基于水下的多功能仿生减阻测试装置的制作方法

文档序号:12173583阅读:来源:国知局

技术特征:

1.基于水下的多功能仿生减阻测试装置,包括试验平台支架、试验测试组件、动力输入组件、扭矩信号采集组件、配水组件和移动组件,所述的动力输入组件、试验测试组件、移动组件和所述的配水组件安装在所述的试验平台支架上,所述的移动组件与所述的试验平台支架固接;所述动力输入组件通过皮带轮与所述的试验测试组件的动力输入端相连接,所述的第二试验测试组件的动力输出端与所述的扭矩信号采集组件连接;所述的扭矩信号采集组件安装在所述的移动组件上;所述配水组件的进水管与所述的密封腔的入水口管道连接,所述配水组件的出水管与所述密封腔的出水口管道连接,其特征在于:所述的试验测试组件包括第一试验样件测试组件、第二试验样件测试组件以及密封筒组件,所述的第一试验样件测试组件、第二试验样件测试组件均置于所述的密封腔组件内部,所述的第一试验样件测试组件同轴设置在第二试验样件测试组件内腔;所述第一试验样件测试组件包括第一试验样件、第一试验样件承载架、第一试验样件挡圈和轴端挡圈,所述第一试验样件承载架靠在动力输入轴的轴肩处,并通过动力输入轴轴肩和动力输入轴上的键实现轴向及周向定位,所述第一试验样件同轴套装在第一试验样件承载架外部,第一试验样件挡盖安装在第一试验样件承载架的端面上,实现对第一试验样件挡盖的轴向固定;

所述的第二试验样件组件包括第二试验样件、第二试验样件左端盖、第二试验样件右端盖和轴端挡圈,所述的第二试验样件左端盖和第二试验样件右端盖分别密封安装在第二试验样件两端;第二试验样件右端盖同轴套接在扭矩输出轴伸入密封腔组件内腔的端部,并通过扭矩输出轴的轴肩实现轴向固定;所述的轴端挡圈固连在扭矩输出轴上,同时压紧第二试验样件右端盖,通过压紧力实现对第二试验样件右端盖的周向固定;

所述的扭矩信号采集组件包括扭矩信号耦合器、用于采集第二试验样件扭矩的信号采集模块、用于传递第二试验样件扭矩的扭矩输出轴、用于采集第一试验样件扭矩的应变片以及用于输入动力的动力输入轴,所述的矩信号耦合器安装在所述的扭矩耦合器支座上;所述的扭矩输出轴的一端伸入所述的密封腔组件内部后安装第二试验样件;所述的扭矩输出轴与所述的密封腔组件之间密封连接;

所述的动力输入组件包括电机、电机支撑座、皮带轮、皮带和动力输入轴,电机轴伸与动力输入轴上各安装有皮带轮,两个皮带轮之间用皮带紧绷连接;所述的电机的轴伸通过皮带轮与所述的动力输入轴相连,电机安装在电机支撑座上保持与动力输入轴具有相同的中心高度;所述动力输入轴上键内配有用于测量动力输入轴上扭矩的应变片,所述的应变片与外部信号处理器电连。

2.如权利要求1所述的基于水下的多功能仿生减阻测试装置,其特征在于:所述配水组件包括水槽、离心泵、进水管、出水管、排水管、涡轮流量计和球阀,所述离心泵的进水口通过管路引入所述的水槽中,所述的离心泵的出水口与所述的进水管的进水端相连,所述的进水管的出水端与所述的密封腔的进水口相连,所述的出水管的进水端与密封腔左端盖的试验出水管口相连,出水端引入所述的水槽内,所述排水管的进水端与密封腔体上的排水管口相连,出水端引入所述的水槽内,所述的试验出水管和排水管均由试验平台支架上的通孔支撑,整个试验过程实现测试用水的循环利用;所述的进水管路上设置有涡轮流量计,在进水管与出书管路上均设有球阀用来调节流量,整个进水管路由进水管支撑架支撑;配水组件的离心泵从水槽中抽取水通过进水管输送至密封腔体内,并通过进水管路上安装的球阀、涡轮流量计控制进水流量,进而控制第二试验样件上射流流速的大小。

3.如权利要求1所述的基于水下的多功能仿生减阻测试装置,其特征在于:所述的信号采集模块包括扭矩输出轴、梅花型联轴器、扭矩耦合器、键槽板、扭矩耦合器支座、动力输入轴及其输入轴上的键和应变片,扭矩输出轴左端连接第二试验样件组件,右端连接梅花型联轴器;所述扭矩信号耦合器安装在扭矩信号耦合器支座上,扭矩信号耦合器支座安装在移动组件上,扭矩信号耦合器支座上安装有键槽板,扭矩信号耦合器一端安装在所述的键槽板上,键槽板对其一端实现周向固定,另一端与梅花型联轴器连接;在试验过程中第二试验样件受到的扭矩通过扭矩输出轴传递,被扭矩信号耦合器所测得,并传递至外部的信号处理器上。

4.如权利要求1所述的基于水下的多功能仿生减阻测试装置,其特征在于:所述的密封筒组件包括密封腔体、密封左端盖和密封腔右端盖,所述的密封左端盖、密封腔右端盖分别密封安装在所述的密封腔体的两端面,形成用于容纳试验测试组件的密封腔;所述的密封左端盖设有用于安装在动力输出轴轴承上的中心孔;所述的密封腔右端盖设有用于安装在扭矩信号采集组件的扭矩输出轴上的中心孔;所述的密封腔体的侧壁设有进水口和用于与密封腔连通的排水总口,所述的密封腔左端盖设有用于与第二试验样件组件内腔连通的试验出水管口,所述的密封腔体的进水口与所述的配水装置的进水管连通,所述的排水总口、所述的试验出水管口分别通过排水管、出水管与所述的水槽连通。

5.如权利要求4所述的基于水下的多功能仿生减阻测试装置,其特征在于:所述的密封筒组件两端分别通过相应的磁流体密封组件与动力输出轴密封相连和扭矩信号采集组件的扭矩输出轴密封相连,所述的磁流体密封组件包括用于套接在动力输入轴或者扭矩输出轴上的轴套、磁流体密封元件以及同轴安放在轴套内部的轴承套,两个所述的轴套通过螺钉固连在密封腔左、右端盖上,所述的磁流体密封元件包括圆环形永久磁铁和极靴,每块极靴内壁上均设置有齿槽,与旋转件间隙间构成磁性回路,所述的旋转件为动力输出轴或者扭矩输出轴;所述的轴套内从外向内依次装入调整垫片、极靴、圆环形永久磁铁、极靴和调整垫片,所述的轴承套通过螺钉固连在轴套上,并通过轴承套端部的轴肩实现对磁流体密封元件的轴向固定;动力输入轴轴套与扭矩输出轴轴套均采用非导磁材料铝合金制成,其内孔与两块极靴均为过渡配合。

6.如权利要求4所述的基于水下的多功能仿生减阻测试装置,其特征在于:所述的密封腔体侧壁设有用于排气的螺纹孔,所述螺纹孔上配有相应的密封螺栓;所述密封腔左端盖上设有轴向圆台,所述的密封腔左端盖内表面上设置有轴向圆台结构,在所述的第二试验样件左端盖和所述的密封腔左端盖圆台之间配有一套磁流体密封组件,其中第二试验样件左端盖的内孔与相应的磁流体密封组件的两块极靴过渡配合,两块极靴、圆台以及极靴与圆台之间的间隙形成磁性回路,形成密封在圆台上的磁性密封件;所述动力输入轴轴套与密封腔左端盖间采用O型密封圈密封,所述扭矩输出轴轴套与密封腔右端盖间也采用O型密封圈密封。

7.如权利要求6所述的基于水下的多功能仿生减阻测试装置,其特征在于:所述的动力输入轴是空心旋转轴,动力输入轴与第一试验样件承载架之间通过键连接,键上安装有的应变片;所述的应变片上所测得的扭矩通过导线输出到外部的信号处理器上,导线安装在空心旋转轴的空腔内。

8.如权利要求1所述的基于水下的多功能仿生减阻测试装置,其特征在于:所述移动组件包括移动支架、限位挡板、圆柱直齿轮、齿条固定板和齿条,所述扭矩耦合器支架与移动支架固连,所述密封腔右端盖与移动支架之间焊接有肋板固定,所述移动支架底部安装有圆柱直齿轮与所述齿条进行啮合;所述齿条焊在齿条固定板上,齿条固定板左右两端焊有限位挡板。

9.如权利要求1所述的基于水下的多功能仿生减阻测试装置,其特征在于:所述第一试验样件为仿生非光滑表面结构,其中第一试验样件的仿生非光滑表面结构加工成规则的V型沟槽、矩形沟槽、椭圆型沟槽或者圆型沟槽;所述第二试验样件设有射流孔形成仿生射流结构,其中所述的射流孔均匀布在试验样件表面,射流孔为具有相同直径的圆型通孔。

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