大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉片靜平衡裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于測(cè)試儀器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種測(cè)試及調(diào)整旋轉(zhuǎn)機(jī)械的葉片靜平衡 裝置，尤其是大型葉輪的葉片的靜平衡。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有技術(shù)的機(jī)械設(shè)備對(duì)高速旋轉(zhuǎn)的剛性回轉(zhuǎn)部件，都必須進(jìn)行靜平衡，例如砂輪、 葉輪、各類型轉(zhuǎn)子等，以防止回轉(zhuǎn)部件振動(dòng)影響工作性能，防止產(chǎn)生疲勞損傷和噪聲，延長(zhǎng) 軸承等零部件的壽命，確保運(yùn)行安全。所謂轉(zhuǎn)子的靜平衡就是在轉(zhuǎn)子上選定適當(dāng)?shù)男Ｕ?面，在其上加上適當(dāng)?shù)男Ｕ|(zhì)量或質(zhì)量組，使得轉(zhuǎn)子的振動(dòng)減少到某個(gè)允許值以下。例如使 用單面校正去掉靜不平衡量，首先要找出靜不平衡量的大小和方向。對(duì)于砂輪一類的連續(xù) 體構(gòu)件，靜平衡調(diào)整相對(duì)較簡(jiǎn)單，常見(jiàn)的是在砂輪的夾具體側(cè)面沿周向設(shè)平衡槽，平衡槽中 設(shè)奇數(shù)個(gè)平衡塊就可以，這類調(diào)整，對(duì)于懂行的技工，不用兩分鐘就能保證完成。而對(duì)于非 連續(xù)體構(gòu)件，如水泵的葉輪，則無(wú)法應(yīng)用沿周向設(shè)平衡槽的方法解決，葉輪的靜平衡常用的 方法是在葉輪的葉片上某些部位加重或減重的方法解決，俗稱配重，但要知道在何處加或 減，加多少減多少，首先就得找準(zhǔn)葉輪的靜不平衡量方位及其大小，尤其是對(duì)于大型葉輪， 如此操作是存在很大的困難的，而且大型葉輪一般是轉(zhuǎn)配式的結(jié)構(gòu)，比不得小葉輪可以整 體澆鑄或注塑完成。但是現(xiàn)有技術(shù)的找準(zhǔn)葉輪靜不平衡量的方法基本上都是采用傳統(tǒng)的 方法，即將轉(zhuǎn)子或葉輪套在芯軸上再架在靜平衡架上通過(guò)擺動(dòng)法以找準(zhǔn)，查閱相應(yīng)的有關(guān) 裝置和經(jīng)專利檢索，也只是見(jiàn)到考慮芯軸結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，更談不上有大型葉輪如何靜平衡的 資料可供參考。
[0003] 例如申請(qǐng)?zhí)枮?01320305678. 1，名稱為"水泵葉輪動(dòng)平衡試驗(yàn)工裝"的中國(guó)專利， 公開一種葉輪直徑超過(guò)2000mm以上的大型的水泵葉輪動(dòng)平衡試驗(yàn)工裝。其結(jié)構(gòu)為，芯軸中 間部位設(shè)有錐形臺(tái)，芯軸錐形臺(tái)裝配在軸套里孔內(nèi)，并通過(guò)鍵徑向固定，軸套的兩端設(shè)置軸 向鎖緊裝置。這種裝置并沒(méi)有在靜平衡方法上有所改進(jìn)，只是將芯軸改為多用結(jié)構(gòu)以利于 節(jié)約，其測(cè)試方法依舊是擺動(dòng)法，擺動(dòng)法的不足在于操作調(diào)試麻煩、計(jì)算繁瑣以及花費(fèi)的時(shí) 間較長(zhǎng)，也難以適應(yīng)于大型葉輪。
[0004] 又如申請(qǐng)?zhí)枮?01110262941. 9,名稱為"水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪三支點(diǎn)稱重式靜平衡裝置及 靜平衡工藝"的中國(guó)專利，公開了一種水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪三支點(diǎn)稱重式靜平衡裝置，包括均勻設(shè)在 轉(zhuǎn)輪底部的三個(gè)壓力傳感器，所述三個(gè)壓力傳感器位于同一均布節(jié)圓上，所述任意相鄰兩 個(gè)壓力傳感器之間的夾角為120度，所述三個(gè)壓力傳感器的均布節(jié)圓圓心位于轉(zhuǎn)輪的中心 線上，所述三個(gè)壓力傳感器支撐于一平衡座上，所述平衡座通過(guò)調(diào)整墊鐵支撐于地面平臺(tái) 上，所述地面平臺(tái)上還設(shè)有將轉(zhuǎn)輪升起的同步頂升機(jī)構(gòu)。該裝置及方法的最大不足之處在 于支承需要一定的面積，面積太小接觸強(qiáng)度不夠且易變形，面積大了又使測(cè)試精度不夠。安 裝及調(diào)試操作不便，計(jì)算方法復(fù)雜，平衡周期較長(zhǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的靜平衡裝置存在的調(diào)試麻煩、花 費(fèi)時(shí)間多、計(jì)算繁瑣、精度差的缺陷，并提供一種方便準(zhǔn)確快速的大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉片靜平衡 裝置。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的：一種大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉片靜平衡 裝置，包括電測(cè)箱，有一底座，底座的中間固定有支撐立柱，支撐立柱的上端連接有用于固 定葉片的夾具，支撐立柱上位于夾具下面的部位對(duì)稱地粘貼有四片特性相同的電阻應(yīng)變片 &、R2、R3、R4，電阻應(yīng)變片&、R2、R3、R4的電阻值相等，四片電阻應(yīng)變片RrR2、R3、&按橋形電 路連接，橋形電路的一橋臂連接電源，另一橋臂為輸出端，輸出端與電測(cè)箱的輸入端連接。
[0007] 利用電阻應(yīng)變片因?yàn)槭艿綉?yīng)力而產(chǎn)生的應(yīng)變與電阻變化率dR/R成線性關(guān)系，以 測(cè)量構(gòu)件應(yīng)變，電阻應(yīng)變片&、1?2、1?3、1? 4按規(guī)定的要求粘貼在支撐立柱的上端位于接近夾具 的下面部位，并按橋形電路連接要求連接引線，然后將待平衡葉輪的葉片固定在夾具上，由 于葉片通過(guò)夾具產(chǎn)生的偏心力對(duì)支撐立柱的彎矩作用，引起電阻應(yīng)變片札、馬、馬、1? 4的電阻 值發(fā)生不同的變化，使橋形電路輸出變化電壓，該變化電壓經(jīng)電測(cè)箱檢測(cè)、放大、運(yùn)算以求 得應(yīng)變，進(jìn)而得知應(yīng)力，則可求得彎矩M，由此，再由電測(cè)箱自動(dòng)得出葉片的偏心力矩值并在 數(shù)值顯示裝置上顯示。
[0008] 優(yōu)選方案，所述橋形電路的輸出端電壓為
[0009] V=E(AR: -AR2+AR3 -AR4) /4R
[0010] 式中V--橋形電路的輸出端電壓（V);
[0011] E--橋形電路的電源電壓（V);
[0012] R--電阻應(yīng)變片^&的電阻值⑷）；
[0013] A&、AR2、AR3、AR4--分別為四片電阻應(yīng)變片&、R2、R3、R4相對(duì)應(yīng)的電阻值變 化量（Q)。
[0014] 所述支撐立柱為圓柱形結(jié)構(gòu)，支撐立柱上端位于夾具下面的部位有對(duì)稱的四處用 于粘貼電阻應(yīng)變片的平面。
[0015] 優(yōu)選方案，所述電阻值R=札=R2=R3=R4= 120D。
[0016] 優(yōu)選方案，所述電源為恒壓源。恒壓源可視為內(nèi)電阻近似等于零，如此則能夠排除 因回路電流變化引起端電壓變化，保證測(cè)量精確度。
[0017] 優(yōu)選方案，所述固定葉片的夾具與葉輪的輪轂相同，其周邊有連接并固定葉片的 機(jī)構(gòu)，所述機(jī)構(gòu)包括葉片的定位和緊固的結(jié)構(gòu)。
[0018] 優(yōu)選方案，所述夾具經(jīng)靜平衡，夾具靜平衡的等級(jí)高于葉輪靜平衡的等級(jí)。
[0019] 優(yōu)選方案，電測(cè)箱包括放大電路、微處理器以及數(shù)值顯示裝置，所述橋形電路的輸 出端連接放大電路的輸入端，放大電路輸出端與微處理器連接，微處理器的輸出端連接數(shù) 值顯示裝置；放大電路的輸入端由高阻抗的射極輸出器或源極輸出器構(gòu)成。
[0020] 優(yōu)選方案，葉輪的葉片裝配為選配制，即根據(jù)葉片偏心的力矩值的測(cè)試結(jié)果，從若 干已經(jīng)測(cè)試的葉片中挑選力矩值相差小于一定值的葉片為一組零件進(jìn)行裝配。
[0021] 優(yōu)選方案，底座及支撐立柱的外面連接有輪殼。輪殼起保護(hù)作用。
[0022] 本發(fā)明的有益效果是：
[0023] 1、通過(guò)葉片對(duì)支撐立柱的彎矩轉(zhuǎn)化為支撐立柱上的應(yīng)變電阻片電阻變化，利用電 測(cè)法自動(dòng)快速測(cè)出葉片對(duì)于軸心的偏心力矩值，從而為裝配后的葉輪靜不平衡量達(dá)標(biāo)打下 可靠的基礎(chǔ)；
[0024] 2、夾具直接采用葉輪輪轂或模擬輪轂，實(shí)用性強(qiáng)；
[0025] 3、夾具靜平衡等級(jí)高于葉輪靜平衡等級(jí)，消除工藝誤差；
[0026] 4、電阻應(yīng)變片粘貼在支撐立柱的上端位于夾具的下面部位，靈敏度高；
[0027] 5、電阻應(yīng)變片的輸出量不受環(huán)境溫度變化干擾和影響；
[0028] 6、自動(dòng)測(cè)量、自動(dòng)顯示測(cè)量結(jié)果；
[0029] 7、避免了常規(guī)的用擺動(dòng)法求靜不平衡量的方法費(fèi)時(shí)以及計(jì)算的麻煩，尤其是靜平 衡大型葉輪。
【附圖說(shuō)明】
[0030] 圖1是本發(fā)明一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例的原理示意圖；
[0032] 圖3是橋形電路連接示意圖；
[0033] 圖4是圖2中A-A剖面示意圖； 圖5是另一個(gè)實(shí)施例的圖2中A-A剖面示意圖。
[0034] 圖中，電測(cè)箱1 ;橋形電路11 ;放大電路12 ;微處理器13 ;數(shù)值顯示裝置14 ;底座 2;支撐立柱3;夾具4;電阻應(yīng)變片5;葉片6;電源E; F表示葉片6的質(zhì)量力；x表示葉片 的質(zhì)心與支撐立柱3的軸線之間的距離。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0036] 實(shí)施例1 :
[0037] 如圖1所示，一種大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉片靜平衡裝置，包括電測(cè)箱1，有一底座2,底座2 的中間固定有支撐立柱3,支撐立柱3的上端連接有用于固定葉片的夾具4,支撐立柱3上 位于夾具4下面的部位對(duì)稱地粘貼有四片特性相同的電阻應(yīng)變片5,即電阻應(yīng)變片&、R2、 R3、R4，電阻應(yīng)變片&、R2、R3、R4的電阻值相等，四片電阻應(yīng)變片Rr R2、R3、R4按橋形電路連 接，橋形電路的一橋臂連接電源，另一橋臂為輸出端，輸出端與電測(cè)箱的輸入端連接。
[0038] 如圖2所示，支撐立柱3固定在底座2上，夾具4和葉片6,F表示葉片6的質(zhì)量 力，x表示葉片的質(zhì)心與支撐立柱3的軸線之間的距離。
[0039] 將已經(jīng)過(guò)靜平衡的夾具4固定在支撐立柱3的上端，接著將葉片6固定在夾具4 上。
[0040] 橋形電路11的連接如圖3所示。
[0041] 利用電阻應(yīng)變片受到應(yīng)力所產(chǎn)生的應(yīng)變與電阻變化率dR/R成線性關(guān)系，以測(cè)量 構(gòu)件應(yīng)變，電阻應(yīng)變片Ri、r2、r3、r4按規(guī)定的對(duì)稱要求粘貼在支撐立柱3的上端位于夾具 4的下面部位，并按橋形電路連接要求連接引線，然后將待平衡葉輪的葉片6固定在夾具4 上，由于葉片6通過(guò)夾具4產(chǎn)生的偏心力對(duì)支撐立柱3的彎矩作用，引起電阻應(yīng)變片札、馬、 R3、R4的電阻值發(fā)生不同的變化，使橋形電路輸出變化電壓，該變化電壓經(jīng)電測(cè)箱1檢測(cè)、放 大、運(yùn)算，可求得應(yīng)變及應(yīng)力，而應(yīng)力
[0042]〇 =M/ff(Pa),
[0043] 由此即可求得彎矩M，
[0044] M= 〇 ?W(N?m)，
[0045] 式中W=bh2/6，
[0046] ff--抗彎截面模量（m3);
[0047] b--支撐立柱截面寬度（m);
[0048] h--支撐立柱截面高度（m)。