)明可以產(chǎn)生模擬槳轂所受的離心力及推力彎矩、扭力彎矩、調(diào)距轉(zhuǎn)葉扭矩三個力矩。
[0009] 在離心加載試驗(yàn)過程中，可以利用本加載裝置精確模擬（平均誤差< 1% )槳轂所 受到的槳葉離心力和推力彎矩、扭力彎矩、調(diào)距轉(zhuǎn)葉扭矩所有三個方向的力矩。從而可有效 地對槳轂組件，特別是對連接槳轂與槳葉的葉根螺栓的強(qiáng)度進(jìn)行加載試驗(yàn)驗(yàn)證。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 圖1是帶槳葉的調(diào)距槳示意圖；
[0011] 圖2是帶非對稱雙臂離心加載裝置的調(diào)距槳示意圖；
[0012] 圖3是本發(fā)明的非對稱雙臂離心加載裝置與葉根法蘭連接的示意圖；
[0013] 圖4是定軸轉(zhuǎn)動示意圖；
[0014] 圖5是慣性積平移變換示意圖；
[0015] 圖6是坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)示意圖；
[0016] 圖7是本發(fā)明的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)主視圖；
[0017] 圖8是本發(fā)明的實(shí)施例的俯視圖；
[0018] 圖9是圖8中沿A-A剖視圖；
[0019] 圖10是圖8中沿B-B剖視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0021] 如圖3、7、8、9、10所示，一種非對稱雙臂離心加載裝置，包括一個與葉根法蘭6連 接的立柱3、立柱3上設(shè)置的兩個側(cè)臂。
[0022] 第一側(cè)臂2和第二側(cè)臂4的末端分別有第一重錘1和第二重錘5,為了模擬槳轂所 受力系的不對稱性，第一側(cè)臂2和第二側(cè)臂4的長度及截面均不相同，并且第一側(cè)臂2和第 二側(cè)臂4的軸線與槳轂轉(zhuǎn)軸7所成角度也不相同。兩個側(cè)臂的長度以及與槳轂轉(zhuǎn)軸7的夾 角分別可參數(shù)化調(diào)整。兩個側(cè)臂及其上面的重錘繞轉(zhuǎn)軸7旋轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生的扭力彎矩和推力 彎矩符號（方向）相反，轉(zhuǎn)葉力矩和離心力符號（方向）相同。利用力偶原理，通過調(diào)整兩 個側(cè)臂的長度以及與轉(zhuǎn)軸的夾角，這樣就解決了傳統(tǒng)單臂加載裝置無法同時模擬槳轂受到 的轉(zhuǎn)葉扭矩、推力彎矩和扭力彎矩的問題。通過本發(fā)明可以精確模擬槳轂實(shí)際受到的離心 力和推力彎矩、扭力彎矩、調(diào)距轉(zhuǎn)葉扭矩三個力矩。
[0023] 本發(fā)明的設(shè)計方法：
[0024] 第一步，建立單臂結(jié)構(gòu)的參數(shù)化計算模型
[0025] 一、定軸轉(zhuǎn)動剛體的慣性力系的簡化，如圖4所示： (1)
[0027] 式中：m為剛體的質(zhì)量；x。，y。為剛體質(zhì)心的坐標(biāo)；/ζ = Σ?,.?彳+>〇為剛體對軸ζ 的轉(zhuǎn)動慣量；而

【權(quán)利要求】
1. 一種非對稱雙臂離心加載裝置，包括一個與槳轂連接的立柱、立柱上設(shè)置的兩個側(cè) 臂，每個側(cè)臂末端各有一個重錘，其特征在于：所述兩個側(cè)臂及其上面的重錘通過立柱繞槳 轂轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生的扭力彎矩和推力彎矩方向相反，轉(zhuǎn)葉力矩和離心力方向相同，調(diào)整所 述兩個側(cè)臂的長度以及與槳轂轉(zhuǎn)軸的夾角，產(chǎn)生精確模擬槳轂所受的離心力和推力彎矩、 扭力彎矩、調(diào)距轉(zhuǎn)葉扭矩三個力矩。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非對稱雙臂離心加載裝置，其特征在于：所述兩個側(cè)臂的長 度及截面均不相同，并且兩個側(cè)臂的軸線與槳轂轉(zhuǎn)軸所成角度不相同。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非對稱雙臂離心加載裝置，其特征在于：所述兩個側(cè)臂 的長度以及與槳轂轉(zhuǎn)軸的夾角分別可參數(shù)化調(diào)整。
【文檔編號】G01M13/00GK104089770SQ201410362422
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月28日
【發(fā)明者】胡舉喜, 謝清程, 史俊武, 楊文凱, 聶冉 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七0四研究所