實現(xiàn)離心風(fēng)機的激勵特性物理分離的試驗解耦裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種實現(xiàn)離心風(fēng)機激勵特性物理分離的試驗解耦裝置，蝸殼通過連接圓盤與分離解耦支架2固定連接，分離解耦支架2固定在解耦系統(tǒng)支撐基礎(chǔ)上，葉輪直接安裝在驅(qū)動電機的電機軸上，驅(qū)動電機的機腳安裝在驅(qū)動系統(tǒng)支撐基礎(chǔ)上，解耦系統(tǒng)支撐基礎(chǔ)1和驅(qū)動系統(tǒng)支撐基礎(chǔ)相互獨立，實現(xiàn)蝸殼和電機轉(zhuǎn)子之間的物理分離，驅(qū)動電機的機腳處布置有加速度傳感器，用于測量電機轉(zhuǎn)子與葉輪組成的軸系的軸頻及其諧頻率、電機的電磁激勵頻率；離心風(fēng)機的蝸殼1/2寬度處分別布置有加速度傳感器和動態(tài)壓力傳感器，用于測量葉頻及其諧頻率和風(fēng)機寬頻氣流激勵，加速度傳感器和動態(tài)壓力傳感器分別連接數(shù)據(jù)分析裝置。
【專利說明】實現(xiàn)離心風(fēng)機的激勵特性物理分離的試驗解耦裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種離心風(fēng)機試驗裝置，尤其是一種能實現(xiàn)離心風(fēng)機氣流激勵和機械激勵及電磁激勵物理分離的試驗解耦裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]離心風(fēng)機是一種將原動機的機械能轉(zhuǎn)化為被輸送氣體壓力能和動能的液體機械，降低其振動、空氣噪聲不僅有利于減小船體結(jié)構(gòu)傳遞振動，降低船體水下輻射噪聲，更重要的是改善了船員的工作環(huán)境和生活環(huán)境。
[0003]電動離心風(fēng)機振動噪聲主要由氣流激勵、機械激勵和電磁激勵引起的。流體振動噪聲是電動離心風(fēng)機葉輪劃過氣流產(chǎn)生的氣流激勵激起電動離心風(fēng)機蝸殼、葉輪振動噪聲并傳遞到機座，它與電動離心風(fēng)機內(nèi)流場氣流流動狀況有關(guān)，影響電動離心風(fēng)機內(nèi)流場氣流流動狀況主要因素有葉輪結(jié)構(gòu)參數(shù)、葉片型線、蝸殼結(jié)構(gòu)參數(shù)、動靜間隙等因素；機械振動噪聲主要由電動離心風(fēng)機軸承、轉(zhuǎn)子質(zhì)量不平衡等引起，可通過電動離心風(fēng)機電機殼體的軸承和定子端蓋傳遞到設(shè)備機腳；電磁振動噪聲是電機氣隙中電磁場產(chǎn)生的電磁力波，激起電機定子、轉(zhuǎn)子振動噪聲并傳遞到機座，它與電機氣隙、內(nèi)諧波磁場及由此產(chǎn)生的電磁力波幅值、繞組形式、槽形式和配合、級對數(shù)等因素有關(guān)。
[0004]目前對電動離心風(fēng)機振動噪聲的研究主要集中在仿真計算和簡單的頻譜定性分析方面，無法從源頭上定量識別和定量處理?，F(xiàn)有電動離心風(fēng)機主要由電動機和風(fēng)機組成，如圖3所示，蝸殼直接安裝在電機端蓋上，該結(jié)構(gòu)將氣流激勵、機械激勵、電磁激勵高度耦合，無法對離心風(fēng)機的激勵特性進(jìn)行很好的分離和識別，不能從源頭上對離心風(fēng)機振動噪聲進(jìn)行定量分析和優(yōu)化設(shè)計。目前國內(nèi)的離心風(fēng)機試驗裝置并不能實現(xiàn)離心通風(fēng)機的氣流激勵、機械激勵、電磁激勵等不同激勵特性的物理分離，更沒有專門實現(xiàn)離心風(fēng)機氣流激勵和機械激勵及電磁激勵物理分離的試驗解耦裝置。
[0005]現(xiàn)有電動離心風(fēng)機振動噪聲的研究存在下述缺陷:
[0006](I)氣流激勵、機械激勵和電磁激勵產(chǎn)生的振動噪聲相互耦合，電動離心風(fēng)機的振動噪聲響應(yīng)是各激勵源的混疊作用，不能實現(xiàn)激勵源的分離，這給激勵源的定量識別帶來了很大難度，也無法針對離心風(fēng)機不同的激勵特性實現(xiàn)有指向性的減振降噪設(shè)計；
[0007](2)現(xiàn)有電動離心風(fēng)機不能實現(xiàn)葉輪與蝸殼相對位置的調(diào)節(jié)，無法完成電動離心風(fēng)機葉輪與蝸殼相對位置變化對電動離心風(fēng)機振動噪聲影響規(guī)律的試驗研究。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本實用新型為了克服以上缺點，提供一種實現(xiàn)離心風(fēng)機激勵特性物理分離的試驗解耦裝置，在不改變離心風(fēng)機性能參數(shù)的前提下，實現(xiàn)離心風(fēng)機氣流激勵和機械激勵及電磁激勵物理分離；可對風(fēng)機氣流激勵、電機電磁激勵、機械激勵以及振動傳遞特性進(jìn)行深入研究，同時可以完成葉輪偏擺對設(shè)備振動噪聲影響規(guī)律的試驗研究。
[0009]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是:一種實現(xiàn)離心風(fēng)機激勵特性物理分離的試驗解耦裝置，包括分離解耦支架、葉輪、驅(qū)動電機、數(shù)據(jù)分析裝置、蝸殼、連接圓盤、驅(qū)動系統(tǒng)支撐基礎(chǔ)、解耦系統(tǒng)支撐基礎(chǔ)、加速度傳感器、動態(tài)壓力傳感器，其特點是:蝸殼通過連接圓盤與分離解耦支架2固定連接，分離解耦支架2固定在解耦系統(tǒng)支撐基礎(chǔ)上，葉輪直接安裝在驅(qū)動電機的電機軸上，驅(qū)動電機的機腳安裝在驅(qū)動系統(tǒng)支撐基礎(chǔ)上，解耦系統(tǒng)支撐基礎(chǔ)I和驅(qū)動系統(tǒng)支撐基礎(chǔ)相互獨立，實現(xiàn)蝸殼和電機轉(zhuǎn)子之間的物理分離，驅(qū)動電機的機腳處布置有加速度傳感器，用于測量電機轉(zhuǎn)子與葉輪組成的軸系的軸頻及其諧頻率、電機的電磁激勵頻率；離心風(fēng)機的蝸殼1/2寬度處分別布置有加速度傳感器和動態(tài)壓力傳感器，用于測量葉頻及其諧頻率和風(fēng)機寬頻氣流激勵，加速度傳感器和動態(tài)壓力傳感器分別連接數(shù)據(jù)分析裝置。
[0010]離解耦支架與解耦系統(tǒng)支撐基礎(chǔ)連接的方式可為剛性或彈性連接。驅(qū)動電機與驅(qū)動系統(tǒng)支撐基礎(chǔ)連接的方式可為剛性或彈性連接。
[0011]布置于離心風(fēng)機蝸殼1/2寬度處的加速度傳感器，沿蝸殼周向均勻布置，從蝸舌位置開始每隔60°布置一個。
[0012]布置于離心風(fēng)機蝸殼1/2寬度處的動態(tài)壓力傳感器，沿蝸殼周向均勻布置，從蝸舌位置開始可每隔60°布置一個。
[0013]采集與數(shù)據(jù)分析裝置由動態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和信號放大器組成，動態(tài)壓力傳感器通過信號放大器與動態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連。
[0014]本實用新型的有益效果:
[0015](I)本實用新型設(shè)計的風(fēng)機蝸殼帶有獨立安裝機架與基座安裝，葉輪轉(zhuǎn)子安裝在電機軸上，電機機腳與基座安裝，能夠?qū)崿F(xiàn)蝸殼和電機轉(zhuǎn)子之間的物理分離，即實現(xiàn)氣流激勵和機械激勵及電磁激勵的振動解耦。通過在蝸殼上布置壓力脈動傳感器、振動加速度傳感器，在葉輪轉(zhuǎn)子處布置電渦流傳感器、在葉片上布置無線應(yīng)力應(yīng)變傳感器以及在電機的軸承處和機腳處布置振動加速度傳感器可以分別獲取氣流激勵源的振動傳遞特性，實現(xiàn)風(fēng)機氣流激勵源定量特性分析和依據(jù)定量激勵源特性(含傳遞特性)實現(xiàn)有指向性的減振降噪設(shè)計，為低噪聲風(fēng)機設(shè)計提供技術(shù)支撐。
[0016](2)由于本實用新型可以測量有無蝸殼帶有獨立有安裝機架狀態(tài)下的電動風(fēng)機振動，通過比較分析兩者狀態(tài)下振動特性，可以獲取電動風(fēng)機振動傳遞路徑，從而可以對電動風(fēng)機連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，降低設(shè)備的振動。
[0017]本實用新型通過將蝸殼獨立安裝機架上的安裝孔設(shè)計為U型槽，實現(xiàn)蝸殼與葉輪相對位置變化，可用于葉輪偏擺量對設(shè)備振動的影響研究，為蝸殼與葉輪匹配的設(shè)計提出具體的要求，具體包括:
[0018]I)能夠?qū)崿F(xiàn)離心通風(fēng)機氣流激勵和機械激勵及電磁激勵物理分離；
[0019]2)通過本試驗裝置可直接進(jìn)行氣流激勵對運動部件振動耦合分析和氣流激勵對靜止部件振動耦合分析；
[0020]3)可完成離心風(fēng)機過流部件結(jié)構(gòu)性能參數(shù)與振動特性關(guān)系的研究，為離心風(fēng)機單因素變化對振動影響提供規(guī)律研究。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本實用新型的離心風(fēng)機試驗解耦裝置原理示意圖；
[0022]圖2是本實用新型的離心風(fēng)機試驗解耦裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3是非解耦電動風(fēng)機結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4是解稱電動風(fēng)機結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖5是分離解耦支架結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖與實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。
[0027]如圖1所示，一種實現(xiàn)離心風(fēng)機激勵特性物理分離的試驗解耦裝置，主要由解耦系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、風(fēng)機系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、測試系統(tǒng)組成。
[0028]解I禹系統(tǒng)由專門為尚心風(fēng)機設(shè)計的分尚解I禹支架2組成；支撐系統(tǒng)由解f禹系統(tǒng)支撐基礎(chǔ)1、驅(qū)動系統(tǒng)支撐基礎(chǔ)8組成，兩個支撐基礎(chǔ)相互獨立，根據(jù)試驗?zāi)康目蔀閯傂灾位驈椥灾?；風(fēng)機系統(tǒng)4由離心風(fēng)機相關(guān)部件和葉輪5組成；驅(qū)動系統(tǒng)由驅(qū)動電機6組成，驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速可調(diào)；測試系統(tǒng)由信號采集與數(shù)據(jù)分析裝置3、傳感器7組成。風(fēng)機系統(tǒng)4通過分離解耦支架2安裝于解耦系統(tǒng)支撐基礎(chǔ)I上；葉輪5安裝于驅(qū)動電機6的軸上；驅(qū)動電機6安裝于驅(qū)動系統(tǒng)支撐基礎(chǔ)8上；通過驅(qū)動電機6旋轉(zhuǎn)帶動葉輪5旋轉(zhuǎn)做功，然后通過風(fēng)機系統(tǒng)4將機械能轉(zhuǎn)化為被輸送氣體壓力能和動能。
[0029]如圖2所示，一種實現(xiàn)離心風(fēng)機的蝸殼與電機轉(zhuǎn)子物理分離的試驗解耦裝置，包括分離解耦支架2、葉輪5、驅(qū)動電機6、數(shù)據(jù)分析裝置3、蝸殼10、連接圓盤12、驅(qū)動系統(tǒng)支撐基礎(chǔ)14、解耦系統(tǒng)支撐基礎(chǔ)16、第一、二加速度傳感器17，18、動態(tài)壓力傳感器19等。
[0030]蝸殼10通過連接圓盤12與分離解耦支架2固定連接，分離解耦支架2固定在解耦系統(tǒng)支撐基礎(chǔ)16上，葉輪5直接安裝在驅(qū)動電機6的電機軸上，驅(qū)動電機6的機腳安裝在驅(qū)動系統(tǒng)支撐基礎(chǔ)14上，解耦系統(tǒng)支撐基礎(chǔ)16和驅(qū)動系統(tǒng)支撐基礎(chǔ)14相互獨立，實現(xiàn)蝸殼和電機轉(zhuǎn)子之間的物理分離，驅(qū)動電機6的機腳處布置有第一加速度傳感器17，用于測量電機轉(zhuǎn)子與葉輪組成的軸系的軸頻及其諧頻率、電機的電磁激勵頻率；離心風(fēng)機的蝸殼1/2寬度處分別布置有第二加速度傳感器18和動態(tài)壓力傳感器19，用于測量葉頻及其諧頻率和風(fēng)機寬頻氣流激勵，加速度傳感器和動態(tài)壓力傳感器19分別連接數(shù)據(jù)分析裝置3。
[0031]如圖4所示，離心風(fēng)機由進(jìn)口集流器9、蝸殼10、連接圓盤12等組成；進(jìn)口集流器9與蝸殼10連接，連接圓盤12與蝸殼10連接，葉輪11與驅(qū)動電機13連接。
[0032]如圖5所示，解耦系統(tǒng)由分離解耦支架2組成，分離解耦支架2 —端與連接圓盤12連接至蝸殼10側(cè)面，另一端與解耦系統(tǒng)支撐基礎(chǔ)16連接，與解耦系統(tǒng)支撐基礎(chǔ)16連接的方式可為剛性或彈性。
[0033]驅(qū)動系統(tǒng)由驅(qū)動電機6組成，驅(qū)動電機6的電機軸上安裝葉輪5，驅(qū)動電機6的機腳安裝在驅(qū)動系統(tǒng)支撐基礎(chǔ)14上，與驅(qū)動系統(tǒng)支撐基礎(chǔ)14連接的方式可為剛性或彈性。
[0034]采集與數(shù)據(jù)分析裝置3由動態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)21和信號放大器20組成，動態(tài)壓力傳感器19通過信號放大器20與動態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)21相連。
[0035]基于以上所述結(jié)構(gòu)，本實用新型對離心風(fēng)機氣流激勵和機械激勵及電磁激勵特性測試方法具體步驟如下所述:
[0036]I) 將第一加速度傳感器17布置于驅(qū)動電機6的機腳；將第二加速度傳感器18布置于離心風(fēng)機蝸殼1/2寬度處，可沿蝸殼周向均勻布置，從蝸舌位置開始可每隔60°布置一個；將動態(tài)壓力傳感器19布置于離心風(fēng)機蝸殼1/2寬度處，可沿蝸殼周向均勻布置，從蝸舌位置開始可每隔60°布置一個；將動態(tài)壓力傳感器19沿葉輪后盤周向布置8個測量位置，可根據(jù)研究內(nèi)容沿各個測點孔徑向進(jìn)行加密分布。動態(tài)壓力傳感器19通過信號放大器20與動態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)21相連，加速度傳感器17、加速度傳感器18直接與動態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)21相連。
[0037]2)將驅(qū)動電機6開啟，驅(qū)動電機6運轉(zhuǎn)帶動葉輪5旋轉(zhuǎn)做功，然后通過風(fēng)機系統(tǒng)4將機械能轉(zhuǎn)化為被輸送氣體壓力能和動能。此時動態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)21開始采集數(shù)據(jù)，在采集相應(yīng)時間后，關(guān)閉驅(qū)動電機6。
[0038]3)通過對動態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)21采集的信號進(jìn)行分析，第一加速度傳感器17測得的信號主要的激勵頻率成分有:機械激勵即電機轉(zhuǎn)子與葉輪組成的軸系的軸頻及其諧頻率，電機的電磁激勵頻率；第二加速度傳感器18測得的信號主要的激勵頻率成分有:風(fēng)機的氣流激勵特性，主要包括葉頻及其諧頻率和風(fēng)機寬頻氣流激勵；動態(tài)壓力傳感器19測得的信號主要的激勵頻率成分有:風(fēng)機的氣流激勵特性，以壓力脈動形式測得，主要包括葉頻及其諧頻率和風(fēng)機寬頻氣流激勵。
[0039]本實用新型除了將分離解耦支架安裝于蝸殼側(cè)面，也可將分離解耦支架安裝在蝸殼底面實現(xiàn)物理分離。
【權(quán)利要求】
1.一種實現(xiàn)離心風(fēng)機激勵特性物理分離的試驗解耦裝置，包括分離解耦支架(2)、葉輪(5)、驅(qū)動電機￠)、數(shù)據(jù)分析裝置(3)、蝸殼(10)、連接圓盤(12)、驅(qū)動系統(tǒng)支撐基礎(chǔ)(14)、解耦系統(tǒng)支撐基礎(chǔ)(16)、加速度傳感器、動態(tài)壓力傳感器(19)，其特征在于:所述蝸殼(10)通過連接圓盤(12)與分離解耦支架(2)固定連接，分離解耦支架(2)固定在解耦系統(tǒng)支撐基礎(chǔ)(16)上，葉輪(5)直接安裝在驅(qū)動電機￠)的電機軸上，驅(qū)動電機￠)的機腳安裝在驅(qū)動系統(tǒng)支撐基礎(chǔ)(14)上，解耦系統(tǒng)支撐基礎(chǔ)(16)和驅(qū)動系統(tǒng)支撐基礎(chǔ)(14)相互獨立，實現(xiàn)蝸殼和電機轉(zhuǎn)子之間的物理分離，驅(qū)動電機￠)的機腳處布置有加速度傳感器，用于測量電機轉(zhuǎn)子與葉輪組成的軸系的軸頻及其諧頻率、電機的電磁激勵頻率；離心風(fēng)機的蝸殼1/2寬度處分別布置有加速度傳感器和動態(tài)壓力傳感器(19)，用于測量葉頻及其諧頻率和風(fēng)機寬頻氣流激勵，加速度傳感器和動態(tài)壓力傳感器(19)分別連接數(shù)據(jù)分析裝置⑶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)離心風(fēng)機激勵特性物理分離的試驗解耦裝置，其特征在于:所述離解耦支架(15)與解耦系統(tǒng)支撐基礎(chǔ)(16)連接的方式為剛性或彈性連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)離心風(fēng)機激勵特性物理分離的試驗解耦裝置，其特征在于:所述驅(qū)動電機￠)與驅(qū)動系統(tǒng)支撐基礎(chǔ)(14)連接的方式為剛性或彈性連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)離心風(fēng)機激勵特性物理分離的試驗解耦裝置，其特征在于:布置于離心風(fēng)機蝸殼1/2寬度處的所述加速度傳感器，沿蝸殼周向均勻布置，從蝸舌位置開始每隔60°布置一個。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)離心風(fēng)機激勵特性物理分離的試驗解耦裝置，其特征在于:布置于離心風(fēng)機蝸殼1/2寬度處的所述動態(tài)壓力傳感器(19)，沿蝸殼周向均勻布置，從蝸舌位置開始可每隔60°布置一個。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的實現(xiàn)離心風(fēng)機激勵特性物理分離的試驗解耦裝置，其特征在于:所述數(shù)據(jù)分析裝置(3)由動態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(21)和信號放大器(20)組成，動態(tài)壓力傳感器(19)通過信號放大器(20)與動態(tài)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(21)相連。
【文檔編號】F04D27/00GK204226243SQ201420471284
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月20日
【發(fā)明者】章藝, 李國平, 王強, 周璞, 柳瑞鋒 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七0四研究所