一种光纤传感测量小型风力机轴向推力的装置的制作方法

本实用新型涉及一种测力装置，尤其是一种光纤传感测量小型风力机轴向推力的装置。

背景技术：

目前小型风力机的轴向推力测量装置除较为常见的应变式传感器测量方式外，还发展出了一种采用非接触式的光纤传感器，以弹簧为双轴连接中间过渡部件的测量结构，如中国发明专利CN 201711127676.7为例，该测量装置在使用时，通过光纤传感器测量小型风力机在运行过程中的轴向位移，通过弹簧的压缩量计算小型风力机的轴向推力，该测量结构具有灵敏度高、抗干扰能力强等优点，虽然上述现有技术确有其技术优势，但也存在一些缺点和不足，主要表现在该测量装置的双轴连接方式、水平轴的支撑方式都较为复杂，一定程度上影响了结构稳定性并继而会影响测量精度，并导致使用寿命受到影响。

技术实现要素：

针对上述现有技术的缺点和不足，本实用新型旨在提供一种新型的光纤传感测量小型风力机轴向推力的装置，该装置的双轴之间采用键槽滑动连接方式，水平输入轴采用双端支撑方式，从而提高测量装置的结构稳定性和测量精度，延长使用寿命。

本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种光纤传感测量小型风力机轴向推力的装置，包括基座以及设置在所述基座顶部的小型风力机和一光纤传感器，所述小型风力机包括同轴布置的水平输入轴和水平输出轴，所述基座顶部沿所述水平输入轴的轴向方向前后间隔设置两个支座，所述水平输入轴可轴向移动地支撑于所述两个支座上，所述水平输出轴的前端呈空心筒体结构，其特征在于，

所述水平输入轴的后端插设于所述水平输出轴前端的空心筒体内，所述空心筒体的内壁上设有一轴向布置的平键滑槽，所述水平输入轴后端的侧壁上固定设置一平键，所述平键可滑动地卡设于所述平键滑槽内，所述空心筒体的底面和所述水平输入轴后端的端面之间设置一弹性体，

所述两个支座中，一个支座靠近所述水平输入轴的前端设置，另一个支座靠近所述水平输入轴的后端设置，所述水平输入轴的中部设置一环状凸肩，所述环状凸肩位于所述两个支座之间，所述环状凸肩上固定设置一测量盘，所述光纤传感器的感应表面正对所述测量盘的前侧或后侧端面。

本实用新型的光纤传感测量小型风力机轴向推力的装置，其工作原理为：

小型风力机在气流的作用下进行旋转，继而带动水平输入轴旋转，由于水平输入轴后端的平键可滑动地布置于所述水平输出轴前端的平键滑槽中，水平输入轴的旋转会带动水平输出轴旋转，继而对外输出机械能并产生轴向推力，使水平输入轴上的平键向左移动，使得水平输出轴和水平输入轴之间的弹性体压缩变形，环状凸肩的轴向位移量由光纤传感器测出，根据胡克定律便可计算出弹性体的弹力即为小型风力机的轴向推力。

优选地，每一所述支座中均设置有轴衬和轴衬套，所述轴衬的外圈过盈套在所述轴衬套上，所述轴衬的内圈间隙套设在所述水平输入轴上。

优选地，所述弹性体为弹簧。

同现有技术相比，本实用新型的光纤传感测量小型风力机轴向推力的装置，在保留利用光纤传感器测量水平输入轴的轴向位移的结构的前提下，通过对水平输入轴和水平输出轴之间的连接方式以及水平输入轴的支撑方式的改进，使得水平输入轴和水平输出轴之间采用键槽滑动的方式进行连接，水平输入轴采用双端支撑，从而提高了整个测量装置的结构稳定性和测量精度，延长使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的光纤传感测量小型风力机轴向推力的装置示意图；

图2为水平输出轴前端的局部剖视图；

图3为图2的右视图；

图4为水平输入轴的主视图；

图5为支座的左视图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本实用新型进一步详细说明。需要说明的是，附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。此外，以下实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本实用新型。

如图1～5所示，本实用新型的光纤传感测量小型风力机轴向推力的装置，包括基座18以及设置在基座18顶部的小型风力机和光纤传感器19，小型风力机包括同轴布置的水平输入轴4和水平输出轴2，基座18顶部沿水平输入轴的轴向方向前后间隔设置两个支座9，水平输入轴4可轴向移动地支撑于两个支座9上，一个支座9靠近水平输入轴4的前端设置，另一支座9靠近水平输入轴4的后端设置，每一支座9中均设置有轴衬8和轴衬套7，轴衬8的外圈过盈套在轴衬套7上，轴衬8的内圈间隙套设在水平输入轴4上。水平输入轴4的中部设置一环状凸肩5，环状凸肩5位于两个支座9之间，环状凸肩5上固定设置一测量盘6，光纤传感器19的感应表面正对测量盘6的前侧或后侧端面。

水平输出轴2的前端呈空心筒体结构，水平输入轴4的后端插设于水平输出轴2前端的空心筒体200内，空心筒体200的内壁上设有一轴向布置的平键滑槽201，水平输入轴4后端的侧壁上设置一平键槽401，平键槽401内固定设置一平键3，平键3可滑动地卡设于平键滑槽内201，空心筒体200的底面和水平输入轴4后端的端面之间设置一弹簧1。

水平输入轴4的前端设置叶轮，叶轮包括轮毂10和设置在轮毂10上的若干风力机叶片14，轮毂10固定设置在水平输入轴4的前端，轮毂10通过螺母11、弹垫12和平垫13固定在水平输入轴4上。

支座9通过螺钉15、弹垫16和平垫17固定在基座18的顶部。基座18的顶部还设置光纤传感器19，光纤传感器19通过其传感器支座20上进行支撑，传感器支座20由螺钉23、弹垫22和平垫21固定在基座18的顶部。

本实用新型是这样实现的：

风力机叶片14在大气中受到来流风速的绕流作用产生升阻力，从而产生扭矩，带动水平输入轴4和水平输出轴2旋转输出机械能，再通过发电机将机械能转换成电能，并产生轴向推力，使水平输入轴4上的环状凸肩5向左移动，继而带动测量盘6向左移动，且使安置于水平输出轴4和水平输入轴2之间的弹簧1压缩变形，测量盘6的位移量即弹簧1的压缩变形量由光纤传感器19测出，再根据胡克定律便可计算出弹簧1的弹力即为小型风力机的轴向推力。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本实用新型构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本实用新型的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。