專利名稱：確定旋槳流速儀槳葉水力螺距k值的方法及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種確定旋槳流速儀槳葉水力螺距K值的方法及其設(shè)備，尤其涉及對江河水文測驗(yàn)中大量使用的通用型塑料槳葉旋槳流速儀的槳葉水力螺距進(jìn)行測量的方法和這種方法所使用的設(shè)備。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施的技術(shù)路線是確定旋槳流速儀槳葉水力螺距K值的方法，其特征是旋槳流速儀槳葉與主機(jī)分開，單獨(dú)用機(jī)械手段測量槳葉機(jī)械螺距H，抽樣的槳葉模型用直線明槽設(shè)備和方法在靜水條件下檢定K值，建立K＝f(H)關(guān)系式，據(jù)此，在大批生產(chǎn)中，由測量H值計算K值。制成具有K值的標(biāo)準(zhǔn)槳葉，再隨機(jī)和其它旋槳流速儀主機(jī)配套工作。按此方法制成的標(biāo)準(zhǔn)槳葉，可與大量生產(chǎn)的儀器，或檢修的儀器組合，儀器均不需下水檢定。以下是本發(fā)明技術(shù)路線的理論基礎(chǔ)及實(shí)施時計算公式的推導(dǎo)。據(jù)本專利發(fā)明人楊漢塘撰寫的論文《流速儀轉(zhuǎn)子靜態(tài)特性》推導(dǎo)的旋槳流速儀槳葉運(yùn)動方程為Vn=[Cy(Cy-Cx)tg2α+CxCy-Cx]πDtgα---(2)]]>式中V——水流速度；n——槳葉轉(zhuǎn)速；Cx、Cy——槳葉阻力系數(shù)；α——槳葉螺旋角；D——槳葉回轉(zhuǎn)直徑。
令式(2)右邊方括號為槳葉阻力系數(shù)B；πDtgα為槳葉機(jī)械螺距H，于是有V＝BHn (3)令BH＝K(4)則V＝Kn(5)式(5)是槳葉在假設(shè)沒有內(nèi)摩阻情況下推導(dǎo)出來的運(yùn)動方程式，它與式(1)的差別僅是末反映出表達(dá)儀器內(nèi)摩阻這一附加常數(shù)項(xiàng)C。據(jù)流體力學(xué)相似原理，對抽樣的槳葉模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，建立起槳葉水力螺距K和機(jī)械螺距H之間的函數(shù)關(guān)系K＝f(H)，大批量生產(chǎn)中，只要測得槳葉的機(jī)械螺距H，便可計算出其相應(yīng)的水力螺距K。測量槳葉機(jī)械螺距H的方法包括以下步驟1)確定槳葉測量半徑R位置R＝0.6R0(6)2)確定測量槳葉R處螺旋線T長T=Scosα---(7)]]>3)確定槳葉R處用作測量基準(zhǔn)的螺旋角β 4)在設(shè)備運(yùn)行時，螺旋線T的測量，是用其在軸向的投影S表示，S數(shù)值為S=Tsinβ=44.8mm---(9)]]>5)讀取千分表26在T終點(diǎn)處示數(shù)Z，Z值即為槳葉機(jī)械螺距H特征值，6)計算α與β之間的差值角γγ=arctg(ZT)---(10)]]>7)計算被測槳葉R處螺旋角α
α＝β-γ (11)8)計算被測槳葉機(jī)械螺距HH＝2πRtg α (12)9)把式(10)、(11)代入式(12)，得H=2πRtg[β-arctg(ZT)]---(13)]]>10)對被測槳葉抽樣，11)抽樣的槳葉模型通過直線明槽檢定，得相應(yīng)的槳葉水力螺距Ki。
12)據(jù)式(4)計算槳葉阻力系數(shù)BB=KH---(14)]]>13)用特征值Z代替H，通過數(shù)據(jù)處理求得截距B0和斜率QQ=Bmax-B0Zmax-Z0---(15)]]>于是B-H關(guān)系式為B＝B0+QZ (16)14)把式(13)、(16)代入式(4)，則K為K=(B0+QZ)2πRtg[β-arctg(ZT)]---(17)]]>15)令a＝2πRB0；b＝2πRQ則旋槳流速儀槳葉水力螺距K值通式為K=(a+bZ)tg[β-arctg(ZT)]---(18)]]>16)把B0、Q、R、B、T代入式(17)，得 上述方法的優(yōu)化方案是采用本申請?zhí)峁┑南率鲈O(shè)備進(jìn)行測定，使用該設(shè)備時所增加的步驟將在對設(shè)備進(jìn)行說明后再敘述。為測量上述槳葉機(jī)械螺距H，本發(fā)明提供槳葉機(jī)械螺距測量設(shè)備結(jié)構(gòu)如下設(shè)有主動軸、輸出軸、螺紋絲桿和變速傳動機(jī)構(gòu)。主動軸通過變速傳動機(jī)構(gòu)同時分別驅(qū)動安裝被測槳葉的輸出軸和與固定在基座上螺母配偶的螺紋絲桿，使被測槳葉測點(diǎn)沿螺旋線軌跡運(yùn)行。其優(yōu)化方案有1、在測量設(shè)備基座上安裝有千分表，其測頭正對被測槳葉半徑R上的測點(diǎn)。2、被測槳葉的測點(diǎn)位置，設(shè)有軸向、徑向和高度三向定位裝置。其工作原理是采用差值法使被測槳葉按基準(zhǔn)角β的螺旋軌跡運(yùn)行，用千分表測量槳葉螺旋角α與基準(zhǔn)角β之間差值γ角的特征值Z，據(jù)三角學(xué)關(guān)系可求得槳葉機(jī)械螺距H。因槳葉機(jī)械螺距沿半徑R為一常數(shù)，故只需測量具有代表性R處一條螺旋線即可。為測量上述槳葉R處的螺旋角α，按基準(zhǔn)角差值法原理設(shè)計的機(jī)械螺距測量設(shè)備，被測槳葉安裝在輸出軸上，在主動軸驅(qū)動下，按預(yù)定的螺旋線T軌跡運(yùn)行，其運(yùn)行參數(shù)為機(jī)械螺距H，取槳葉機(jī)械螺距設(shè)計上限H0作為測量的基準(zhǔn)值，測量半徑R處相應(yīng)的螺旋角基準(zhǔn)值為β，測量時，將測得的螺旋角α與其基準(zhǔn)值β進(jìn)行比較，可得比較結(jié)果的差值角γ，進(jìn)而求得α。為測量差值角γ，被測槳葉安裝在輸出軸上，固定在機(jī)座上的千分表，其測頭安裝在被測槳葉半徑R測點(diǎn)上，在主動軸驅(qū)動下，被測槳葉和輸出軸同步運(yùn)行，千分表測頭即沿著預(yù)定的螺旋線T運(yùn)行，終點(diǎn)處讀數(shù)Z便是差值角γ對邊的垂距，據(jù)三角學(xué)理論，由Z、T可求得γ。槳葉螺旋線T其長度的測量是，將T投影在輸出軸的軸線上，根據(jù)輸出軸也即槳葉軸向移動距離S，和螺旋線T的螺旋角α來確定T值，其計算公式為T=Scosα---(7)]]>為方便計算，在實(shí)際操作時，把T作為常數(shù)，因此，只要求得α角，便可計算出S。S值可在主動軸上刻度盤15的碼格讀數(shù)。T的起點(diǎn)，也即被測槳葉測量零點(diǎn)位置，由輸出軸的軸向坐標(biāo)S、槳葉半徑R和鉛直高程Y三個方向確定。由于上述在進(jìn)行槳葉模型阻力系數(shù)實(shí)驗(yàn)時，其抽樣的數(shù)量比大批量生產(chǎn)的儀器要少得多，這樣就有足夠的靜水時間，保證儀器檢定質(zhì)量，充分發(fā)揮直線明槽檢定設(shè)備的作用。之后大量槳葉機(jī)械螺距H值的測量，僅用本發(fā)明提供的設(shè)備，在靜態(tài)條件下進(jìn)行。采用本設(shè)備時，檢定方法增加以下步驟1)被測槳葉安裝在輸出軸上，并使軸向和角方位置零，
2)千分表的測頭安裝在被測槳葉半徑R測點(diǎn)上，并調(diào)零位，3)測量系統(tǒng)軸向置零位，4)按順時針方向旋轉(zhuǎn)主動軸，被測槳葉往后作直線移動的同時，按順時針方向旋轉(zhuǎn)一角度，其運(yùn)動的合成即為槳葉R處剖面螺旋線T，5)千分表測頭沿著螺旋線T運(yùn)行，終點(diǎn)處讀數(shù)Z便是被測槳葉機(jī)械螺距特征值，6)由Z值計算出被測槳葉螺旋角與基準(zhǔn)角β的差值角γ后，即可求得其螺旋角α和機(jī)械螺距H。
以上方法中，確定H值的優(yōu)化方案包括以下步驟1)確定槳葉測量半徑R位置，2)確定測量槳葉R處螺旋線T長，3)確定槳葉R處用作測量基準(zhǔn)的螺旋角ββ=arctg[H02πR]---(8)]]>4)在設(shè)備運(yùn)行時，螺旋線T的測量，是用其在軸向的投影S表示，S數(shù)值為S=Tsinβ---(9)]]>5)讀取T終點(diǎn)處千分表讀數(shù)Z，Z值即為槳葉機(jī)械螺距H特征值，6)計算α與β之間的差值角γγ=arctg[ZT]---(10)]]>7)計算被測槳葉R處螺旋角αα＝β-γ (11)8)計算被測槳葉機(jī)械螺距HH＝2πRtgα (12)把式(10)、(11)代入式(12)，得槳葉幾何螺距HH=2πRtg[β-arctg(ZT)]---(13)]]>以上方法中，確定槳葉水力螺距K值的優(yōu)化方案如下1)對抽樣的槳葉模型在直線明槽中檢定K值，2)據(jù)式(4)計算槳葉阻力系數(shù)BB=KH---(14)]]>3)通過數(shù)據(jù)處理，確定B與Z關(guān)系參數(shù)及其函數(shù)式Q=Bmax-B0Zmax-Z0---(15)]]>B＝B0+QZ (16)4)把式(13)、(16)代入式(4)，得旋槳流速儀槳葉水力螺距K值計算通式K=(B0+QZ)2πRtg[β-arctg(ZT)]---(17)]]>5)令 a＝2πRB0； b＝2πRQ則K=(a+bZ)tg[β-arctg(ZT)]---(18)]]>6)把B0、Q、R、β、T代入式(17)，得 本發(fā)明方法中的數(shù)據(jù)處理是采用簡捷、直觀的圖解法，當(dāng)然也可采用最小二乘法等其它的數(shù)據(jù)處理方法；本發(fā)明設(shè)備中對槳葉測點(diǎn)半徑R位置、測線數(shù)目、槳葉機(jī)械螺距H基準(zhǔn)值限位方向的選擇也可作適當(dāng)?shù)母淖?；槳葉機(jī)械螺距測量設(shè)備的變速傳動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)、傳動比、傳動方式；測量槳葉螺旋角α的方式、方法，或采用三維方法測量，所有這些改變都在本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案的范疇，故都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
本發(fā)明有益效果有①檢定質(zhì)量可靠本發(fā)明的方法和設(shè)備檢測則不受檢測環(huán)境條件的影響和時間的限制，且重復(fù)測量工作容易，檢定質(zhì)量保證率高。②工作效率直線明槽檢定一架儀器所需時間為2小時，資料計算時間為0.5小時；本發(fā)明檢定為5分鐘，為傳統(tǒng)方法的24分之一，計算時間為1分鐘為傳統(tǒng)方法的30分之一。③工作人員少本發(fā)明的方法和設(shè)備全部工作只需1人，為傳統(tǒng)方法的八分之一，且工作輕松自如。④檢測設(shè)備簡單，經(jīng)濟(jì)本發(fā)明的檢測設(shè)備全套重量小于10公斤，底座面積約0.2m×0.3m，在任何辦公室都可工作，手工操作，無需用電源，使用場地機(jī)動性大，造價約1萬元人民幣。⑤設(shè)備維護(hù)、檢修容易本發(fā)明的檢測設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，制造精良，強(qiáng)度好，在正常工作情況下無需檢修。⑥節(jié)省檢定費(fèi)直線明槽檢定流速儀每架費(fèi)用100元，本發(fā)明檢定費(fèi)10元。⑦標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)本發(fā)明的檢測設(shè)備其操作程序簡單，操作和計算方法容易，不存在影響檢定質(zhì)量的其它因素，重復(fù)驗(yàn)證檢定成果的步驟十分快捷，因此，可保證檢定質(zhì)量，并將以最低的代價制得標(biāo)準(zhǔn)槳葉。流速儀槳葉的標(biāo)準(zhǔn)化對生產(chǎn)、檢修、使用和管理都將帶來很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。⑧監(jiān)測輔助設(shè)備在大批生產(chǎn)中，本發(fā)明測量設(shè)備可作為槳葉K值的篩選、分類和檢定質(zhì)量監(jiān)測輔助設(shè)備。驗(yàn)證①槳葉分開檢定，確定水力螺距K0值的標(biāo)準(zhǔn)槳葉，再和流速儀主機(jī)組合，其K0值不變的運(yùn)作模式。把標(biāo)準(zhǔn)槳葉與其它儀器主機(jī)隨機(jī)組裝后，重新檢定的K值與其原先確定的K0值是一致的，其偏差絕對值平均為±0.17％，與上述儀器重復(fù)性檢定誤差±0.19％相當(dāng)，與企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的誤差±1.2％比較，完全可忽略不計。由此證明，本發(fā)明實(shí)施技術(shù)路線中槳葉分開檢定，和組合使用的運(yùn)作模式是可行的。②用機(jī)械螺距測量設(shè)備測量槳葉機(jī)械螺距H，推算槳葉水力螺距K的方法。經(jīng)驗(yàn)證，K值偏差絕對值平均為0.43％，與國標(biāo)規(guī)定的誤差1.8％比較，可略。從而證明用測定H值求K值是可行的。
實(shí)施例1，參照

圖1圖中所示的槳葉機(jī)械螺距計算原理分析圖，是圖3.4中槳葉測量半徑R處的螺旋線展開圖。下面為某常用的塑料槳葉旋槳流速儀產(chǎn)品，在大批量生產(chǎn)中抽檢244架儀器作為非限定性實(shí)施例已知該旋槳流速儀槳葉回轉(zhuǎn)半徑R＝59.8mm，槳葉機(jī)械螺距上限H0＝250mm。圖2是槳葉機(jī)械螺距測量設(shè)備組成部件和零件變速傳動機(jī)構(gòu)——主動軸1，主動齒輪甲2，主動齒輪乙3，從動齒輪甲4，從動齒輪乙5，輸出齒輪6，后級齒輪7，螺紋絲桿8，螺母9，螺母固定塊10，從動齒輪軸11′，從動軸12，軸承13；操縱裝置——把手14，刻度盤15，讀數(shù)指針盤16，滾花制動螺釘17；直線移動機(jī)構(gòu)——機(jī)箱18，直線導(dǎo)軌19，機(jī)座20，軸向限位塊21；槳葉安裝設(shè)備——輸出軸11，并帽22，角定位塊23；測量裝置——見圖4支柱24，橫梁25，千分表26。機(jī)箱18的底面部分與螺紋絲桿8的前、后軸承13相平行的兩個側(cè)面，各與其底面構(gòu)成一凸出的八字形滑塊18′，見圖4，兩邊滑塊18′安放在機(jī)座20上，并用可調(diào)的直線導(dǎo)軌19定位、固定，機(jī)箱18、導(dǎo)軌19和機(jī)座20均用具有良好的耐磨性和高強(qiáng)度的材料制成，且其滑動的工作表面粗糙度均達(dá)到Ra0.8μm以上，當(dāng)測量設(shè)備運(yùn)行時，這部分的工作表面與球軸承13一樣略加一些滑潤油，則機(jī)箱18在導(dǎo)軌19中，可輕松而穩(wěn)定地作直線平移運(yùn)動；螺紋絲桿8兩端軸頸分別安裝在機(jī)箱18上的前、后軸承13中，在靠后軸承13的光桿上裝有后級齒輪7，螺母9裝配在螺紋絲桿8上，用螺母固定塊10固定在機(jī)座20上；變速、傳動機(jī)構(gòu)各傳動軸，其軸線均與螺紋絲桿8平行，其前、后軸頸均安裝在機(jī)箱18前、后墻上的軸承13中；主動軸1的位置被布設(shè)在前、后級變速齒輪的中間，在機(jī)箱18后墻中部，主動軸1有一段光軸伸出，并與帶有把手14的刻度盤15聯(lián)結(jié)，用以操縱其前、后級齒輪運(yùn)行，輸出軸1軸向運(yùn)行距離S，由刻度盤15上的讀數(shù)指針盤16指針指示，當(dāng)轉(zhuǎn)動把手14時，主動軸1上的兩個齒輪同時分別傳動其前、后齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)前級傳動為，主動齒輪甲2/從動齒輪乙5，前一級變速的速比為i1，和從動輪甲4/輸出齒輪6，前二級變速的速比為i2；與此同時，后級傳動為，主動齒輪乙3/后級齒輪7，后一級變速的速比為i3。主動軸1轉(zhuǎn)速為ω1，輸出軸11轉(zhuǎn)速為ω2，螺紋絲桿8轉(zhuǎn)速為ω3，按照各齒輪齒數(shù)可計算出它們之間傳動比關(guān)系
ω3＝i3×ω1(20)ω1＝i1×i2×ω2(21)ω3＝i1×i2×i3×ω2(22)當(dāng)輸出軸11 ω2＝1轉(zhuǎn)，槳葉機(jī)械螺距H等于基準(zhǔn)值H0時，計算當(dāng)主動軸1為一轉(zhuǎn)時，輸出軸11的軸位移SS=H0i1×i2---(23)]]>計算螺紋絲桿(8)螺距tt=Si3---(24)]]>把本實(shí)施例槳葉機(jī)械螺距基準(zhǔn)值H0，和機(jī)械螺距測量設(shè)備上各齒輪齒數(shù)代入式(24)、(23)計算t=102=5mm]]>S=2505×5=10mm]]>刻度盤15直徑為Φ63.66mm，周長為200mm，當(dāng)主動軸11轉(zhuǎn)一圈其軸向位移S＝10mm時，刻度盤15碼格按十進(jìn)制刻度S＝1mm、0.1mm，其圓周上分度值間隔分別為20mm、2mm，分度值十分清晰，易讀。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)設(shè)計，輸出軸11在主動軸1操縱下便可按預(yù)定的螺旋線軌跡運(yùn)行，為保證測量的準(zhǔn)確度，輸出軸11和從動齒輪軸11′是設(shè)計成一根軸，之間的同心度為0.01mm，與槳葉柱孔配套的輸出軸11外圓制造公差帶為-0.01～-0.03mm，表面粗糙度為Ra1.6μm。圖3為被測槳葉安裝軸向定位示意圖，輸出軸11與從動齒輪軸11′之間有一臺階，作為安裝被測槳葉的軸向定位面，在從動齒輪軸11′的軸上裝有并帽22，用以固定被測槳葉。圖4為被測槳葉安裝角度定位示意圖，在槳葉前緣右下方有一個槳葉安裝角定位塊，調(diào)整其高度，使得槳葉外側(cè)葉片高度正好處于輸出軸11的軸中心位置。安裝千分表26的支柱24固定在機(jī)座20上，其上的橫梁25有一彈性孔，千分表26的柱體部分安裝在孔中，可調(diào)整其工作高度，千分表26的測頭正對被測槳葉測點(diǎn)，其水平面坐標(biāo)按輸出軸11軸向計徑向?yàn)镽±0.1mm；軸向?yàn)榫鄻~后緣E＝2±0.1mm。為消除傳動齒輪嚙合間隙，在每次測量軸位移S前的零位設(shè)置時，應(yīng)按反時針方向搖動把手14，使機(jī)箱20碰到前面軸向定位塊21后，再按相反的方向順時針轉(zhuǎn)動，使刻度盤15指示零位，用滾花制動螺釘17把主動軸1鎖定，這樣才能安裝被測槳葉，進(jìn)行測量工作。槳葉機(jī)械螺距測量設(shè)備傳動機(jī)構(gòu)傳動齒輪的主動齒輪甲2、主動齒輪乙3、從動齒輪甲4、從動齒輪乙5、輸出齒輪6和后級齒輪7，其齒數(shù)分別為20、100、20、100、100、50。使用本設(shè)備的工作步驟如下1)確定槳葉測量半徑R位置，R＝0.6R0＝35.5mm (6)2)確定測量槳葉R處螺旋線T長，T=Scosα=60mm---(7)]]>3)確定槳葉R處用作測量基準(zhǔn)的螺旋角β 4)在設(shè)備運(yùn)行時，螺旋線T的測量，是用其在軸向的投影S表示，S數(shù)值為S=Tsinβ=44.8mm---(9)]]>5)讀取千分表26在T終點(diǎn)處示數(shù)Z，Z值即為槳葉機(jī)械螺距H特征值，6)計算α與β之間的差值角γγ=arctg(ZT)---(10)]]>7)計算被測槳葉R處螺旋角αα＝β-γ (11)8)計算被測槳葉機(jī)械螺距HH＝2πRtgα (12)
把式(10)、(11)代入式(12)，得H=2πRtg[β-arctg(ZT)]---(13)]]>9)把實(shí)驗(yàn)的244件槳葉測得的槳葉機(jī)械螺距特征值Zi代入式(13)，計算出一系列槳葉機(jī)械螺距Hi，并按數(shù)值從小到大排隊(duì)。
10)抽樣從小到大均布抽樣，數(shù)量為100件作為模型，其余144件作為實(shí)驗(yàn)的可行性論證。
11)檢定將抽樣的全部槳葉模型分別安裝在旋槳流速儀主機(jī)上，在直線明槽中按《SL/T150-95直線明槽中轉(zhuǎn)子式流速儀的檢定方法》規(guī)定的程序進(jìn)行檢定，得一系列槳葉水力螺距Ki。
12)據(jù)式(4)計算槳葉阻力系數(shù)BB=KH---(14)]]>13)把上述Ki、Hi代入式(14)，計算出一系列Bi，為測量和數(shù)據(jù)處理上的方便，在建立B和H關(guān)系時，用槳葉機(jī)械螺距H的特征值Z代替H。采用圖解法求解B～Z關(guān)系。以縱坐標(biāo)為B，橫坐標(biāo)為Z，把上述計算的數(shù)據(jù)(Bi、Zi)分別點(diǎn)繪在方格計算紙上，通過點(diǎn)群中間畫一直線，直線交于縱坐標(biāo)B0，B0為直線方程式截距，其相應(yīng)的橫坐標(biāo)為Z0，直線方程式斜率Q為Q=Bmax-B0Zmax-Z0---(15)]]>式中(Bmax，Zmax)為圖中最大的測點(diǎn)，于是擬合的槳葉阻力系數(shù)B的方程式為B＝B0+QZ (16)14)從圖上求得Bmax＝1.055，Zmax＝3.36mm，B0＝1.020，Z0＝0.00mm，代入式(15)，得Q＝0.01042，于是，阻力系數(shù)B與槳葉幾何螺距特征值Z的計算式為B＝1.020+0.01042Z15)把式(13)、(16)代入式(4)，得KK=(B0+QZ)2πRtg[β-arctg(ZT)]---(17)]]>令a＝2πRB0；b＝2πRQ則槳葉水力螺距計算通式K=(a+bZ)tg[β-arctg(ZT)]---(18)]]>16)把B0、Q、R、β、T代入式(18)，得 17)把上述實(shí)測的槳葉機(jī)械螺距H的特征值Z代入式(20)，計算槳葉水力螺距Ki，再把計算的水力螺距Ki分別與由直線明槽檢定的K0i進(jìn)行比較，計算Ki相對偏差ΔK/K0。
測量槳葉機(jī)械螺距特征值Z的步驟也可以按如下步驟敘述1)測量系統(tǒng)軸向置零位。其步驟是，按逆時針方向搖轉(zhuǎn)把手一圈，使機(jī)箱18往前作直線移動10mm，以碰及軸向限位塊21為準(zhǔn)，然后改變方向，按順時針方向搖轉(zhuǎn)把手14一圈，把刻度盤15碼格對準(zhǔn)零位，將滾花制動螺釘17擰緊，鎖定主動軸1，使輸出軸11軸向置零。
2)安裝被測槳葉。其步驟是，把抽檢的被測槳葉的槳柱孔套在輸出軸11上，用并帽22螺絲擰進(jìn)槳柱螺孔，轉(zhuǎn)動被測槳葉右葉片，使葉片后緣擱置在角定位塊23上，最后，將并帽22并緊。
3)千分表讀數(shù)零位調(diào)整。其步驟是，將千分表26裝在橫梁25孔中，使其測頭在測量半徑R位置上，調(diào)整千分表26的測量高度，使示值為3mm，調(diào)整外表盤，使指針示值為零。
4)測量槳葉機(jī)械螺距特征值Z。其步驟是，按順時針方向搖轉(zhuǎn)把手14共N圈，N＝S/10＝4.48圈，使機(jī)箱18，也即被測槳葉往后作直線移動，距離為S，S＝T/sinβ＝60/sin48.26°＝44.8mm，在這同時，被測槳葉按順時針方向旋轉(zhuǎn)一角度Φ，Φ＝ ×360°＝64.47°，千分表26測頭沿著上述S和Φ運(yùn)動的合成方向，即螺旋線T，從a至c，讀取千分表讀數(shù)，即為被測槳葉機(jī)械螺距特征值Z。
5)卸下槳葉。其步驟是，把并帽22的螺絲從被測槳葉的螺孔中擰出，卸下被測槳葉。
6)測量下一個被測槳葉。按上述1)至5)步驟進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.一種確定旋槳流速儀槳葉水力螺距K值的方法，其特征是旋槳流速儀槳葉與主機(jī)分開，單獨(dú)用機(jī)械手段測量槳葉機(jī)械螺距H，抽樣的槳葉模型用直線明槽設(shè)備和方法在靜水條件下檢定K值，建立K＝f(H)關(guān)系式，據(jù)此，由測量H值計算K值。
2.按照權(quán)利要求1所述的確定旋槳流速儀槳葉水力螺距K值的方法，其特征是測量槳葉機(jī)械螺距H包括以下步驟1)被測槳葉安裝在輸出軸上，并使軸向和角方位置零，2)千分表的測頭安裝在被測槳葉半徑R測點(diǎn)上，并調(diào)零位，3)測量系統(tǒng)軸向置零位，4)按順時針方向旋轉(zhuǎn)主動軸，被測槳葉往后作直線移動的同時，按順時針方向旋轉(zhuǎn)一角度，其運(yùn)動的合成即為槳葉R處剖面螺旋線T，5)千分表測頭沿著螺旋線T運(yùn)行，終點(diǎn)處讀數(shù)Z便是被測槳葉機(jī)械螺距特征值，6)由Z值計算出被測槳葉螺旋角與基準(zhǔn)角β的差值角γ后，即可求得其螺旋角α和機(jī)械螺距H。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的確定旋槳流速儀槳葉水力螺距K值的方法，其特征是計算槳葉機(jī)械螺距H的程序如下1)確定槳葉測量半徑R位置，2)確定測量槳葉R處螺旋線T長，3)確定槳葉R處用作測量基準(zhǔn)的螺旋角ββ=arctg[H02πR]---(8)]]>4)在設(shè)備運(yùn)行時，螺旋線T的測量，是用其在軸向的投影S表示，S數(shù)值為S=Tsinβ---(9)]]>5)讀取T終點(diǎn)處千分表讀數(shù)Z，Z值即為槳葉機(jī)械螺距H特征值，6)計算α與β之間的差值角γγ=arctg[ZT]---(10)]]>7)計算被測槳葉R處螺旋角αa＝β-γ (11)8)計算被測槳葉機(jī)械螺距HH＝2πRtgα (12)9)把式(10)、(11)代入式(12)，得槳葉幾何螺距HH=2πRtg[β-arctg(ZT)]---(13)]]>
4.按照權(quán)利要求1所述的確定旋槳流速儀槳葉K的方法，其特征是確定槳葉水力螺距K值的方法如下1)對抽樣的槳葉模型在直線明槽中檢定K值，2)據(jù)式(4)計算槳葉阻力系數(shù)BB=KH---(14)]]>3)通過數(shù)據(jù)處理，確定B與Z關(guān)系式B＝B0+QZ(16)4)把式(11)、(16)代入式(4)，得KK=(B0+QZ)2πRtg[β-arctg(ZT)]---(17)]]>5)令 a＝2πRB0；b＝2πRQ則旋槳流速儀槳葉水力螺距K值計算通式為K=(a+bZ)tg[β-arctg(ZT)]---(18)]]>6)把B0、Q、R、β、T代入式(17)，得實(shí)用公式
5.一種確定旋槳流速儀槳葉水力螺距K值的設(shè)備，其特征是設(shè)有主動軸、輸出軸、螺紋絲桿和變速傳動機(jī)構(gòu)，主動軸通過變速傳動機(jī)構(gòu)同時分別驅(qū)動安裝被測槳葉的輸出軸和與固定在基座上螺母配偶的螺紋絲桿，使被測槳葉測點(diǎn)沿螺旋線軌跡運(yùn)行。
6.按照權(quán)利要求5所述的確定旋槳流速儀槳葉水力螺距K值的設(shè)備，其特征是在測量設(shè)備基座上安裝有千分表，其測頭正對被測槳葉半徑R上的測點(diǎn)。
7.按照權(quán)利要求5或6所述的確定旋槳流速儀槳葉水力螺距K值的設(shè)備，其特征是被測槳葉的測點(diǎn)位置，設(shè)有軸向、徑向和高度三向定位裝置。
全文摘要
確定旋槳流速儀槳葉水力螺距K值的方法:旋槳流速儀槳葉與主機(jī)分開,單獨(dú)用機(jī)械手段測量槳葉機(jī)械螺距H,抽樣的槳葉模型用直線明槽設(shè)備和方法在靜水條件下檢定K值,建立K=f(H)關(guān)系式,據(jù)此,在大批生產(chǎn)中,由測量H值計算K值。以上方法使用的設(shè)備:設(shè)有主動軸、輸出軸、螺紋絲桿和變速傳動機(jī)構(gòu),主動軸通過變速傳動機(jī)構(gòu)分別驅(qū)動安裝被測槳葉的輸出軸和與螺紋絲桿,使被測槳葉沿著標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械螺距軌跡運(yùn)行,用差值法和三角原理求得H值。本發(fā)明取代傳統(tǒng)的設(shè)備和方法,建立旋槳流速儀生產(chǎn)和檢修新模式。①檢定質(zhì)量可靠;②效率高;③人員少;④檢測設(shè)備簡單,經(jīng)濟(jì);⑤設(shè)備檢修容易;⑥節(jié)省檢定費(fèi);⑦標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)。⑧常規(guī)檢定監(jiān)測輔助設(shè)備。
文檔編號G01P21/02GK1389734SQ0213797
公開日2003年1月8日 申請日期2002年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月19日
發(fā)明者楊漢塘 申請人:水利部南京水利水文自動化研究所