一种旋转状态下的风机叶片的径向力测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种旋转状态下的风机叶片的径向力测量装置，属于测试试验平台领域。径向力测量装置包括叶片驱动系统与测试系统；叶片驱动系统包括旋转驱动轴及旋转驱动电机；测试系统包括信号传输线路、数据采集设备及两个以上的检测单元；其中，检测单元包括测力架、支撑轴承、三个以上用于将支撑轴承悬空地支撑在测力架上的位置调节支杆及压于位置调节支杆与支撑轴承的外圈之间的拉力传感器；两个以上的检测单元上的支撑轴承的内圈过盈配合地套装在旋转驱动轴外；在旋转驱动轴的轴向上，相邻两个检测单元之间间距预定间距。基于前述结构的改进，能实现对叶片径向力测量的同时，减少对旋转驱动轴的改造，可广泛应用于风机叶片等设计领域。

【技术实现步骤摘要】
一种旋转状态下的风机叶片的径向力测量装置
本专利技术涉及测试试验平台，具体地说，涉及一种旋转状态下的风机叶片的径向力测量装置。
技术介绍
在风机类叶轮机械中，由于风机叶片自身的动不平衡以及旋转过程中与空气介质间的耦合作用，使处于运转过程中的叶片受力异常复杂，容易引起振动和噪声，严重时甚至会降低风机的运行稳定性。叶片的径向力，作为轴刚度、耐磨环间隙及轴承载荷的重要确定参数，其的测量对叶片设计具有重要的指导意义，由于受限于测量传感器的安装及信号的传输，对风机叶片的径向受力的测量仅在静止状态下进行测量。为了解决上述技术问题，本申请人申请了名称为一种旋转驱动轴激振力及叶轮激振力的测量方法，申请号为CN2018114433961的专利申请，其采用导电滑环与埋设在轴内的信号线进行构建，以解决了信号传输的技术问题，并采用贴设在旋转驱动轴上的应变片测量旋转驱动轴的形变而反应风机叶片的受力情况，其对旋转驱动轴的结构要求较高，且要对旋转驱动轴进行较大的结构改进。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供一种旋转状态下的风机叶片的径向力测量装置，不仅能更好地对叶片径向力的测量，且能尽量地减少对旋转驱动轴结构的改造。为了实现上述主要目的，本专利技术提供风机叶片的径向力测量装置包括底座及安装在底座上的叶片驱动系统与测试系统；叶片驱动系统包括旋转驱动轴及通过柔性联轴器从一轴端驱使旋转驱动轴转动的旋转驱动电机；旋转驱动轴的另一轴端用于可拆卸地安装待测叶片；测试系统包括检测设备、信号传输线路及数据采集设备；检测设备包括两个以上的检测单元；检测单元包括测力架、支撑轴承、三个以上用于将支撑轴承悬空地支撑在测力架上的位置调节支杆及压于位置调节支杆与支撑轴承的外圈之间的拉压力传感器；拉压力传感器通过信号传输线路向数据采集设备输出检测信号；两个以上的检测单元上的支撑轴承的旋转轴线大致共线布置，且它们的内圈过盈配合地套装在旋转驱动轴外；在旋转驱动轴的轴向上，相邻两个检测单元之间间距为预定间距。在旋转驱动轴外至少套装两个间隔预设间距的支撑轴承，不仅能为旋转驱动轴提供可转动支撑，以能更好将径向力传递至轴承外圈上，且利用外圈与内圈之间的隔离作用，能通过布设在轴承外圈上的拉压力传感器实现径向力检测；由于旋转驱动轴通常都需要利用支撑轴承进行可转动的安装，能有效地减少对旋转驱动轴的结构改造；并基于柔性联轴器的传动连接，能有效地对旋转驱动电机的径向力的隔离，以提高检测精度。具体的方案为有两个检测单元的支撑轴承布置在旋转驱动轴的轴向中间位置的两侧。以更好进行力的平衡，尽量避免旋转驱动轴的受力倾斜布置。另一个具体的方案为检测单元的数量为两个；支撑轴承为深沟球轴承。再一个具体的方案为旋转驱动轴上设有轴肩，位于同一检测单元上的支撑轴承构成轴承组，轴承组的一个外侧轴承内圈的外端面抵靠轴肩，另一个外侧轴承内圈的外端面由卡合在旋转驱动轴的卡槽上的卡簧所止挡。优选的方案为测力架为框式测力架，框式测力架包括矩形框部，位置调节支杆的数量为四根，矩形框部的每一框架边部设有沿其长度方向布置的腰圆孔；位置调节支杆包括不等径双头螺杆及旋合在不等径双头螺杆的粗螺杆部上的第一紧固螺母与第二紧固螺母；粗螺杆部穿过腰圆孔；第一紧固螺母抵压在框架边部的内侧面上，第二紧固螺母抵压在框架边部的外侧面上；不等径双头螺杆的细螺杆部与设于拉压力传感器一端上的内螺孔旋合，形成同轴布置；拉压力传感器的另一端上固定有支撑止挡片；支撑止挡片包括长度方向沿旋转驱动轴的轴向布置的止挡片及与止挡片固定连成T型结构的固定螺杆部，固定螺杆部与拉压力传感器的另一端内螺纹孔旋合；不等径双头螺杆、所述拉压力传感器及固定螺杆部均沿旋转驱动轴的径向布置，止挡片与轴承外圈的表面相切地紧压于轴承外圈上。可更好地根据实际需要，例如不同直径的旋转驱动轴，而选用不同规格的支撑轴承，及调整支撑轴承的对中位置，以提高检测精度。更优选的方案为在同一检测单元中，两个支撑轴承并排布置的套装在旋转驱动轴外；止挡片横跨地支撑在两个支撑轴承的外圈面上，且固定螺杆部与止挡片的连接部位于两个支撑轴承之间的位置上。以提高止挡片与支撑轴承之间的接触均衡，进一步提高检测精度。另一个更优选的方案为止挡片与支撑轴承的外圈面间由胶水粘接；或，止挡片背离支撑轴承的表面粘接有永磁铁块，用于将止挡片与支撑轴承的外圈之间紧吸而压贴在一起。进一步的方案为在一个检测单元上，四根不等径双头螺杆的中心轴线大致共面布置，且相邻两根的中心轴线相垂直布置，且其中两根沿X轴向布置，另外两根沿Y轴向布置。更进一步的方案为待测叶片的径向力为Fx与Fy的合力，其中，n为检测单元的数量，k为两个以上的检测单元在旋转驱动轴的一个轴向上的排序序号；其中，Fyk＝Fy1k-Fy2k，Fxk＝Fx1k-Fx2k，其中，下标为1表示相对位于X轴正向或Y轴正向的拉压力传感器的检测数据，下标为2表示相对位于X轴负向或Y轴负向的拉压力传感器的检测数据。再进一步的方案为Y轴向沿垂向布置。从而有效地分解径向力及便于计算与表征径向力的朝向。附图说明图1为本专利技术实施例的立体图；图2为本专利技术实施例在略去框式测力架后的立体图；图3为图2中A局部放大图；图4为本专利技术实施例中的检测单元与悬空地支撑在其上的支撑轴承的主视图；图5为图4中的B局部放大图；图6为图4中的C局部放大图；图7为本专利技术实施例中四根位置调节支杆、四个拉压力传感器、四个支撑止挡片及两个支撑轴承的结构图；图8为图7中D局部放大图；图9为本专利技术实施例中径向力分量的方向示意图，(a)图为径向分量位于第一象限内，(b)图为径向分量位于第二象限内，(c)图为径向分量位于第三象限内，(d)图为径向分量位于第一四象限内。具体实施方式以下结合实施例及其附图对本专利技术作进一步说明。实施例参见图1至图8，本专利技术用于对风机叶片的径向力进行测量的径向力测量装置1包括底座10及安装在该底座10上的叶片驱动系统11与测试系统12。叶片驱动系统11包括旋转驱动轴2及旋转驱动电机13；在底座10上，通过螺栓与设于底座10上的T型槽100间的配合而固定有支撑座14，旋转驱动电机13的定子通过螺栓而可拆卸地固定在支撑座14上，其转子轴15通过柔性联轴器16与旋转驱动轴2的后端部传动连接，在本实施例中，柔性联轴器16采用柔性弹簧联轴器或八字型联轴器，具体为采用东莞市光之大传动元件有限公司所生产的弹簧联轴器GD或GB八字型联轴器，以使转子轴15驱使旋转驱动轴2转动的同时，仅传递旋转扭矩，而将径向上的力进行隔离；旋转驱动电机13选用伺服电机，以避免转子轴15在旋转过程中的径向力与轴向力传递至旋转驱动轴上，以提高后续检测的精度。待测风机叶片01通过固定螺母208而可拆卸地安装在旋转驱动轴2的前端部上。测试系统12包括检测设备、信号传输线路及数据采集设备。检测设备包括两个间距为预定间距的检测单元3；每个检测单元3均包括框式测力架4，两个并排布置的支撑轴承30，四个用于将支撑轴承30悬空地支撑在框式测力架4上的位置调节支杆5，支撑止挡片6，及通过支撑止挡片6压于位置调节支杆5与支撑轴承30的外圈31之间的拉压力传感器32；拉压力传感器32通过信号传输线路向数据采集设备输出检测信号，以获取检测数据。在本实施例中，拉压力传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋转状态下的风机叶片的径向力测量装置，其特征在于，包括底座及安装在所述底座上的叶片驱动系统与测试系统；所述叶片驱动系统包括旋转驱动轴及通过柔性联轴器从一轴端驱使所述旋转驱动轴转动的旋转驱动电机；所述旋转驱动轴的另一轴端用于可拆卸地安装待测叶片；所述测试系统包括检测设备、信号传输线路及数据采集设备；所述检测设备包括两个以上的检测单元；所述检测单元包括测力架、支撑轴承、三个以上用于将所述支撑轴承悬空地支撑在所述测力架上的位置调节支杆及安装在所述位置调节支杆与所述支撑轴承的外圈之间的拉压力传感器；所述拉压力传感器通过所述信号传输线路向所述数据采集设备输出检测信号；所述两个以上的检测单元上的支撑轴承的旋转轴线大致共线布置，且它们的内圈过盈配合地套装在所述旋转驱动轴外；在所述旋转驱动轴的轴向上，相邻两个检测单元之间间距为预定间距。

【技术特征摘要】
1.一种旋转状态下的风机叶片的径向力测量装置，其特征在于，包括底座及安装在所述底座上的叶片驱动系统与测试系统；所述叶片驱动系统包括旋转驱动轴及通过柔性联轴器从一轴端驱使所述旋转驱动轴转动的旋转驱动电机；所述旋转驱动轴的另一轴端用于可拆卸地安装待测叶片；所述测试系统包括检测设备、信号传输线路及数据采集设备；所述检测设备包括两个以上的检测单元；所述检测单元包括测力架、支撑轴承、三个以上用于将所述支撑轴承悬空地支撑在所述测力架上的位置调节支杆及安装在所述位置调节支杆与所述支撑轴承的外圈之间的拉压力传感器；所述拉压力传感器通过所述信号传输线路向所述数据采集设备输出检测信号；所述两个以上的检测单元上的支撑轴承的旋转轴线大致共线布置，且它们的内圈过盈配合地套装在所述旋转驱动轴外；在所述旋转驱动轴的轴向上，相邻两个检测单元之间间距为预定间距。2.根据权利要求1所述的径向力测量装置，其特征在于：有两个所述检测单元的支撑轴承布置在所述旋转驱动轴的轴向中间位置的两侧。3.根据权利要求1所述的径向力测量装置，其特征在于：所述检测单元的数量为两个；所述支撑轴承为深沟球轴承；所述柔性联轴器为弹簧联轴器或八字型联轴器。4.根据权利要求1所述的径向力测量装置，其特征在于：所述旋转驱动轴上设有轴肩，位于同一检测单元上的支撑轴承构成轴承组，所述轴承组的一个外侧轴承内圈的外端面抵靠所述轴肩，另一个外侧轴承内圈的外端面由卡合在所述旋转驱动轴的卡槽上的卡簧所止挡。5.根据权利要求1至4任一项权利要求所述的径向力测量装置，其特征在于：所述测力架为框式测力架，所述框式测力架包括矩形框部，所述位置调节支杆的数量为四根，所述矩形框部的每一框架边部设有沿其长度方向布置的腰圆孔；所述位置调节支杆包括不等径双头螺杆及旋合在所述不等径双头螺杆的粗螺杆部上的第一紧固螺母与第二紧固螺母；所述粗螺杆部穿过所述腰圆孔；所述第一紧固螺母抵压在所述框架...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐中天，杨帅，孟明站，吴大转，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33