螺旋桨液压静平衡计算机检测系统研发

中 图 分 类号 ： Ｈ１７ Ｔ ３ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ２ ８０ ２ １ ）４ ０ １— ０
引 言
目前 ， 旋 桨静 平 衡检 测 方 法 的 国家标 准 仍 然 螺 是 卧式 的平 衡挂 重法 ， 即采用 刚性 支 承方式 ， 将螺 旋
（ 江苏 大学 机 械 工 程 学 院 江苏镇江 ２２ １ １０ ３）
摘要 ： 介绍 了为某企业所开发的螺旋桨液压静平衡检测系统 ， 在对检测原理进行分析 的基础上 ， 分别从硬件和软件 两方 面对其实现方法进行 了介绍 。所设计的检测 系统对螺旋桨的静平衡 检测结果 的精确化以及提 升大 型转子的静 平衡检测水平具有重要的参考价值 。 关键词 ： 螺旋桨 ； 液压 ； 静平衡 ； 检测系统 ； 计算机
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赢体秸动与 控副
２０ 第４ ０年 期 １
为在 ｙ轴上 的投影 ； 为 尺在 ｚ轴上 的投影 。 通过调 节配重 传感器 系统 弹簧 的变形量 使得置 于悬 浮筒上 的水平 仪达 到水 平 ， 当满 足 ＝ Ｒ＝ 。 ∑Ｆ ０ Ｍｙ￣Ｆ ｚ ＝ Ｒ＝ ０时 ， 各传 感器 受力 的空 间矢 量和 即为 图 ２ 型 中各力 的空 间矢 量 和 ， 模 采集 各传 感器 的数 据 ， 最 大值 即为 连接最 轻浆 叶的传感 器读数 ，其 它各数
用 计算 机 检测 系统 ， 电子称 重 应 用 到螺 旋 桨 的静 将 平 衡检 测 ， 过传感 器 及计 算 机 检 测直 接 给 出各 个 通
叶片 的不 平衡 重量 。
大挂重 由传感 器 的额定 载荷 决定 。
Ｊ
１ 检 测原 理
图 １ 出了螺旋 桨静平 衡计算 机 检测 系统 的原 给 理图， 螺旋 桨 ４被 安装 在静 平衡 仪 ２上 ， 通过 定心 锥
第４ 总 ｌ ） 期（第４期
流体秸动与控副
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螺旋桨液压静 平衡计算机检测 系统研发
胡 红 波 刘 志 勇 王 存 堂
检 测系统 的软 件结构 如 图 ４所示 ，由人 机交互 平 台、数据采 集和处 理单元 和数 据库管 理单元 ３部 分 组成 。
据与最大值的相对差即为相应浆叶的偏重 ，由此可
得 出螺 旋桨 的最大 静不平衡 度 ，通过 与标准 相 比判 断螺旋 桨是否 合格 。
２ 检 测 系统 结构
静 平衡 仪后 ， 螺旋桨 立式 安装 、 悬浮 系统采 用球 面静 压 支承 、 液压驱 动 ， 可大大 提 高测量精 度 。本研 究采
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图 １ 计 算 机检 测 系统 原 理 图
１ 水平仪 ；－ 一 ２ 静平衡仪 ； － ３ 定心锥 ４ 野旋 桨 ； 一 ５ 压力传感器 ；－ 一 ６ 配重块
心锥 自动 对 中 ， 以极 高 的同心度 套在 悬浮 筒上 ， 并通 过 液压 锁 紧装 置与 悬 浮筒 锁 紧 ， 浮 简和 螺 旋桨 整 悬
图 ２ 检 测 装 置 的 受 力模 型
体在油压 的作用下 ， 悬浮在 内支撑筒 的悬浮球上， 形 成 几乎 无 摩擦 的摆 动 副 ， 螺旋 桨 的静不 平 衡 可通 过 悬 浮筒 的摆动 反映 出来 。传感 器 的两端分 别连 上两 根 刚度 较 小 的弹簧 ， 于 连续 加 载 。 系统 检测 的最 用
收稿 日期 ：０ ０ ０ — １ ２ １— ４ ２ 作者简介 ： 胡红波 （９ ４ ）男 ， １８ 一 ， 在读硕士生。
图 ２给 出 了检测 装 置 的受 力模 型 ， 四 叶浆空 以 间力学模型为例 ， 将球面静压轴承的球心作为空间 力 系 的 中心 ， 由于各 浆 叶偏 重产 生 的力 Ｆ与 ｚ轴 平 行 ， 各 力 对 于 ｚ轴 的力 矩 为零 ， 则 而对 轴 和 ’轴 ， 则有 力矩 存在 。即 Ｍｚ Ｒ＝ ； ：∑ Ｆ Ｍｙ ＝∑Ｆ Ｏ Ｍｘ Ｒ ； ：∑ Ｆ 中 ， 空 间力系 的矢 量和 ； Ｒ 。式 Ｆ为 月为空 间各 力 的 作 用点 与球 心 ０的距 离 ； Ｒ 为在 Ｘ 轴上 的投 影 ； Ｒ
桨、 心轴 、 动轴 承 组装 成 一个 整 体 ， 后水 平 安 置 滚 然
在支架 上进 行静平 衡 检测 。但 由于这种 方法 心轴 过
重、 轴线 弯 曲 、 支撑 轴承 的摩 擦 、 动 惯量 等 会 严 重 转 影 响测量 精 度 ， 螺 旋 桨 的安装 、 卸 不便 ， 以适 且 拆 难 应螺 旋桨 大 型化 的要 求 ， 全 液压 静 平衡 仪 则 是 未 而 来 船舶 螺旋 桨静平 衡检 测 的主要工 具 和手段 。 当螺旋 桨 的支 撑装 置采 用 了新 型全 液压 高精度
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一 一
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３导正 ，用 拉压 力传 感器 ５和配重 块 ６测 量 每个 桨 叶 的不平 衡 重量 ， 当水平 仪 １ 示 螺 旋桨 ４的基 准 显
面处 于水 平 状态 时 ， 传感 器 的读 数 则 为各 个 叶片 在 叶梢处 不平衡 重量 的具体 值 。
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在 工 作过 程 中 ， 螺旋 桨 通过 静 平 衡仪 上 下 的定
图 ｇ 软 件 系统 结 构 图
２ １检 测 系 统 硬 件 ．
检测 系统 是集 数 据采 集 、 据处 理 、 数 测试 算 法 、 通讯于一体的小型智能检测系统 ，其硬件结构如图 ３ 所示 。 测量元 件 、 集模块 等硬 件选 型考虑 了元件 采 的可靠 性 、 度 、 统 的可 扩展性 以及 与计算 机 的兼 精 系 容性 。主要部 件有 拉压力传 感器 、 上位 机 、 拟量采 模 集 模块 等 。