[發(fā)明專利]一種水下葉輪激振力的測試試驗平臺

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811444503.2
• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號: CN109357808B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊帥;徐中天;吳大轉(zhuǎn);黃濱;曹琳琳
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G01L5/16
• 分類號: G01L5/16
• 代理公司: 杭州天勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 何彬

本發(fā)明涉及一種水下葉輪激振力的測試試驗平臺，屬于測試試驗平臺領(lǐng)域。測試試驗平臺包括機架、葉輪驅(qū)動系統(tǒng)、測試系統(tǒng)及布設(shè)在機架側(cè)旁的試驗水箱；葉輪驅(qū)動系統(tǒng)包括具有依序布置的箱外軸部、安裝軸部、箱內(nèi)軸部及軸端部的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸；測試系統(tǒng)包括測試傳感器、信號傳輸線路及數(shù)據(jù)采集設(shè)備；測試傳感器包括貼設(shè)在箱內(nèi)軸部的外周面上的六塊應(yīng)變片，及用于獲取旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)的角度傳感器；信號傳輸線路包括至少部分線段水密地埋設(shè)在安裝軸部內(nèi)而穿過轉(zhuǎn)軸安裝孔的信號傳輸線，及套裝在箱外軸部上的導(dǎo)電滑環(huán)。基于前述結(jié)構(gòu)的改進能夠很好地對葉輪在水中旋轉(zhuǎn)過程中激振力的徑向分量與軸向分量進行測量，可廣泛應(yīng)用于水泵葉輪等測試領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及測試試驗平臺，具體地說，涉及一種水下葉輪激振力的測試試驗平臺。

背景技術(shù)

在螺旋槳、離心泵等葉輪設(shè)備的運行過程中，由于葉輪自身的動不平衡以及旋轉(zhuǎn)過程中與介質(zhì)間的耦合作用，使葉輪在運轉(zhuǎn)過程中受力異常復(fù)雜，易引起振動和噪聲，嚴重時會影響設(shè)備的穩(wěn)定性。因此，能對葉輪激振力進行精確地測量顯得尤為重要。

例如，公告號為CN201302499Y的專利文獻中公開了一種屏蔽泵軸向推力測量裝置。但是，激振力主要由軸向力和徑向力兩部分組成；其中，軸向力屬于單向作用力，方向沿轉(zhuǎn)軸軸向布置，故旋轉(zhuǎn)狀態(tài)影響不大，容易放置傳感器進行測量。對于徑向力，其作為軸剛度、耐磨環(huán)間隙及軸承載荷的重要確定參數(shù)，靜止狀態(tài)下相對容易測定，但在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，測試相對困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的是提供一種水下葉輪激振力的測試試驗平臺，不僅能對激振力中的軸向力進行測量，且能對激振力中的徑向力進行測量。

為了實現(xiàn)上述主要目的，本發(fā)明提供水下葉輪激振力的測試試驗平臺包括機架、葉輪驅(qū)動系統(tǒng)、測試系統(tǒng)及布設(shè)在機架側(cè)旁的試驗水箱；試驗水箱的箱壁上設(shè)有轉(zhuǎn)軸安裝孔；葉輪驅(qū)動系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸及旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機；沿軸向，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸具有依序布置的箱外軸部、安裝軸部、箱內(nèi)軸部及位于試驗水箱內(nèi)且用于安裝待測試葉輪的軸端部；安裝軸部與轉(zhuǎn)軸安裝孔間為可轉(zhuǎn)動地水密連接；測試系統(tǒng)包括測試傳感器、信號傳輸線路及數(shù)據(jù)采集設(shè)備；測試傳感器包括貼設(shè)在箱內(nèi)軸部的外周面上的六塊應(yīng)變片，及用于獲取旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)的角度傳感器；在六塊應(yīng)變片中，第一應(yīng)變片至第四應(yīng)變片依序環(huán)繞箱內(nèi)軸部的中心軸線等圓心夾角且共同一軸橫截面布置，第五應(yīng)變片與第六應(yīng)變片對應(yīng)地位于第二應(yīng)變片與第四應(yīng)變片背離軸端部的正后側(cè)；信號傳輸線路包括至少部分線段水密地埋設(shè)在安裝軸部內(nèi)而穿過轉(zhuǎn)軸安裝孔的信號傳輸線，及套裝在箱外軸部上的導(dǎo)電滑環(huán)；應(yīng)變片通過信號傳輸線向?qū)щ娀h(huán)的動環(huán)輸出檢測信號；導(dǎo)電滑環(huán)的靜環(huán)的通過安裝支架固定在機架上，并通過信號線向采集設(shè)備輸出信號。

具體方案為安裝軸部上設(shè)有沿其軸向布置并延伸至箱內(nèi)軸部上的線槽，信號傳輸線埋設(shè)于線槽內(nèi)，并由膠水水密封裝。

另一個具體的方案為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動軸為空心軸，軸端部為密封端部；信號傳輸線依次穿過設(shè)于箱內(nèi)軸部上的進線孔，軸內(nèi)孔腔，及設(shè)于箱外軸部上的出線孔；信號傳輸線與進線孔間為水密固接。

優(yōu)選的方案為角度傳感器為編碼器；旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)子軸通過聯(lián)軸器與箱外軸部的端部等轉(zhuǎn)速地傳動連接，編碼器集成在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機上，用于對轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)進行監(jiān)測。

另一個優(yōu)選的方案為第一應(yīng)變片、第三應(yīng)變片與兩個固定電阻電連接成為半橋布置的第一應(yīng)變橋，用于對激振力在第一徑向上的徑向分力進行監(jiān)測；第二應(yīng)變片、第四應(yīng)變片與兩個固定電阻電連接成為半橋布置的第二應(yīng)變橋，用于對激振力在第二徑向上的徑向分力進行監(jiān)測；第二徑向與第一徑向相正交；第五應(yīng)變片、第六應(yīng)變片與兩個固定電阻電連接成為全橋布置的第三應(yīng)變橋，用于對激振力的軸向分量進行監(jiān)測。

更優(yōu)選的方案為通過以下步驟對第一應(yīng)變片至第四應(yīng)變片在箱內(nèi)軸部上的位置貼設(shè)準確性進行評定：