[发明专利]一种喷水推进操舵倒航机构销轴转动副径向力的测试装置及方法

说明书

本发明涉及一种喷水推进操舵倒航机构销轴转动副径向力的测试装置及方法，属于船舶测控技术领域。操舵倒航机构中包括双剪切面销轴和单剪切面销轴分别与测试装置连接；测试装置包括传感器、信号放大器、数据采集仪和上位机；传感器通过信号放大器与数据采集仪连接，数据采集仪再与上位机连接。通过对双剪切面销轴之间的连杆中布置力传感器，间接求出双剪切面销轴的剪切力；对单剪切面销轴，采用对被测试销轴的受剪切部位环向布置电阻式应变片的方式获得销轴所受实际力的大小。通过本发明，可以直接或者间接求得操舵倒航机构转动副所受径向力的大小，进而为操舵倒航机构的受力研究提供可靠的试验手段。

技术领域

本发明涉及一种喷水推进操舵倒航机构销轴转动副径向力的测试装置及方法，属于船舶测控技术领域。

背景技术

测量喷水推进装置的操舵倒航机构在倒航状态下倒航斗、方向舵、连杆、液压缸等连杆机构连接处销轴处的径向力，可以为倒航液压缸提供较为准确的受力设计输入，为液压缸量程的选用提供参考；也可以为销轴处的结构设计，特别是销轴强度校核提供工程指导；还可以为机构受力的优化提供试验研究手段。

操舵倒航机构上的转动副主要有两种，一种是销轴上有两个受剪切面的双剪切面销轴，如连杆两侧的销轴，倒航液压缸与倒航斗上颚和方向舵连接处的销轴；另一种是销轴上仅有一个受剪切面的单剪切面销轴，如方向舵分别于倒航斗上颚和倒航斗下颚连接处的销轴。两种销轴的受力模型有一定的差异，因此需要采用不同的测试方法。无论是双剪切面销轴还是单剪切面的销轴，都是因为与销轴连接的操舵倒航机构本体对销轴产生了由销轴表面指向销轴轴线的径向作用力。由于销轴径向作用力的存在，对销轴产生剪切变形，直径影响了销轴的使用。本技术领域需要一种测量喷水推进装置的操舵倒航机构在倒航状态下倒航斗、方向舵、连杆、液压缸等连杆机构连接处销轴的径向力的装置和测量方法。

发明内容

本发明的目的是为解决喷水推进装置的操舵倒航机构在倒航状态下倒航斗、方向舵、连杆、液压缸等连杆机构连接处销轴处的径向力如何测量的技术问题。

为了达到解决上述问题的目的，本发明所采取的技术方案是提供一种喷水推进操舵倒航机构销轴转动副径向力的测试装置，操舵倒航机构中包括单剪切面销轴和连接杆两端设有的双剪切面销轴；双剪切面销轴和单剪切面销轴与测试装置连接；测试装置包括传感器、信号放大器、数据采集仪和上位机；所述设有双剪切面销轴的连接杆上设有传感器，所述单剪切面销轴上设有传感器；传感器通过信号放大器与数据采集仪连接，数据采集仪一端与信号放大器连接，另一端与上位机连接。

优选地，所述操舵倒航机构中设有倒航连接杆和连杆；倒航连接杆和连杆的两端分别设有双剪切面销轴。

优选地，所述操舵倒航机构中设有方向舵和倒航斗；倒航斗设有上颚和下颚；方向舵和倒航斗上颚和下颚分别通过单剪切面销轴连接。

优选地，所述两个双剪切面销轴之间设有连接杆，连接杆中间位置设有应变式力传感器。

优选地，所述单剪切面销轴的外侧轴体上，环绕轴体的圆柱形外周设有环形凹槽，环形凹槽中设有用作传感器的电阻式应变片。

优选地，所述环形凹槽的中轴线与单剪切面销轴的中轴线重合。

优选地，所述环形凹槽中设有四片电阻式应变片。

优选地，所述环形凹槽中均匀等距设有四片电阻式应变片，相邻的两片电阻式应变片与所述环形凹槽所在的虚拟圆周的圆心构成90度圆心角。

优选地，所述四片电阻式应变片构成应变桥电路；电阻式应变片与销轴设有的中心孔之间设有用于应变桥电路信号线通过的穿线孔。

本发明还提供一种喷水推进操舵倒航机构销轴转动副径向力的测试装置的测试方法，包括以下步骤：

步骤1：在操舵倒航机构的连杆及倒航连接杆中间部位布置应变式力传感器用于双剪切面销轴的测试，主要应用于连杆及倒航连接杆两端销轴径向力的测量；