泥沙仿真实验搅拌叶轮的制作方法

本实用新型设计了一种针对水润滑机理研究的真实性，仿真河流和海洋环境，防止实验进行中大颗粒泥沙的沉淀的一种新型泥沙仿真实验搅拌叶轮。
背景技术：
：金属滑动轴承、水润滑轴承、水润滑动密封轴承等机械基础件在机械传动特别是船舶、水轮机、汽轮机、水泵等机械装置中得到广泛应用。水润滑轴承采用新型工程复合材料替代贵重金属作为摩擦副，用天然水替代矿物油作为润滑介质，由多曲面圆弧直线凹槽的橡胶合金衬套和金属外壳有机结合为一体，具有摩擦系数小、耐磨、减振、低噪音、重量轻、装拆维修简便、对冲击不敏感等优点。将其与动密封件相结合，形成一体化的水润滑动密封轴承，有效地降低或减少各种摩擦副因运动而产生的摩擦、磨损、振动、冲击、噪声、无功能耗、可靠性差、寿命短和舵轴油污泄露等问题，节省了大量油料和贵重有色金属等战略资源，很好地解决了环境友好问题。在生产和科研中，要求在国内外有关技术标准或规范规定的试验条件下评定滑动轴承、环块，特别是金属滑动轴承、水润滑轴承、水润滑动密封轴承等机械基础件的综合性能，即在水润滑、油润滑、边界润滑、自润滑和干摩擦等特殊与极端环境条件下，不同载荷、速度、润滑介质、温度、时间等各种工况下进行试验，测试试件的转速、转矩、温升、摩擦特性、试验加载力、密封性能、PV值、动态刚度和动态阻尼等摩擦学综合性能技术指标，以用于准确地了解金属滑动轴承、水润滑轴承、水润滑动密封轴承等机械基础件的载荷特性和动态服役行为，建立高可靠低噪声水润滑橡胶轴承系统实验与评价体系，帮助科研技术人员开展对金属滑动轴承、水润滑轴承、水润滑动密封轴承的理论性研究，有利于滑动轴承、环块的生产、开发和改进。但当前技术中针对金属滑动轴承、水润滑轴承、水润滑动密封轴承的综合性能测试手段不够完善，没有能真实完整地模拟金属滑动轴承、水润滑轴承、水润滑动密封轴承实际工况的实验系统，特别是不能很好模拟真实河流或海洋环境(尤其是泥沙环境)中水润滑轴承的水润滑情况，从而不能真正地掌握滑动轴承和环块的承载机理、润滑机理以及磨损机理等规律。因此，需研发一种能模拟河流泥沙环境中带有砂石等尖锐物质和化学腐蚀物质，具有磨损严重，腐蚀性高，对流强度大等特点的水润滑泥沙搅拌叶轮，对于完善对金属滑动轴承、水润滑轴承、水润滑动密封轴承等机械基础件的各项性能测试，掌握水润滑摩擦副的承载与失效机理、摩擦学性能与动态服役行为等规律，全面深入分析复合材料特性、轴承和滑块结构形状、负载变化、工作速度、特殊与极端环境等多因素、多层次祸合机制对机械系统动态服役行为的影响，为开发无污染、低噪声、高可靠、长寿命、高效节能的滑动轴承和环块等摩擦学机械基础件提供关键科学技术依据和试验平台支撑。为发展绿色高效的船舶，加速船舶节能减排事业发展提供科学的理论基础。技术实现要素：本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种能够仿真模拟、配合水润滑摩擦实验和研究水润滑摩擦机理的泥沙仿真实验搅拌叶轮。本实用新型解决其技术问题采用以下的技术方案：本实用新型提供的泥沙仿真实验搅拌叶轮，是一种适用于泥沙环境下的水润滑试验搅拌叶轮，其设有自上而下布置的双螺旋带式叶轮和具有分散功能的可拆式叶片轮，两者同轴，由中心轴杆贯通；还设有分散盘，该分散盘与双螺旋带式叶轮连接起来，连接处由摩擦垫片过渡连接。所述的双螺旋带式叶轮为减缩形叶轮，其截面为三角形，底边厚度为5mm，螺旋带收缩角度为60°，单螺旋带绕中心杆旋转360°；其设有中心轴杆，通过分散盘的中心轴孔将整个双螺旋带式叶轮的叶片串连，螺旋带式叶轮由微米级碳化硅微粉烧结而成。所述的中心轴杆套有中心轴管，在该中心轴管的两侧均设有与之相连的叶片固定杆，三根固定杆的长度不同；所述叶片固定杆固定有叶片，分别是左旋螺带叶片和右旋螺带叶片；中心轴管自上而下布置的左旋螺带与右旋螺带两弧面收缩角为60°，由三组叶片固定杆维持叶片固定，保证强度，单螺旋带绕中心杆旋转360°，轴管为空心结构，其空心截面为轴心轴孔。所述的中心轴杆，其横截面为圆形带中心轴键结构，该中心轴杆的底端为中心轴螺纹的螺孔结构。所述的分散盘，其中心设有中心轴孔，该中心轴孔的外侧设有第一分散叶片，该分散叶片与分散盘表面呈45°，间隔分布在分散盘两侧；分散盘最外侧为6个均布的可拆式搅拌叶片，二者用螺钉通过螺孔固定。所述的可拆式搅拌叶片，其长度为分散盘直径的1/4；该叶片及分散盘均由微米级碳化硅微粉烧结而成。所述的摩擦垫片，其中心为中心轴杆的外部轮廓，其直径与双螺旋带式叶轮的主轴、分散盘凸台轴的直径相同。所述的可拆式搅拌叶片，其由一片带有两个螺孔的固定底板和一片具有一定弧度的叶片组成，固定底板和叶片之间为垂直结构；该可拆式搅拌叶片安装在可拆式分散叶片轮上。所述的可拆式分散叶片轮，其设有用于连接双螺旋带式叶轮的中心轴管的凸台，还设有第二分散叶片，该第二分散叶片用于分散细化水槽底部沉积的大颗粒泥沙，同时也对底部泥沙起到一定的搅拌作用。所述叶轮由6片可拆卸式曲面叶片安装固定，叶片轮中部均布着正反面间隔分布的分散叶片，上述叶片轮由微米级碳化硅烧结而成。所述的中心轴管，其设有用于连接凸台的连接凸台，两者之间由摩擦垫片过渡。本实用新型能配合采用滑动摩擦和伺服电动缸轴向加载形式的液体润滑试验机，在国内外有关技术标准或规范规定的试验条件下对于评定是金属滑动轴承、水润滑轴承、水润滑动密封轴承等机械基础件的综合性能有促进改善的作用，即在水润滑、油润滑、边界润滑、自润滑和干摩擦等特殊与极端环境条件下，防止杂质沉淀，模拟仿真真实润滑环境，在不同载荷、速度、润滑介质、温度、时间等各种工况下进行试验，促进水润滑机理的研究。本实用新型与现有技术相比，具有以下主要的有益效果：1.双螺带式的叶轮(1)在高速旋转时将上部含沙量较少的水流向下推送，在渐缩式的双螺带叶片(4)的搅拌带动下，使得水流形成向下的涡流，泥沙在重力作用下，多集中在水槽底部，在向下水流作用下，水槽中形成上下水流的循环如图11所示，保证了水流中泥沙含量的均匀性，模拟真实的河流泥沙环境。通过试验，对比前后是否使用叶轮，抽取试验水槽固定区域的泥沙水样10g(样本平均含沙量5％)，干燥后泥沙质量对比如下表1。表1使用叶轮搅拌前后水样泥沙含量表含沙水样质量(g)干燥后泥沙质量(g)抽取样本泥沙含量未使用叶轮搅拌10.0000.2932.93％使用叶轮搅拌10.0000.4084.08％2.具有分散作用的搅拌叶轮(9)可以细化泥沙颗粒，搅拌叶轮在工作过程中泥沙随着涡流在分散叶片(7)的作用下分割细化大颗粒泥沙，防止出现大颗粒剧烈摩擦或卡住轴承，减少对试验器件的摩擦磨损，同时可拆卸式的叶轮(6)，可以根据不同工况改变位置或选择是否安装，提高了试验的可控性。3.在试验中使用方便，无需操作，搅拌叶轮的转速与试样转速相同，保证试验过程转速的稳定性，另外由于叶轮的旋转方向与试验中销盘试样一致，且销盘试样安装位置位于叶轮的正下方，防止叶轮与销盘之间的磨损。4.由于泥沙搅拌叶轮的安装简洁、使用可靠，因而可以避免整体式设计的复杂结构，并且6片可拆卸式叶轮轻便、安装也十分容易。附图说明图1为双螺旋带式叶轮的整体装配图。图2为双螺旋带式叶轮的结构示意图。图3为图2的左视图。图4为具有分散功能的可拆式叶片轮的结构示意图。图5为图4的左视图。图6为可拆式叶轮的结构示意图。图7为装配连接图。图8为摩擦垫片的结构示意图。图9为中心轴杆剖面图。图10为图9的左视图。图11为水槽中水流的走向图。图中：1.中心轴杆，2.中心轴管，3.左旋螺带叶片，4.摩擦垫片，5.可拆式分散叶片轮，6.销盘垫片,7.固定螺母，8.叶片固定杆，9.右旋螺带叶片，10.第一分散叶片，11.可拆式搅拌叶片，12.销盘，13.连接凸台，14.中心轴孔，15.螺孔，16.凸台,17.第二分散叶片，18.中心轴螺纹，19.中心轴键。具体实施方式下面结合实施例以及附图对本实用新型作进一步说明。本实用新型提供的泥沙仿真实验搅拌叶轮是一种适用于泥沙环境下的水润滑试验搅拌叶轮，如图1所示，该泥沙仿真搅拌叶轮自上而下设有双螺旋带式叶轮、分散盘、可拆式搅拌叶片11、销盘垫片6、销盘12、固定螺母7，由中心轴杆1贯通，并由摩擦垫片4过渡连接在一起。所述的双螺旋带式叶轮如图2、图3所示，设有中心轴管2，其两侧布置了叶片固定杆8，两侧固定杆有三个不同长度的叶片固定杆，分别为100mm、60mm、35mm长度。叶片固定杆固定有左旋螺带叶片3和右旋螺带叶片9，在高速运转中不会因为水流的阻力而发生变形，保证在高速旋转过程中左旋和右旋双螺带叶片的强度。双螺旋带式叶轮为减缩形叶轮，其截面为三角形，底边厚度为5mm，螺旋带收缩角度为60°，单螺旋带绕中心杆旋转360°。中心轴杆1通过中心轴孔14将整个双螺旋带式叶轮串连，螺旋带式叶轮由微米级碳化硅微粉烧结而成。所述的分散盘如图4、图5所示，该分散盘的中心设有中心轴孔14，通过中心轴杆1将分散盘与上述双螺旋带式叶轮连接起来，连接部分为避免两部件之间的旋转摩擦，加入摩擦垫片4减少相互间摩擦磨损。中心轴孔14外侧为第一分散叶片10，该分散叶片与分散盘表面呈45°，间隔分布在分散盘两侧，保证两侧的泥沙颗粒能够被均匀分散。分散盘最外侧为6个均布的可拆式搅拌叶片11，二者用螺钉通过螺孔15固定；均布的可拆式搅拌叶片可按照实际试验的要求拆装，并且双螺旋带式叶轮的方向可按照实际要求安装来控制水流的大小，可拆式搅拌叶片长度为分散盘直径的1/4。该叶片及分散盘均由微米级碳化硅微粉烧结而成。所述中心轴杆1的结构如图9、图10所示，其横截面为圆形带中心轴键19结构，该中心轴杆的底端为中心轴螺纹18的螺孔结构。所述的摩擦垫片4的结构如图8所示，该垫片的中心为中心轴杆1的外部轮廓，垫片的直径与双螺旋带式叶轮的主轴、分散盘凸台轴的直径相同。所述的可拆式搅拌叶片11的结构如图6所示，其由一片带有两个螺孔的固定底板和一片具有一定弧度的叶片组成，固定底板和叶片之间为垂直结构。该可拆式搅拌叶片11安装在可拆式分散叶片轮5上。所述可拆式分散叶片轮5装有凸台16，该凸台用于连接双螺旋叶轮的中心轴管2，中间由摩擦垫片4作为过渡连接，防止在叶轮工作过程中，中心轴管与叶轮产生部件磨损。所述可拆式分散叶片轮5还装有第二分散叶片17，该第二分散叶片17用于分散细化水槽底部沉积的大颗粒泥沙，同时也对底部泥沙起到一定的搅拌作用。在双螺带叶轮的中心轴管2有连接凸台13，该连接凸台用于连接可拆式分散叶片轮5上的凸台16，两者之间由摩擦垫片4过渡。本实用新型提供的水润滑销盘磨损试验专用泥沙搅拌叶轮，其工作过程如下：(1)水润滑磨损试验销盘和安装加载：所述销盘12是试验部件之一，是按照试验材料的性能加工而成的直径100mm，厚10mm的金属圆盘，销盘中心为中心轴孔14。如图1所示，销盘的位置位于整个搅拌叶轮的底部，在分散叶轮下安装销盘垫片6，随即安装销盘，销盘垫片为金属薄片，中心为中心轴孔，中心轴杆1连接贯穿搅拌叶轮及销盘，销盘底部由螺母固定。(2)搅拌叶轮的工作过程：整个搅拌叶轮为同轴结构，由中心轴杆1连接贯通，中心轴杆1的一端连接电机，电机转动带动中心轴杆，中心轴杆带动搅拌叶轮旋转，为搅拌叶轮工作提供动力。双螺旋带式叶轮在运转过程中，双螺带叶片3带动上部的大量水流往中心形成漩涡，水流中的泥沙由于漩涡的离心作用向边缘扩散。可拆式分散叶轮5在运作过程中将上部的漩涡冲散，集中的泥沙在分散叶片10的作用下得到细化，并由可拆式分散叶轮5的叶片的作用下向水槽的上下方向运动，水槽中的泥沙在水流的循环下得到充分的搅拌。当前第1页1 2 3