本發(fā)明專利技術(shù)提供一種離心泵瞬態(tài)水力徑向力測量裝置及其測量方法。公開了一種測量裝置，包括殼體1、后固定環(huán)2、壓緊板3、緊軸承4、軸腔5、緊軸承彈性支撐6、操作孔7、松軸承彈性支撐8、松軸承9，前固定環(huán)10。緊軸承4和松軸承9的外環(huán)分別利用4個(gè)彈性支撐6、8與裝置殼體1進(jìn)行連接固定，彈性支撐間隔90°分布，每個(gè)側(cè)面各安裝縱向和橫向2個(gè)應(yīng)變片。校準(zhǔn)采用泵軸的前端安放一個(gè)已知質(zhì)量的物體，分別對電路的輸出信號進(jìn)行放大、采集和組合輸出，對裝置各個(gè)方向上的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。改變泵軸前端安裝的物體的質(zhì)量，采用同樣方法進(jìn)行多次的測量，實(shí)現(xiàn)裝置的校準(zhǔn)和測量值的換算。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)提供一種用于測量離心泵內(nèi)部非定常流動引起的作用于葉輪轉(zhuǎn)子的瞬態(tài)水力徑向力的測量裝置及測量方法，屬于與泵類機(jī)械內(nèi)部瞬態(tài)水力徑向力及其誘導(dǎo)振動相關(guān)的
技術(shù)介紹
泵是重要的能量轉(zhuǎn)換裝置和流體輸送設(shè)備，其中離心泵應(yīng)用最為廣泛。離心泵不僅應(yīng)用在石油、化工、水利等工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，而且是航空、艦船、潛艇等高
的關(guān)鍵設(shè)備。離心泵在運(yùn)行過程中會不可避免地產(chǎn)生振動，振動會影響離心泵運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，并影響機(jī)器壽命。泵是重大工程的關(guān)鍵設(shè)備，盡可能地減小振動可以提高泵機(jī)組運(yùn)行的可靠性，并可以降低重大事故的發(fā)生率，從而保證人身安全，避免國民財(cái)產(chǎn)遭受損失，具有重要的社會意義和經(jīng)濟(jì)意義。導(dǎo)致離心泵產(chǎn)生振動問題的因素有很多，除了純粹機(jī)械方面 的原因，由泵內(nèi)部復(fù)雜流動產(chǎn)生的周期性載荷也是導(dǎo)致振動的不可忽視的因素，并且更加難以控制。流動誘導(dǎo)振動現(xiàn)象已經(jīng)成為工程實(shí)際中亟待解決的問題。因此，為了可以實(shí)時(shí)監(jiān)測離心泵部件所受的振動載荷情況，有效控制流動誘導(dǎo)振動，改善泵機(jī)組和管路系統(tǒng)的整體性能，有必要設(shè)計(jì)一種能夠?qū)崟r(shí)測量離心泵內(nèi)部瞬態(tài)水力徑向力的實(shí)驗(yàn)裝置。經(jīng)檢索，目前徑向力測量裝置相關(guān)的申報(bào)專利有一種徑向力測量儀，申請?zhí)?01020297952 ;用于測量徑向力和/或軸向力的測量設(shè)備，申請?zhí)?1822374. 5 ;一種測量徑向力的傳感器，申請?zhí)?01020628728. 6 ;一種徑向力測定儀及其唇形密封圈徑向力值測定方法，申請?zhí)?01010274222. 4 ;油封徑向力動態(tài)測量儀，申請?zhí)?8217115。目前這些專利中，尚沒有針對旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下離心泵葉輪轉(zhuǎn)子瞬時(shí)徑向力的測量裝置，沒有適合普通離心泵軸承座結(jié)構(gòu)安裝的測量裝置，且沒有完善的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下泵葉輪徑向力準(zhǔn)確測量和換算的方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提出一種結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉，同時(shí)響應(yīng)頻率高、精度高的可以實(shí)現(xiàn)對離心泵旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行瞬態(tài)徑向力測量的裝置。新的軸承座結(jié)構(gòu)被提出，新的測量、校準(zhǔn)和換算方法被建立。本專利技術(shù)的裝置包括裝置殼體、后固定環(huán)、壓緊板、緊軸承、軸腔、緊軸承性支撐、操作孔、松軸承彈性支撐、松軸承和前固定環(huán)。其中裝置殼體與外部固定端進(jìn)行連接，后固定環(huán)與裝置殼體進(jìn)行連接，壓緊板與后固定環(huán)進(jìn)行連接，緊軸承和松軸承的彈性支撐與殼體進(jìn)行固定連接，前固定環(huán)與裝置殼體進(jìn)行連接。軸腔用于安裝泵軸，操作孔便于安裝應(yīng)變片和布置傳感器線纜。軸承外環(huán)利用4個(gè)彈性支撐板與裝置殼體進(jìn)行連接固定，彈性板尺寸為長15cm,寬5cm和厚Icm,彈性支撐的材料為苯基娃橡膠,它是一種高分子阻尼材料,在材料發(fā)生熱變形時(shí)可保持穩(wěn)定的動態(tài)模量，材料的紹爾A硬度為50-70度。在徑向方向彈性支撐間隔90°分布，支撐板的5cm*lcm平面分別和軸承以及軸承座相連接。每個(gè)彈性支撐板的每個(gè)15cm*5cm側(cè)面各安放2個(gè)應(yīng)變片，且成相互垂直分布,用來分別測量兩個(gè)方向的彎曲變形，因此，可以獲得彈性支撐在各個(gè)方向的變形量，從而便于分析軸承結(jié)構(gòu)受力。每個(gè)彈性支撐上總共4個(gè)應(yīng)變片組成惠斯特電橋測量電路，該電路響應(yīng)頻率高，且可以消除溫度改變和應(yīng)變單元彎曲的誤差。此外，同時(shí)對松軸承和緊軸承處徑向力測量的目的是可以利用一個(gè)軸承的測量來檢驗(yàn)前一個(gè)軸承處變形測量的可靠性。針對以上的測量裝置，特殊的校準(zhǔn)和徑向力換算方法被提出。將葉輪和泵殼從該裝置上移除，只剩下泵軸安裝在該測量裝置上，在泵軸的前端安放一個(gè)已知質(zhì)量的物體，對兩個(gè)軸承固定支撐上共8組惠斯特電橋的輸出信號進(jìn)行放大、采集和組合輸出。然后將軸和加載物體保持不動，測量機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)45°后再進(jìn)行測量，待采集完整個(gè)圓周(8個(gè)位置)的數(shù)據(jù)后，改變泵軸前端安裝的物體的質(zhì)量，進(jìn)行再一次的測量，以此類推共進(jìn)行多組不同校準(zhǔn)質(zhì)量的測量。這樣可以保證測量裝置在徑向各個(gè)方向上都可以采集信號進(jìn)行徑向力的計(jì)算，同時(shí)由于所加的質(zhì)量已知，可以算出相應(yīng)的重力值，因此可以繪制出任意徑向方向電橋輸出電壓值與裝置所受徑向力的線性關(guān)系圖，實(shí)現(xiàn)裝置的校準(zhǔn)和測量與實(shí)際值的換算。本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于針對離心泵軸承座的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)變片傳感器價(jià)格低廉，但精度較高，電橋電路響應(yīng)頻率高，可以實(shí)現(xiàn)對動態(tài)信號的測量，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了在固定坐標(biāo)系下對旋轉(zhuǎn)體所受徑向力的測量和換算。附圖說明圖I為離心泵水力徑向力測量裝置示意圖。圖2為圖I的A-A截面圖3為彈性支撐上應(yīng)變片布置的示意圖。圖中，I.裝置殼體，2.后固定環(huán)，3.壓緊板，4.緊軸承，5.軸腔，6.緊軸承彈性支撐，7.操作孔，8.松軸承彈性支撐，9.松軸承，10.前固定環(huán)圖4為利用該方法測量單葉片離心泵徑向力的實(shí)例結(jié)果。 具體實(shí)施例方式下面結(jié)合利用本裝置進(jìn)行的徑向力測量的實(shí)例和附圖對本專利技術(shù)的測量裝置進(jìn)行詳細(xì)地描述如圖I所示，本專利技術(shù)包括裝置殼體(I)、后固定環(huán)(2)、壓緊板(3)、緊軸承(4)、軸腔(5)、緊軸承彈性支撐(6)、操作孔(7)、松軸承彈性支撐(8)、松軸承(9)和前固定環(huán)(10)組成。其中裝置殼體(I)與外部固定端進(jìn)行連接，后固定環(huán)(2)與裝置殼體(I)進(jìn)行連接，壓緊板(3)與后固定環(huán)(2)進(jìn)行連接，緊軸承彈性支撐(6)和松軸承彈性支撐(8)與殼體(I)進(jìn)行固定連接，前固定環(huán)(10)與裝置殼體⑴進(jìn)行連接。軸腔(5)用于安裝泵軸，操作孔(7)便于安裝應(yīng)變片和布置傳感器線纜。軸承(4) (9)外環(huán)利用4個(gè)彈性支撐板(6) (8)與裝置殼體(I)進(jìn)行連接固定，彈性板尺寸為長15cm，寬5cm和厚lcm，彈性支撐的材料為苯基硅橡膠，它是一種高分子阻尼材料，在材料發(fā)生熱變形時(shí)可保持穩(wěn)定的動態(tài)模量，材料的紹爾A硬度為50-70度。在徑向方向彈性支撐間隔90°分布，支撐板的5cm*lcm平面分別和軸承以及軸承座相連接。每個(gè)彈性支撐板的每個(gè)15cm*5cm側(cè)面各安放2個(gè)應(yīng)變片，且成相互垂直分布，Ql和Q2測量軸向變形，LI和L2用于測量徑向變形,如圖3所示。因此，可以獲得彈性支撐在各個(gè)方向的變形量，從而便于分析軸承結(jié)構(gòu)受力，如圖2所示。每個(gè)彈性支撐上總共4個(gè)應(yīng)變片組成惠斯特電橋測量電路，該電路響應(yīng)頻率高，且可以消除溫度改變和應(yīng)變單元彎曲的誤差。此外，同時(shí)對松軸承和緊軸承處徑向力測量的目的是可以利用一個(gè)軸承的測量來檢驗(yàn)前一個(gè)軸承處變形測量的可靠性。測量徑向力的校準(zhǔn)和換算方法為將葉輪和泵殼從該裝置上移除，只剩下泵軸安裝在該測量裝置上，在泵軸的前端安放一個(gè)已知質(zhì)量mMl的物體，分別對每個(gè)軸承固定支撐上的4組惠斯特電橋的輸出信號進(jìn)行放大、采集和組合輸出。然后將軸和加載物體保持不動，測量裝置每旋轉(zhuǎn)45°進(jìn)行一次測量，直至采集完整個(gè)圓周(8個(gè)位置)的數(shù)據(jù)，這樣可以保證測量裝置在徑向各個(gè)·方向上都可以采集信號進(jìn)行徑向力的計(jì)算。改變泵軸前端安裝的物體的質(zhì)量，使用相同方法進(jìn)行再一次的測量，以此類推共進(jìn)行多組不同校準(zhǔn)質(zhì)量的測量，同時(shí)由于所加的質(zhì)量meal已知，可以根據(jù)式(I)Fg = mcalg (I)算出用于校準(zhǔn)的重力值Fg，因此可以得出任意徑向方向電橋輸出電壓值與軸承所受徑向力的線性關(guān)系式⑵和(3)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種離心泵瞬態(tài)水力徑向力測量裝置及其測量方法，裝置包括殼體1、后固定環(huán)2、壓緊板3、緊軸承4、軸腔5、緊軸承彈性支撐6、操作孔7、松軸承彈性支撐8、松軸承9，前固定環(huán)10。軸承外環(huán)利用4個(gè)彈性支撐板與裝置殼體進(jìn)行連接固定，彈性板尺寸為：長15cm，寬5cm和厚1cm，彈性支撐的材料為苯基硅橡膠，它是一種高分子阻尼材料，在材料發(fā)生熱變形時(shí)可保持穩(wěn)定的動態(tài)模量，材料的紹爾A硬度為50？70度。在徑向方向彈性支撐間隔90°分布，支撐板的5cm*1cm平面分別和軸承以及軸承座相連接。每個(gè)彈性支撐板的每個(gè)15cm*5cm側(cè)面各安放2個(gè)應(yīng)變片，且成相互垂直分布，用來分別測量兩個(gè)方向的彎曲變形，因此，可以獲得彈性支撐在各個(gè)方向的變形量，從而便于分析軸承結(jié)構(gòu)受力。每個(gè)彈性支撐上總共4個(gè)應(yīng)變片組成惠斯特電橋測量電路，該電路響應(yīng)頻率高，且可以消除溫度改變和應(yīng)變單元彎曲的誤差。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種離心泵瞬態(tài)水力徑向力測量裝置及其測量方法，裝置包括殼體I、后固定環(huán)2、壓緊板3、緊軸承4、軸腔5、緊軸承彈性支撐6、操作孔7、松軸承彈性支撐8、松軸承9，前固定環(huán)10。軸承外環(huán)利用4個(gè)彈性支撐板與裝置殼體進(jìn)行連接固定，彈性板尺寸為長15cm，寬5cm和厚Icm,彈性支撐的材料為苯基娃橡膠,它是一種高分子阻尼材料,在材料發(fā)生熱變形時(shí)可保持穩(wěn)定的動態(tài)模量，材料的紹爾A硬度為50-70度。在徑向方向彈性支撐間隔90°分布，支撐板的5cm*lcm平面分別和軸承以及軸承座相連接。每個(gè)彈性支撐板的每個(gè)15cm*5cm側(cè)面各安放2個(gè)應(yīng)變片，且成相互垂直分布，用來分別測量兩個(gè)方向的彎曲變形，因此，可以獲得彈性支撐在各個(gè)方向的變形量，從而便于分析軸承結(jié)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：裴吉，袁壽其，王文杰，袁建平，司喬瑞，陽君，
申請(專利權(quán))人：江蘇大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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