一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸向力測試裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及旋轉(zhuǎn)機(jī)械領(lǐng)域，特別涉及一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸向力測試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 各種旋轉(zhuǎn)機(jī)械如水栗、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)、汽輪機(jī)等，其葉片在旋轉(zhuǎn)工作過程 中，由于介質(zhì)的作用會產(chǎn)生軸向力。以水栗為例，葉片式水栗在運(yùn)行過程中，水流經(jīng)葉輪做 功后，變成高壓水，在葉輪前后產(chǎn)生水壓差，水壓差及水力動反力是栗轉(zhuǎn)子產(chǎn)生軸向力的主 要因素，而軸向力對軸承壽命、運(yùn)行穩(wěn)定性、機(jī)械損耗都會產(chǎn)生不利的影響；在產(chǎn)品設(shè)計過 程中需要考慮設(shè)置平衡軸向力的部件，如平衡孔、平衡管、背葉片、平衡鼓、平衡盤、結(jié)構(gòu)對 稱布置等，軸向力隨著栗流量、轉(zhuǎn)速變化而變化，如果能夠準(zhǔn)確地測量軸向力數(shù)據(jù)，對水栗 的研發(fā)過程有很大幫助。
[0003] 專利號為"201310673676. 2"的發(fā)明專利"一種離心栗葉輪動態(tài)軸向力的測試裝 置"，公開了離心栗的軸向力測試裝置，專利號為"201410138404. 7"的發(fā)明專利"栗軸軸 向力測試裝置"，公開了磁力栗的軸向力測試裝置，然而這兩個方案都需要對栗體做特殊改 造，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且沒有形成一個相對獨(dú)立的測試部件或測試裝置，導(dǎo)致使用缺乏通用性； 再有，對于單級單吸栗，需要人為在過流通道中增加了軸桿、栗軸等零件，與目前的主流水 栗結(jié)構(gòu)不符，水流繞流這些零件后改變了原來流體的運(yùn)行狀態(tài)，導(dǎo)致水栗的工作參數(shù)發(fā)生 變化，使得不能完全模擬真實(shí)工況，測試結(jié)果產(chǎn)生誤差。
[0004] 專利號為"201120184174. X"的實(shí)用新型專利"栗軸向力測試儀"，公開了一種栗軸 向力的測試裝置，然而該裝置只能測一個方向的軸向力，測雙向軸向力必須配兩個單獨(dú)的 部件，具有一定的局限性，除非特殊設(shè)計軸承體，否則靠內(nèi)側(cè)的部件的安裝尺寸空間很難滿 足要求。為了實(shí)現(xiàn)高壓腔體的密封，該測試裝置的活塞與調(diào)壓蓋的密封之間的密封圈必須 要壓縮至一定的程度，因此活塞與調(diào)壓蓋之間會產(chǎn)生額外摩擦力。根據(jù)其功能實(shí)現(xiàn)原理，這 部分摩擦力會計入軸向力之中。而事實(shí)上，若不增加測力部件，此摩擦力是不存在的，因此， 軸向力中所包含的摩擦力是額外增加的，因此這種試驗(yàn)方法存在不可忽略的偏差。
[0005] 目前對軸向力一般采用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行估算；以密封環(huán)+葉輪平衡孔平衡軸向力為 例，關(guān)醒凡《現(xiàn)代栗設(shè)計手冊》（第1版，P502)的經(jīng)驗(yàn)值為可減少軸向力85~90%，即剩余 軸向力是原來的10~15%，事實(shí)上，各種栗的結(jié)構(gòu)、比轉(zhuǎn)速、大小有很大差異，很多栗的軸 向力超出了此范圍，估算值與實(shí)際值還是存在較大的誤差；密封環(huán)+平衡孔進(jìn)行軸向力平 衡的方式，平衡孔平衡大部分的軸向力，剩余軸向力則由軸承來承受，平衡孔過小，軸承機(jī) 械損耗會增大，造成總效率下降；然而平衡孔過大到一定程度，只會帶來泄漏的增加，不會 對軸向力產(chǎn)生變化，同樣導(dǎo)致了總效率的下降。因此，精確測量軸向力是迫切需要解決的問 題。
[0006] 目前對軸向力的測量方法有拉壓傳感器法和彈簧秤測量法，拉壓傳感器法是根據(jù) 離心栗的結(jié)構(gòu)，將拉壓傳感器直接安裝在離心栗壓蓋上，拉力活塞與栗轉(zhuǎn)子部件相連，通過 它將軸向力傳遞給拉壓傳感器，再將力轉(zhuǎn)換為電信號而測得軸向力；彈簧秤測量法是軸承 座緊固在定子上不動，軸承套與右軸承座為間隙配合，安裝在軸承套內(nèi)的零件可隨轉(zhuǎn)子一 起作軸向移動，壓蓋上接測力拉桿，利用杠桿原理，用彈簧秤進(jìn)行軸向力測量，當(dāng)栗運(yùn)轉(zhuǎn)時， 葉輪轉(zhuǎn)子體在軸向力的作用下偏向一端，用外力拉動轉(zhuǎn)子居中，此拉力與軸向力相等，測力 機(jī)構(gòu)測得的拉力即為軸向力；然而這兩種方法并不能夠精確地測量出軸向力，也沒有一個 成形一個獨(dú)立的測量裝置，給測量帶來了難度和不便。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007] 本實(shí)用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸向力測試裝置，該裝置 對各種機(jī)械的軸向力的測試具有廣泛的通用性，能夠?qū)崿F(xiàn)對一個或兩個方向的軸向力的 精確測量，為解決各種機(jī)械的軸向力平衡問題提供了有效手段。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如 下：
[0008] -種旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸向力測試裝置，包括殼體、軸承、轉(zhuǎn)軸和傳感器，轉(zhuǎn)軸與軸承的 內(nèi)圈固定連接，軸承的外圈與殼體固定連接，在轉(zhuǎn)軸上套裝傳感器，傳感器的輸出信號與信 號處理裝置電連接，轉(zhuǎn)軸與旋轉(zhuǎn)機(jī)械采用無鍵式聯(lián)接件，轉(zhuǎn)軸與電機(jī)采用聯(lián)軸器聯(lián)接。
[0009] 進(jìn)一步地，傳感器為環(huán)狀體，環(huán)狀體的中孔與所述的轉(zhuǎn)軸表面具有一定間隙。
[0010] 進(jìn)一步地，軸承包括靠在一起的第一軸承和第二軸承，所述的傳感器為一個傳感 器，設(shè)置在第一軸承外圈的外側(cè)或第二軸承外圈的外側(cè)，在所述軸承和傳感器之間設(shè)置補(bǔ) 償環(huán)。
[0011] 進(jìn)一步地，軸承包括靠在一起的第一軸承和第二軸承，所述的傳感器為兩個傳感 器，包括第一傳感器和第二傳感器，在第一軸承外圈的外側(cè)設(shè)置第一傳感器，在第二軸承外 圈的外側(cè)設(shè)置第二傳感器，在所述第一軸承和第一傳感器之間設(shè)置第一補(bǔ)償環(huán)，在所述第 二軸承和第二傳感器之間設(shè)置第二補(bǔ)償環(huán)。
[0012] 進(jìn)一步地，轉(zhuǎn)軸為階梯形轉(zhuǎn)軸，所述軸承的內(nèi)圈一側(cè)靠住轉(zhuǎn)軸的階梯，另一側(cè)通過 軸套和鎖緊螺母固定。
[0013] 進(jìn)一步地，轉(zhuǎn)軸與旋轉(zhuǎn)機(jī)械聯(lián)接的無鍵式聯(lián)接件為夾套，所述轉(zhuǎn)軸與電機(jī)聯(lián)接的 聯(lián)軸器為爪形聯(lián)軸器。
[0014] 具體地，殼體包括安裝座和端蓋，軸承的外圈、傳感器的環(huán)狀體、補(bǔ)償環(huán)設(shè)置在安 裝座上，端蓋包括左端蓋和右端蓋，轉(zhuǎn)軸穿出端蓋的中孔，左、右端蓋的法蘭孔分別通過螺 栓與安裝座固定連接。
[0015] 本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果：
[0016] 本實(shí)用新型對各種機(jī)械的軸向力的測試具有廣泛的通用性，能夠?qū)崿F(xiàn)對一個或兩 個方向的軸向力的精確測量，誤差范圍為1%，結(jié)構(gòu)簡單，是一個獨(dú)立的部件，安裝方便，不 需要對旋轉(zhuǎn)機(jī)械本身進(jìn)行改造，為解決各種機(jī)械的軸向力平衡問題提供了有效手段，便于 推廣應(yīng)用。
[0017] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2是本實(shí)用新型與栗體連接的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 實(shí)施例一
[0023] 圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖，用于測量第一軸承方向的軸向力。如 圖1所示，一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸向力測試裝置，包括殼體、軸承、轉(zhuǎn)軸1和傳感器，轉(zhuǎn)軸1與軸 承的內(nèi)圈固定連接，軸承的外圈與殼體固定連接，在轉(zhuǎn)軸1上套裝傳感器，傳感器的輸出信 號與信號處理裝置電連接，轉(zhuǎn)軸1與旋轉(zhuǎn)機(jī)械采用無鍵式聯(lián)接件，轉(zhuǎn)軸與電機(jī)采用聯(lián)軸器 聯(lián)接。
[0024] 轉(zhuǎn)軸1為階梯形轉(zhuǎn)軸，軸承的內(nèi)圈一側(cè)靠住轉(zhuǎn)軸1的階梯，另一側(cè)通過軸套14和 鎖緊螺母15固定，從而實(shí)現(xiàn)軸向緊固；轉(zhuǎn)軸1與旋轉(zhuǎn)機(jī)械20聯(lián)接的無鍵式聯(lián)接件為夾套2， 轉(zhuǎn)軸1與電機(jī)21聯(lián)接的聯(lián)軸器為爪形聯(lián)軸器3。
[0025] 軸承包括靠在一起的第一軸承4和第二軸承5,實(shí)施例一的傳感器為一個傳感器 8,設(shè)置在第一軸承4外圈的外側(cè)，在第一軸承4和傳感器8之間設(shè)置第一補(bǔ)償環(huán)6,補(bǔ)償環(huán) 起補(bǔ)償軸向尺寸和傳遞軸向力的作用；當(dāng)然，為了設(shè)備的拆裝和調(diào)整方便，實(shí)施例一在第二 軸承5外圈的外側(cè)也可以設(shè)置第二補(bǔ)償環(huán)7。
[0026] 傳感器8為環(huán)狀體，環(huán)狀體的中孔與轉(zhuǎn)軸1表面具有一定間隙；實(shí)施例一的傳感器 8為中空式結(jié)構(gòu)的拉壓力傳感器，傳感器8的傳感元件為環(huán)狀體結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)軸1穿過傳感器的 內(nèi)孔而過，傳感器8與轉(zhuǎn)軸1不直接接觸；軸向力由本實(shí)用新型的軸承承受，再由該軸承傳 遞給傳感器8的環(huán)形實(shí)體部位，從而解決了傳統(tǒng)的傳感器必須設(shè)計安裝在軸的端部才能測 到軸向力，電機(jī)、栗體的軸被傳感器隔開，電機(jī)的扭矩?zé)o法傳遞給栗體的問題。
[0027] 殼體包括安裝座9和端蓋，軸承的外圈、傳感器的環(huán)狀體、補(bǔ)償環(huán)設(shè)置在安裝座9 上，端蓋包括左端蓋10和右端蓋11，轉(zhuǎn)軸1穿出端蓋的中孔，左端蓋10和右端蓋11的法蘭 孔分別通過螺栓與安裝座9固定連接，在左端蓋10的內(nèi)徑止口設(shè)置第一骨架油封12,在右 端蓋11的內(nèi)徑止口設(shè)置第二骨架油封13,可以在左端蓋10或右端蓋11內(nèi)側(cè)設(shè)置凸環(huán)，用 來壓靠住傳感器，實(shí)施例一在左端蓋10的內(nèi)側(cè)設(shè)置凸環(huán)，壓靠住傳感器8。
[0028] 圖2是本實(shí)用新型與栗體聯(lián)接的結(jié)構(gòu)示意圖。