[发明专利]非对称双臂离心加载装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种模拟螺旋桨在流体中工作的受力状态的装置，尤其是能精确模拟螺旋桨所受的离心力及其所受所有三个方向力矩的离心加载装置。

背景技术

桨毂是调距桨装置设计中需要重点考虑的构件。能够对桨毂强度设计有效验证的试验主要有两种：水中全尺寸模拟试验和陆地离心加载重块模拟试验。水中全尺寸模拟试验所得结果真实、准确、有效，但是试验费用高、试验周期长并且对水体深度、流速等要求很高。陆地离心加载重块模拟试验，采用离心加载装置代替桨叶，如图1、图2所示，利用离心加载装置在旋转过程中产生的离心力模拟桨叶工作工况所受离心力及水动力(矩)。离心加载试验在陆地试验台上进行，其试验经费、试验周期和试验的难度都远小于水中全尺寸模拟试验。

目前，现有的离心加载装置由重锤、侧臂以及立柱三部分构成，为单臂、单重锤结构。将离心加载装置安装到桨毂上，转轴在工作转速下运行，利用离心加载装置产生的离心力能够模拟桨毂实际所受的离心力、推力弯矩及扭力弯矩。桨毂的实际受力包括桨叶的离心力、推力、扭力以及相应的转叶扭矩、推力弯矩和扭力弯矩，而试验测试中能否精确模拟桨毂实际受力中的：桨叶的离心力及桨毂受到的推力弯矩、扭力弯矩和转叶扭矩，就决定了能否正确有效校核、验证桨毂强度。现有的(单臂)离心加载装置不能同时模拟推力弯矩、扭力弯矩和转叶扭矩，因此随着试验要求的提高，现有的离心加载装置不能满足试验要求。

发明内容

本发明是要提供一种非对称双臂离心加载装置，可克服现有的离心加载装置不能模拟桨毂所受所有力矩的不足；该非对称双臂离心加载装置不仅能模拟离心力、推力弯矩和扭力弯矩，而且还能同时模拟转叶力矩，具有较高的可调节性和模拟外负荷的准确性。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种非对称双臂离心加载装置，包括一个与桨毂连接的立柱、立柱上设置的两个侧臂，每个侧臂末端各有一个重锤，其特点是：两个侧臂及其上面的重锤通过立柱绕桨毂转轴旋转时，产生的扭力弯矩和推力弯矩方向相反，转叶力矩和离心力方向相同，调整两个侧臂的长度以及与转轴的夹角，产生精确模拟桨毂所受的离心力和推力弯矩、扭力弯矩、调距转叶扭矩三个力矩。

两个侧臂的长度及截面均不相同，并且两个侧臂的轴线与桨毂转轴所成角度不相同。两个侧臂的长度以及与桨毂转轴的夹角分别可参数化调整。

本发明的有益效果是：

本发明的立柱上设置两个侧臂，每个侧臂末端各有一个重锤，为了模拟桨毂所受力系的不对称性，两个侧臂的长度及截面均不相同，并且两个侧臂的轴线与转轴所成角度也不相同。两个侧臂及其上面的重锤绕转轴旋转时，产生的扭力弯矩和推力弯矩符号相反，转叶力矩和离心力符号相同。利用力偶原理，通过调整两个侧臂的长度以及与转轴的夹角，这样就解决了传统单臂加载装置无法同时模拟转叶扭矩、推力力矩和扭力弯矩的问题。通过本发明可以产生模拟桨毂所受的离心力及推力弯矩、扭力弯矩、调距转叶扭矩三个力矩。

在离心加载试验过程中，可以利用本加载装置精确模拟(平均误差＜1％)桨毂所受到的桨叶离心力和推力弯矩、扭力弯矩、调距转叶扭矩所有三个方向的力矩。从而可有效地对桨毂组件，特别是对连接桨毂与桨叶的叶根螺栓的强度进行加载试验验证。

附图说明

图1是带桨叶的调距桨示意图；

图2是带非对称双臂离心加载装置的调距桨示意图；

图3是本发明的非对称双臂离心加载装置与叶根法兰连接的示意图；

图4是定轴转动示意图；

图5是惯性积平移变换示意图；

图6是坐标系的旋转示意图；

图7是本发明的实施例的结构主视图；

图8是本发明的实施例的俯视图；

图9是图8中沿A-A剖视图；

图10是图8中沿B-B剖视图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图3、7、8、9、10所示，一种非对称双臂离心加载装置，包括一个与叶根法兰6连接的立柱3、立柱3上设置的两个侧臂。