一種葉輪表面風壓波動的模擬裝置的製作方法

2023-11-05 21:47:32 1

本實用新型涉及試驗設備技術領域，尤其涉及一種葉輪表面風壓波動的模擬裝置。

背景技術：

葉輪是空氣壓縮機的重要組成部分，是保證空氣壓縮機性能、可靠性、耐久性的重要零部件。

在空氣壓縮機的工作過程中，高速旋轉的葉輪會對流動介質(即空氣) 做功，相對應的，流動介質在葉輪通道中會對葉輪的葉片產生反作用力，進而較容易導致葉片產生疲勞損壞。因此，流動介質所產生的載荷是再製造葉輪二次服役過程中工作載荷的重要組成部分。

因此，如何模擬空氣壓縮機中葉輪的風場工況，模擬和評價葉輪在高壓風場作用下的服役情況，成為本領域技術人員亟待解決的技術難題。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種葉輪表面風壓波動的模擬裝置，以模擬空氣壓縮機中葉輪的風場工況，模擬和評價葉輪在高壓風場作用下的服役情況。

為了實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案：

一種葉輪表面風壓波動的模擬裝置,包括：

機架；

設置在所述機架上的上夾具和下夾具；所述上夾具和所述下夾具分別用於夾固所述葉片的兩端；

設置在所述機架的安裝臺上的試驗箱，所述試驗箱用於罩設在所述葉片上；

設置在所述機架，且與所述試驗箱連通的供風系統，所述供風系統用於向所述試驗箱內通風以向所述葉片模擬施加流體介質所產生的載荷。

優選的，所述供風系統包括鼓風機和通風管道，所述通風管道的一端連接所述鼓風機的出風口，另一端連通所述試驗箱。

優選的，還包括風壓調節裝置，所述風壓調節裝置包括伺服電機和與所述伺服電機連接的變頻裝置，所述變頻裝置包括：

設置在所述通風管道上的閥體；

設置在所述閥體內的閥座；以及與所述閥座配合的所述閥芯，所述閥芯通過連接軸與所述伺服電機相連；所述伺服電機通過所述連接軸驅動所述閥芯相對於所述閥座轉動以實現所述閥體在閉合和開啟狀態下切換。

本實用新型提供的葉輪表面風壓波動的模擬裝置能夠通過供風系統和試驗箱來模擬葉片所受到的流體介質所產生的載荷，通過高壓風場來模擬空氣壓縮機中葉輪風場工況，模擬和評價葉輪在高壓風場作用下的服役情況。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型中記載的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實用新型實施例提供的葉輪表面風壓波動的模擬裝置的主視圖，圖中未顯示試驗箱；

圖2是圖1的側視圖，圖中顯示有試驗箱；

圖3是本實用新型實施例提供的葉輪表面風壓波動的模擬裝置的局部放大示意圖；

圖4是本實用新型實施例提供的葉輪表面風壓波動的模擬裝置的內部結構示意圖。

具體實施方式

為了使本領域的技術人員更好地理解本實用新型的技術方案，下面將結合附圖對本實用新型作進一步的詳細介紹。

請參考圖1和圖2，本實用新型實施例提供一種葉輪表面風壓波動的模擬裝置，用於對空氣壓縮機葉輪的葉片實施實驗檢測，以模擬空氣壓縮機中葉輪的風場工況，模擬和評價葉輪在高壓風場作用下的服役情況。

圖1和2所示的以模擬空氣壓縮機中葉輪的風場工況，模擬和評價葉輪在高壓風場作用下的服役情況。包括機架10、上夾具20、下夾具30、試驗箱40和供風系統60。

其中，機架10作為整個葉輪表面風壓波動的模擬裝置的骨架，用於為其他零部件提供安裝基礎。上夾具20和下夾具30設置在機架10上，通常，上夾具20設置在機架10的頂端，下夾具30設置在機架10的安裝臺上，也可以認為是整個葉輪表面風壓波動的模擬裝置的工作檯。上夾具20和下夾具30分別用於夾固葉片70的兩端，分別為頂端和底端，上夾具20和下夾具30分別向葉片70施加設定的拉力。

優選的方案中，以模擬葉片70所受的離心力，為了確保所施加的拉力能夠較為準確地模擬其在工作狀態下所受到的離心力，上夾具20上設置有拉力傳感器50，拉力傳感器50用於顯示施加在葉片70上的拉力，當拉力不足時，拉力傳感器50可以起到後續再調節的提示作用。

試驗箱40用於設置在機架10的安裝臺上，試驗箱40的作用在於罩設在葉片70上，以提供一個相對封閉的模擬環境。供風系統60設置在機架 10上，且與試驗箱40連通，供風系統60向試驗箱40內通風，進而使得氣流作用於試驗箱40內的葉片70上，最終達到模擬葉片70處於工作狀態下所受到的流動介質所產生的載荷的目的。

供風系統60向試驗箱40之內吹風，進而對試驗箱40內的葉片實施作用力，來模擬葉片70在空氣壓縮機內腔中工作時的受力情況。

本實用新型提供的葉輪表面風壓波動的模擬裝置能夠通過供風系統和試驗箱來模擬葉片所受到的流體介質所產生的載荷，通過高壓風場來模擬空氣壓縮機中葉輪風場工況，模擬和評價葉輪在高壓風場作用下的服役情況。

請再次參考圖1和2，本實施例中提供一種具體結構的機架10，該機架10包括電動缸101和直角槓桿102，其中，電動缸101設置在直角槓桿 102的底部，上夾具20設置在直角槓桿102的頂部，電動缸101能推動直角槓桿102擺動以調節進而間接拉拽上夾具20的達到夾緊葉片70頂端，且施加拉力的目的。直角槓桿102能起到調節上夾具20布置角度及位置的目的，同時，通過合理地布置直角槓桿102的支點能使得直角槓桿102將電動缸101的推力放大，同時實現電動缸101推力方向的轉變。考慮到直角槓桿102受力較大，為實現高強度輕重量的要求，我們將直角槓桿102 的結構設計為焊接件，並設計合理的肋板和筋板提高直角槓桿102的整體強度。本實施例中，機架10通過高精度的電動伺服系統(電動缸)與直角槓桿102的加載，能實現靜力的準確加載。

本實施例中，直角槓桿102的頂端可以設置有升降裝置103，升降裝置103能相對於直角槓桿102的頂端升降以調節上夾具20與下夾具30之間的距離，進而間接起到調節兩者施加於葉片70上拉力的目的。具體的，升降裝置103可以採用蝸輪絲槓升降機，採用蝸輪絲槓升降機能方便葉片 70的裝夾，具有結構緊湊、重量輕、無噪音、承載能力強、自鎖、推桿防旋轉、可靠性高、使用壽命長等優點。與此同時，升降裝置103的升降移動能輔助調節直角槓桿102的調平及確保載荷的豎直向上。

本實施例提供的葉輪表面風壓波動的模擬裝置還可以包括控制器，控制器與拉力傳感器50和升降裝置103均相連，控制器用於控制升降裝置 103上升直至拉力傳感器50所檢測的數值達到設定值。具體的，控制器可以根據拉力傳感器50所檢測的實時拉力值與設定值比較，進而控制升降裝置103的啟停。這種PID控制方法能夠較好地確保靜力的高精度加載。

本實用新型實施例提供的葉輪表面風壓波動的模擬裝置中，供風系統 60包括鼓風機601和通風管道602，通風管道602的一端連接鼓風機601 的出風口連通，另一端連接試驗箱40，進而實現向試驗箱40內送風的目的。所提供的供風系統60還可以包括伺服電機603和與所述伺服電機603 連接的變頻裝置604，所述變頻裝置604包括閥體6041、閥座6042、閥芯 6043和連接軸6044。其中：閥體6041設置在通風管道602上，閥座6042 設置在閥體6041內，閥芯6043與閥座6042配合，閥體6041通過連接軸 6044與伺服電機603相連，伺服電機603通過連接軸6044驅動閥芯6043 相對於閥座6042轉動以實現閥體6041在閉合和開啟狀態下切換，最終實現通風管道602的通閉。當然，閥芯6043的轉動角度不同可以調節閥體 6041的開度，達到更加精確控制風量的目的。

以上只通過說明的方式描述了本實用新型的某些示範性實施例，毋庸置疑，對於本領域的普通技術人員，在不偏離本實用新型的精神和範圍的情況下，可以用各種不同的方式對所描述的實施例進行修正。因此，上述附圖和描述在本質上是說明性的，不應理解為對本實用新型權利要求保護範圍的限制。