[发明专利]调距桨电液伺服加载装置及加载方法

说明书

技术领域

本发明涉及电液伺服领域的加载试验台类装置，特别是涉及一种调距桨电液伺服加载装置及加载方法。

背景技术

调距桨是目前舰船中最广泛采用的推进装置之一，与定距桨的主要区别在于，定距桨的桨叶不能转动，而调距桨可以通过驱动设置于桨毂中的运动机构，以桨叶转动和改变桨叶的角度来调节螺旋桨螺距。通过桨叶螺距角的改变实现主机负荷的增加或减小，以便改善主机推进效率、降低营运成本和获得优良的操纵性能和机动性。其内部机械结构复杂，性能要求较高。对于新研制更大功率的调距桨装置必须建立加载试验台，对桨毂结构设计以及调距桨电液比例伺服控制系统进行考核，考察新研制的调距桨装置是否满足设计要求。螺旋桨在水下分别受到推力，旋转阻力、离心力以及桨叶转动扭距，其中在推力、旋转阻力和转叶扭距上还有脉动压力存在。

螺旋桨在水中旋转时受到的力和力矩负荷组成是：轴向的推力P、螺旋桨旋转沿切线方向阻力T、惯性转叶扭矩和水动力转叶扭矩M、离心力R等，这些力和力矩与螺距、进速以及它们的变化率有关。世界上各国对调距桨加载系统的研究过去主要以“飞铁”惯性加载试验为主，“飞铁”加载的原理是，将螺旋桨桨叶更换成加载悬臂，并在悬臂后部加挂不同重量的铁块，螺旋桨的旋转是由电机带动，转速的调节是由减速箱和离合器进行控制，通过调整加载悬臂与螺旋桨轴向的夹角位置，在螺旋桨旋转时由于离心力的作用，能分别在螺旋桨上模拟出推力方向、旋转阻力方向和离心力方向的受力。它的优点是除桨叶扭矩外能保证调距桨装置在其他各个方向的同时受力，并能对调距桨桨毂机械机构进行强度考核；它的缺点是很难通过飞铁加载实现对各个方向上受力的精确控制，并且“飞铁”加载的基本原理是离心力加载，只能进行调距桨装置相对稳态的加载，不能满足对调距桨装置实施模拟实船受力动态加载以及脉动力加载的需要。但在当时条件下这种加载装置已是公认的最能反映调距桨真实受力的试验装置。目前，对于调距桨加载试验台架的研究，由于商业和军事目的，世界上鲜有报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用来模拟调距桨在各种复杂真实海况下所受的动态载荷的调距桨电液伺服加载装置及加载方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种调距桨电液伺服加载装置，包括：包括加载台架组件、液压系统、电控及检测系统；所述加载台架组件包括大质量圆盘底座，所述大质量圆盘底座上表面上设置有桨毂座，桨毂座上设置有桨毂，以桨毂座为轴心，在大质量圆盘底座上设置有至少一个的的离心力R油缸支座，离心力R油缸支座右侧设置有旋转阻力T油缸支座；所述液压系统包括不锈钢油箱，不锈钢油箱通过油路分别连接有电调比例泵、定量泵和控制泵；电调比例泵的油路分别连接有高压滤器、系统压力传感器、蓄能器、溢流阀以及电磁溢流阀II；定量泵的油路与电调比例泵的油路相连接；控制泵分别连接有电磁溢流阀I和电调比例变量泵；高压滤器分别连接有M缸加载伺服阀、P缸加载伺服阀、T缸加载伺服阀、R缸加载伺服阀以及压力传感器；M缸加载伺服阀一条油路上分别连接有电磁换向阀、压力传感器Ⅱ和转叶扭矩M加载油缸Ⅰ的无杆腔，M缸加载伺服阀的另一条油路上分别连接有电磁换向阀、压力传感器Ⅲ和转叶扭矩M加载油缸Ⅱ的有杆腔；P缸加载伺服阀的一条油路上分别连接有压力传感器Ⅳ和推力P加载油缸的无杆腔，P缸加载伺服阀的另一条油路上分别连接有压力传感器Ⅴ和推力P加载油缸的有杆腔；T缸加载伺服阀分别连接有压力传感器Ⅵ、旋转阻力T加载油缸的有缸腔；R缸加载伺服阀分别连接有压力传感器和离心力R加载油缸的有杆腔；推力P加载油缸的无杆腔、旋转阻力T加载油缸的无杆腔、M缸加载伺服阀、P缸加载伺服阀、T缸加载伺服阀和R缸加载伺服阀通过油路相连接；连接推力P加载油缸的无杆腔、旋转阻力T加载油缸的无杆腔、M缸加载伺服阀、P缸加载伺服阀、T缸加载伺服阀和R缸加载伺服阀的油路经风冷却器进入不锈钢油箱底部；溢流阀以及电磁溢流阀II的油路经风冷却器进入不锈钢油箱底部；所述电控及检测系统包括电源装置，所述电源装置分别连接有操纵面板、显示仪表、数据计算与显示装置、可编程控制器CPU、模拟量输入模块、数字量输入/输出模块、模拟量输出模块、网口通讯模块、力传感器组、应变传感器组、位移传感器组、电磁阀控制装置、电动机组启停装置、M缸加载伺服阀、P缸加载伺服阀、T缸加载伺服阀、R缸加载伺服阀、NI数据采集系统和ARM高频加载控制器；所述数据计算与显示装置分别与网口通讯模块和NI数据采集系统相连；操纵面板分别与显示仪表、数字量输入/输出模块和PLC模拟量输入模块相连；NI数据采集系统与力传感器和应变传感器组相连；ARM高频加载控制器分别与力传感器组和伺服阀组相连；PLC模拟量输入模块分别与力传感器和位移传感器相连；数字量输入/输出模块和电机启动箱相连；PLC模拟量输出模块和伺服阀组相连。