一種混流泵葉輪瞬態徑向力測量裝置及方法與流程
2023-12-09 04:59:26
本發明屬於流體機械(混流泵)技術領域，尤其是涉及到一種混流泵葉輪瞬態徑向力測量裝置及方法。
背景技術：
混流泵是一種性能和結構介於離心泵和軸流泵之間水力機械，作為核能發電、艦船推進、飛彈發射及南水北調等重大戰略工程中的核心動力裝備，其大功率、高速、多工況下的工作狀況使得混流泵轉子穩定性相對降低、流場趨於複雜化，間隙流體激振易引發轉子渦動、軸系振動等不穩定問題，因此，為了深入分析混流泵轉子不穩定性問題，有必要發明一種針對混流泵葉輪瞬態徑向力測量裝置。
經檢索，目前徑向力測量裝置的相關專利有：申請號201010274222.4，一種徑向力測定儀及其唇形密封圈徑向力測定方法。該發明專利規範了唇形密封圈徑向力測定方法，但過大的徑向力將會影響密封圈的密封性能和工作壽命；申請號2012103503553.5，一種離心泵水力瞬態徑向力測量裝置及測量方法，提供了一種離心泵葉輪瞬時徑向力的測量裝置。該專利的測量過程較為複雜，且需在泵軸前端安放用於平衡的物體，容易影響泵的流動性能、降低泵的效率。
技術實現要素：
針對現有技術中存在不足，本發明提供了一種混流泵葉輪瞬態徑向力測量裝置及方法，該發明提出一種測量方法簡單、測量儀器易於操作，針對混流泵葉輪瞬態徑向力進行測量。
本發明是通過以下技術方案得以實現的：
一種混流泵葉輪瞬態徑向力測量裝置，包括壓力傳感器、後端軸承套筒、角接觸球軸承、圓柱滾子軸承、前端軸承套筒、泵軸、HSJ-2010水力機械綜合測試儀；所述泵軸依次穿過一對角接觸球軸承和一個圓柱滾子軸承；所述圓柱滾子軸承安裝在前端軸承套筒內，前端軸承套筒安裝在導葉輪轂的內壁上；所述角接觸球軸承並列安裝在後端軸承套筒內，後端軸承套筒安裝在後端軸承座上；所述前端軸承套筒外圈和後端軸承套筒外圈上分別設有數個圓形凹槽，每個圓形凹槽內設置有一個壓力傳感器；所述導葉輪轂、後端軸承座上分別設置數個螺栓孔和穿線孔；每個螺栓孔內均安裝一個壓緊螺栓用於固定壓力傳感器；所述壓力傳感器的引線通過穿線孔引出、並通過數據線與HSJ-2010水力機械綜合測試儀相聯。
進一步地，所述導葉輪轂上的穿線孔為前端穿線孔，開設在導葉輪轂內；後端軸承座上的穿線孔為後端穿線孔，開設在後端軸承座內。
進一步地，所述多個圓形凹槽均勻分布在前端軸承套筒外圈和後端軸承套筒外圈上。
進一步地，所述圓形凹槽的數量為四個。
進一步的，前端軸承套筒內側與圓柱滾子軸承為過盈配合，前端軸承套筒的寬度略大於圓柱滾子軸承寬度，前端軸承套筒為內徑為80mm，外徑為125mm，高度為27mm的圓環柱狀體，且在外環處銑出四個平面，每相鄰平面中心點與圓心連線的夾角為90度。
進一步的，後端軸承套筒內側與角接觸球軸承為過盈配合，後端軸承套筒3的寬度略大於角接觸球軸承寬度，後端軸承套筒為內經為80mm，外徑為120mm，高度為48mm的柱狀體，且在外環處銑出四個平面，每相鄰平面中心點與圓心連線的夾角為90度。
進一步的，前端軸承套筒外圈和後端軸承套筒外圈的圓形凹槽位於所銑的四個平面內，每個平面內有一個圓形凹槽，每個圓形凹槽的圓心與所在平面中心點重合，凹槽的深度比傳感器高度小1mm～2mm。
混流泵葉輪瞬態徑向力測量方法，其特徵在於，在用於承載混流泵泵軸的角接觸球軸承、圓柱滾子軸承與後端軸承座、導葉輪轂之間分別設置後端軸承套筒、前段軸承套筒，並在後端軸承套筒、前段軸承套筒外圈上分別設有數個圓形凹槽，用於安置壓力傳感器，並採用裝在後端軸承座、導葉輪轂上的壓緊螺母限制所述壓力傳感器的移動，通過壓力傳感器實時檢測泵軸對角接觸球軸承、圓柱滾子軸承在不同徑向上的徑向力，來獲取混流泵葉輪瞬態徑向力。
本發明的有益效果：
本發明所述的混流泵葉輪瞬態徑向力測量裝置，針對混流泵結構，對混流泵軸承座結構進行了改進，提供了一種混流泵葉輪瞬態徑向力測量裝置，在不影響混流泵的流動性能和效率的前提下，實現混流泵葉輪瞬態徑向力實驗測量，該混流泵葉輪瞬態徑向力測量方法簡單，易於實現，校核方便，利用傳感器進行實時捕捉徑向力，達到能夠測量瞬態徑向力的目的。
附圖說明
圖1為本發明所述混流泵葉輪瞬態徑向力測量裝置的結構示意圖；
圖2為混流泵葉輪瞬態徑向力後端測量裝置裝配示意圖；
圖3為混流泵葉輪瞬態徑向力前端測量裝置裝配示意圖。
附圖標記說明如下：
1-後端壓緊螺栓；2-壓力傳感器；；3-後端軸承套筒；4-角接觸球軸承；5-螺栓孔A；6-後端穿線孔；7-前端壓緊螺栓；8-圓柱滾子軸承；9-前端軸承套筒；10-螺栓孔B；11-前端穿線孔；12-泵軸。
具體實施方式
下面結合附圖以及具體實施例對本發明作進一步的說明，但本發明的保護範圍並不限於此。
如圖1、2、3所示，本發明所述的混流泵葉輪瞬態徑向力測量裝置，包括四個後端壓緊螺栓1，壓力傳感器2，後端軸承套筒3，角接觸球軸承4，螺栓孔A5，後端穿線孔6，四個前端壓緊螺栓7，圓柱滾子軸承8，前端軸承套筒9，螺栓孔B 10，前端穿線孔11，泵軸12，HSJ-2010水力機械綜合測試儀。所述泵軸12依次穿過一對角接觸球軸承4和一個圓柱滾子軸承8；所述圓柱滾子軸承8安裝在前端軸承套筒9內，前端軸承套筒9安裝在導葉輪轂的內壁上；所述一對角接觸球軸承4並列安裝在後端軸承套筒3內，後端軸承套筒3安裝在後端軸承座上；所述前端軸承套筒9外圈和後端軸承套筒3外圈上分別設有四個圓形凹槽，每個圓形凹槽內設置有一個壓力傳感器2；所述導葉輪轂上設有安裝壓緊螺栓的四個螺栓孔B10；每個螺栓孔B10內安裝一個前端壓緊螺栓7；所述後端軸承座上設有安裝壓緊螺栓的四個螺栓孔A5，每個螺栓孔A5內安裝一個後端壓緊螺栓1；所述每個壓緊螺栓1,7將壓力傳感器2固定在圓形凹槽內；所述壓力傳感器2的引線通過穿線孔6,11引出；所述前端穿線孔11開設在導葉輪轂內；所述後端穿線孔6開設在後端軸承座內；所述前端壓力傳感器、後端壓力傳感器通過數據線與外機相聯，外機採用HSJ-2010水力機械綜合測試儀；所述HSJ-2010水力機械綜合測試儀採用美國國家儀器公司高速採集模塊為硬體基礎，利用NI USB-6218採集卡採集信息。
本發明所述的混流泵葉輪瞬態徑向力測量方法，在用於承載混流泵泵軸的角接觸球軸承4、圓柱滾子軸承8與後端軸承座、導葉輪轂之間分別設置後端軸承套筒3、前段軸承套筒9，並在後端軸承套筒3、前段軸承套筒9外圈上分別設有數個圓形凹槽，用於安置壓力傳感器2，並採用裝在後端軸承座、導葉輪轂上的壓緊螺母限制所述壓力傳感器2的移動，通過壓力傳感器實時檢測泵軸對角接觸球軸承4、圓柱滾子軸承8在不同徑向上的徑向力，來獲取混流泵葉輪瞬態徑向力。
前端軸承套筒9內側與圓柱滾子軸承8為過盈配合，前端軸承套筒9的寬度略大於圓柱滾子軸承8寬度，前端軸承套筒9為內徑為80mm，外徑為125mm，高度為27mm的圓環柱狀體，且在外環處銑出四個平面，每相鄰平面中心點與圓心連線的夾角為90度。後端軸承套筒3內側與角接觸球軸承4為過盈配合，後端軸承套筒3的寬度略大於角接觸球軸承4寬度，後端軸承套筒3為內經為80mm，外徑為120mm，高度為48mm的柱狀體，且在外環處銑出四個平面，每相鄰平面中心點與圓心連線的夾角為90度。前端軸承套筒9外圈和後端軸承套筒3外圈均開設有四個圓形凹槽，圓形凹槽位於所銑的四個平面內，每個平面內有一個圓形凹槽，每個圓形凹槽的圓心與所在平面中心點重合，凹槽的深度比傳感器高度小1mm～2mm。
進一步的，每個圓形凹槽內放置一個壓力傳感器2，每個螺栓孔5,10裝有一個壓緊螺栓1,7，凹槽孔徑與螺栓孔5,10孔徑相等，安裝時，螺栓孔5,10與凹槽對齊，通過壓緊螺栓1,7將壓力傳感器2固定在凹槽內，傳感器的引線通過穿線孔6,11引出，並將數據輸出到外機內。
多個前端壓力傳感器、後端壓力傳感器通過數據線與外機相聯，外機採用HSJ-2010水力機械綜合測試儀，利用NI USB-6218採集卡採集信息，將採集箱USB插口與電腦連接，NI USB-6218採集卡將被識別，並記錄在Measurement&Automation中，在Measurement&Automation的「NI-DAQmx設備」中顯示。
所述實施例為本發明的優選的實施方式，但本發明並不限於上述實施方式，在不背離本發明的實質內容的情況下，本領域技術人員能夠做出的任何顯而易見的改進、替換或變型均屬於本發明的保護範圍。