一种顶置手摇式冰密度测量装置的制作方法

本发明涉及密度测量装置技术领域，尤其是一种顶置手摇式冰密度测量装置。

背景技术：

随着我国高等级冰区破冰船技术的开发，船舶设计工程师对水池模型试验提出了更高的技术要求。试验水池不仅要开展常规无冰水域下的模型试验，也要能够在试验室内模拟海冰环境，实现对船舶破冰性能的预报和评估。为保证船模试验时，模型冰随船体的翻转、挤压运动与真实航行情况相似，要求模型冰能够在密度上与海冰一致。冰密度是试验测量的一项重要指标。

常规的做法是通过测量冰块的质量和体积，进而使用公式计算获得冰密度。尽管这一测量方法的原理非常简单，但在实际测量时往往由于冰块的融化、破碎以及体积不规则造成实际测量误差的产生，从而导致测量误差。因此，目前冰密度的测量主要采用称重法。

为通过试验准确测量冰的密度，将冰密度测量分为如上图所示的3个步骤。主要步骤描述如下所示：

(1)将盛有一定质量水溶液的容器放置于电子秤上，按“去皮”键，将电子秤的重量置零，即m1＝0；

(2)用工具从制得的冰中切取出一块冰作为待测冰块，将待测冰块放入盛有一定质量水溶液的容器，测量获得质量m2；

(3)用工具将待测冰块浸入容器的水中，同步测量获得质量m3。

其中，m2＝ρi·vi；m3＝ρw·g·vi/g。

因此，

上式中，ρw是水溶液的密度，ρi是冰的密度，vi是冰的体积。

采用这样的方法仅需要测量上述两个步骤的质量，记录电子秤示值数，通过计算获得冰密度。

基于以上原理，项目组开发了一套冰密度测量装置，可实现对采集冰样的规则切割和密度测量。但是，在试验室实际使用过程中发现依然存在一些问题：

(1)新研制的冰密度测量装置无法实现自锁功能，压冰部件在没有旋钮固定的情况下会在竖直方向自由滑落。

(2)装置本身的手摇力矩过大，操作起来较为不便，且轴向刚度也偏低。

(3)装置进给精度较低，无法实现精确的微进给。

技术实现要素：

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种顶置手摇式冰密度测量装置，从而可实现对冰块密度的精确测量，在试验与测试技术开发领域，具有一定的工程实用性和应用价值。

本发明所采用的技术方案如下：

一种顶置手摇式冰密度测量装置，包括底座，所述底座上通过螺丝安装有导柱，所述导柱内固定安装有丝杠安装镶件，所述丝杠安装镶件上通过无油铜套安装滚珠丝杠，所述滚珠丝杠的上端通过止动螺丝与手轮的转轴连接，同时，滚珠丝杠上端还通过第二无油衬套和螺丝与导柱连接；所述滚珠丝杠上安装螺母，所述螺母的外侧部安装有连接支座，所述连接支座上固定压冰支座，所述压冰支座成直角形结构，所述压冰支座一直角边外侧上下间隔安装有移动块，所述移动块通过第一无油衬套和七角旋钮安装在导柱上，所述所述压冰支座另一直角边上固定压冰部件连接杆，所述压冰部件连接杆的底部安装固定锥座，所述固定锥座的底部过盈配合有三根压冰细杆。

其进一步技术方案在于：

所述底座的四个侧边各加工一个拱形缺口。

所述转轴上通过键和外卡簧连接手轮。

压冰支座上安装有加强筋。

本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过滚珠丝杠副配合手轮和连接转轴的传动方式，减小了装置的手摇力矩，并且提高了手轮控制压冰部件的行程精度；针对冰密度测量装置无法实现自锁的问题，通过降低滚珠丝杠的行程，减小滚珠丝杠的螺距，并且在导柱的导向装置内安装无油衬套，以增加与导柱间的摩擦力，从而实现自锁。

本发明通过降低滚珠丝杠的行程，减小滚珠丝杠的螺距，并且在导柱和压冰支座间安装无油衬套一和移动块，以增加与导柱间的摩擦力，从而实现自锁。

本发明通过滚珠丝杠副配合手轮和连接转轴的传动方式，解决了装置手摇力矩过大的问题，操作上更加轻便，且提高了装置的轴向刚度。

本发明滚珠丝杠精度高，当需要压冰部件将冰块刚好压入水中时可以实现微进给，从而提高了手轮控制压冰部件的行程精度，避免了压冰部件可能部分浸入水中造成的排水体积增大所带来的试验误差。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明主视图(全剖视图)。

其中：1、底座；2、导柱；3、丝杠安装镶件；4、压冰细杆；5、固定锥座；6、压冰部件连接杆；7、加强筋；8、七角旋钮；9、压冰支座；10、转轴；11、手轮；12、无油铜套；13、滚珠丝杠；14、第一无油衬套；15、移动块；16、螺母；17、连接支座；18、第二无油衬套；19、止动螺丝；20、键；21、外卡簧。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1和图2所示，本实施例的顶置手摇式冰密度测量装置，包括底座1，底座1上通过螺丝安装有导柱2，导柱2内固定安装有丝杠安装镶件3，丝杠安装镶件3上通过无油铜套12安装滚珠丝杠13，滚珠丝杠13的上端通过止动螺丝19与手轮11的转轴10连接，同时，滚珠丝杠13上端还通过第二无油衬套18和螺丝与导柱2连接；滚珠丝杠13上安装螺母16，螺母16的外侧部安装有连接支座17，连接支座17上固定压冰支座9，压冰支座9成直角形结构，压冰支座9一直角边外侧上下间隔安装有移动块15，移动块15通过第一无油衬套14和七角旋钮8安装在导柱2上，压冰支座9另一直角边上固定压冰部件连接杆6，压冰部件连接杆6的底部安装固定锥座5，固定锥座5的底部过盈配合有三根压冰细杆4。

底座1的四个侧边各加工一个拱形缺口。可以方便人员搬运。

转轴10上通过键20和外卡簧21连接手轮11。

压冰支座9上安装有加强筋7。

本发明选用的滚珠丝杠13行程和螺距较小，便于实现装置自锁功能。

本发明摇动手轮11带动转轴10的转动，从而带动滚珠丝杠13的转动，滚珠丝杠13固定在丝杠安装镶件3上，滚珠丝杠13的转动带动螺母16的上下移动，从而带动压冰部件的上下运动，通过第一无油衬套14和移动块15来实现压冰部件运动的自锁和导向。

本发明左侧压冰支座9上的七角旋钮8除了起固定作用，亦可调节压冰部件与压冰支座9间的相互位置；右侧移动块15上的七角旋钮8用于避免当压冰部件到达需要的位置后不小心碰到手轮11导致压冰部件的移动。

本发明专利主要包括底座1，导柱2，丝杠安装镶件3，压冰细杆4，固定锥座5，压冰部件连接杆6，加强筋7，七角旋钮8，压冰支座9，转轴10，手轮11，无油铜套12，滚珠丝杠13，第一无油衬套14，移动块15，螺母16，连接支座17，第二无油衬套18，止动螺丝19，键20，外卡簧21，底座1四个侧边各加工出一个拱形缺口，底座1通过螺丝和导柱2下端的平板相连接，导柱2内安装有滚珠丝杠13，滚珠丝杠13下端通过无油铜套12安装在丝杠安装镶件3上，而丝杠安装镶件3通过螺丝固定在导柱2内；滚珠丝杠13上端通过止动螺丝19与转轴10连接，通过第二无油衬套18和螺丝与导柱2连接，而手轮11通过键20和外卡簧21连接在转轴10上，摇动手轮11即可带动转轴10转动，从而带动滚珠丝杠13的转动；三根压冰细杆4通过过盈配合固定在固定锥座5上，固定锥座5与带有螺纹段压冰部件连接杆6连接，压冰部件连接杆6通过左侧七角旋钮8固定在压冰支座9上，压冰部件连接杆6与压冰支座9的相互位置也可通过左侧七角旋钮8来进行调节；压冰支座9上固定有加强筋7用于加强结构强度，压冰支座9通过连接支座17与螺母16相连接，螺母16安装在滚珠丝杠13上；另一方面，压冰支座9上固定有两个移动块15，移动块15通过第一无油衬套14与右侧七角旋钮8安装在导柱2上，用于升降运动的导向及固定；通过摇动手轮11带动转轴10的转动，从而带动滚珠丝杠13的转动，滚珠丝杠13的转动带动螺母16的上下移动，从而带动压冰细杆4的上下运动。

实际使用时，在底座1上放置一个电子秤，电子秤上放置一个盛有一定质量水溶液的容器，按“去皮”键，将电子秤的重量置零。当制冰完成后，切取出一块规则冰样块，将冰块放入水中，测量获得质量m2。然后通过摇动手轮11调节压冰部件的高度，使得压冰细杆4刚好将冰块完全没入水中，此时旋紧右侧七角旋钮8，测量获得质量m3。

利用公式，即可计算出冰的密度。

上式中，ρw是水溶液的密度，ρi是冰的密度。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。