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旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉片靜態(tài)平衡裝置的制作方法

文檔序號:5878840閱讀:133來源:國知局

專利名稱::旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉片靜態(tài)平衡裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
:本發(fā)明涉及的是一種機(jī)械工程
技術(shù)領(lǐng)域
的裝置,尤其涉及的是一種用于尺寸范圍在3m以上的旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉片靜態(tài)平衡裝置。
背景技術(shù)
:旋轉(zhuǎn)機(jī)械上的葉片往往是在高轉(zhuǎn)速下工作,其平衡質(zhì)量直接影響設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。葉片對轉(zhuǎn)子的力矩不相同,造成旋轉(zhuǎn)機(jī)械不能平衡,在徑向方向產(chǎn)生較大跳動,加快了軸頸和軸承的磨損,嚴(yán)重降低了設(shè)備壽命,增大企業(yè)成本,所以在設(shè)備工作之前必須對葉片進(jìn)行平衡。平衡質(zhì)量決定于葉片靜態(tài)力矩的測量的精度。造成轉(zhuǎn)子不能達(dá)到動平衡是由于葉片力矩不相同,所以測量葉片力矩只需要獲得葉片之間力矩差,通過增加或者減少葉片質(zhì)量抵消力矩差即可達(dá)到葉片的相對平衡,不需要獲得每個(gè)葉片力矩絕對值,同時(shí)由于大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的葉片的質(zhì)量和體積都比較大,絕對力矩值的測量很困難而且精度難以保證。經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn),中國專利申請?zhí)?00810061547.7,該技術(shù)公開了一種汽輪葉片靜力矩測量方法及測量裝置,使用了電子秤數(shù)顯表、球柵數(shù)顯表和葉頂電子秤數(shù)顯表等裝置,設(shè)計(jì)較為復(fù)雜。中國專利申請?zhí)?00720116719.7,該技術(shù)公開了一種汽輪機(jī)葉片電子力矩秤,將扭葉片的葉根和葉頂作為兩個(gè)支撐點(diǎn),用高精度的電子秤稱出兩支撐點(diǎn)所承受的重量,再結(jié)合兩支撐點(diǎn)間的距離,利用公式計(jì)算出該葉片的力矩。該技術(shù)雖然精度可以由電子秤來保證,而測量長度最大只有1.4米,測重范圍最大為50千克。兩者測量的對象都是質(zhì)量和體積較小汽輪機(jī)葉片,而無法測量長度可達(dá)一二十米,重量幾百千克的大型葉片。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉片靜態(tài)平衡裝置,能夠精確測量大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械兩個(gè)大體積大質(zhì)量葉片對中心的靜態(tài)力矩差,并能夠在測量時(shí)進(jìn)行平衡。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明包括底座、支撐柱、固定托板、止推軸承、轉(zhuǎn)動心軸、夾體和應(yīng)變片,其中支撐柱固定設(shè)置于底座上,固定托板固定設(shè)置于支撐柱的上端,應(yīng)變片粘貼在支撐柱的下端側(cè)面上,止推軸承設(shè)置在固定托板內(nèi),轉(zhuǎn)動心軸分別連接夾體和止推軸承。所述的應(yīng)變片是電阻應(yīng)變片。本發(fā)明采用應(yīng)變片粘貼在支撐柱,由于靜態(tài)平衡裝置上兩片葉片質(zhì)量不相等產(chǎn)生的彎矩差,造成應(yīng)變片變形而引起應(yīng)變片外接電路信號值發(fā)生變化,通過測量外接電路電信號,可轉(zhuǎn)換獲得力矩差,并確定被葉片的質(zhì)量差,通過增加或去除材料消除兩者質(zhì)量差達(dá)到平衡,測量結(jié)果取葉片在初始狀態(tài)和葉片旋轉(zhuǎn)180°狀態(tài)測量值的平均值,這一測量方法為相對測量法。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明采用相對測量法,可以精確測量旋轉(zhuǎn)機(jī)械兩個(gè)大體積大質(zhì)量葉片對中心的靜態(tài)力矩差,并能夠在測量時(shí)進(jìn)行平衡的裝置,克服了傳統(tǒng)葉片力矩儀器在測量質(zhì)量較大物體時(shí)絕對精度較低,且只能測量絕對值,無法在測量的同時(shí)進(jìn)行平衡的缺點(diǎn)。性能可靠,極大的提高了測量精度。圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施。給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程,但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。如圖l所示,本實(shí)施例包括底座1、支撐柱2、固定托板3、止推軸承4、轉(zhuǎn)動心軸5、被測葉片6、夾體7和應(yīng)變片8,其中底座1上焊接支撐柱2,固定托板3固定在支撐柱2的上端,止推軸承4同心設(shè)置在固定托板3內(nèi),轉(zhuǎn)動心軸5分別連接夾體7和止推軸承4,夾體7上夾持被測葉片6,夾體7可以旋轉(zhuǎn),應(yīng)變片8是電阻應(yīng)變片。本實(shí)施例中有四個(gè)應(yīng)變片8,粘貼在支撐柱2的下端兩個(gè)相對的側(cè)面上,分別為第一應(yīng)變片Rl、第二應(yīng)變片R2、第三應(yīng)變片R3和第四應(yīng)變片R4,每側(cè)設(shè)有兩個(gè),其中第一應(yīng)變片Rl與第四應(yīng)變片R4同側(cè),第二應(yīng)變片R2與第三應(yīng)變片R3同側(cè),四個(gè)應(yīng)變片8與外部電路相接。在本實(shí)施例中,被測葉片6的兩個(gè)葉片分別為第一被測葉片A和第二被測葉片B。初始狀態(tài)時(shí),即第一被測葉片A、第一應(yīng)變片Rl和第四應(yīng)變片R4同側(cè),第二被測葉片B、第二應(yīng)變片R2和第三應(yīng)變片R3同側(cè),第一被測葉片A和第二被測葉片B的力矩差引起的彎矩對支撐柱2產(chǎn)生的變形最大,應(yīng)變片8變形也最大,數(shù)據(jù)最為精確。讀取數(shù)據(jù)后,使夾體7轉(zhuǎn)動180°,再次讀取數(shù)據(jù),兩次測量數(shù)據(jù)取平均值,克服測量儀器的裝配和被測葉片6安裝等引起的誤差。支撐柱2上的第一應(yīng)變片Rl、第二應(yīng)變片R2、第三應(yīng)變片R3和第四應(yīng)變片R4,除了產(chǎn)生由承受壓應(yīng)力引起的壓縮變形,而且產(chǎn)生由于彎矩的作用,在質(zhì)量較大一側(cè)引起的壓縮變形,相對方向引起的拉伸變形。應(yīng)變片8的最終變形實(shí)際是由重力引起的壓縮變形和彎矩引起的一側(cè)壓縮另一側(cè)拉伸變形的疊加。兩側(cè)應(yīng)變片8的變形中,由被測葉片6的重力引起的壓縮變形相等,因而相互抵消,變形差主要由被測葉片質(zhì)量差產(chǎn)生的彎矩引起。在本實(shí)施例中支撐柱2的長為b,寬為h,高為L,材料彈性模量為E。應(yīng)變片8長為Ll,第一被測葉片A和第二被測葉片B質(zhì)量分別為Pl和P1+AP1,第一被測葉片A和第二被測葉片B的質(zhì)量差為AP1,作用力臂長Q。固定托板3、止推軸承4和轉(zhuǎn)動心軸5總質(zhì)量為P2。支撐柱2承受不僅承受總量為P=P1+2P2+AP1壓力,而且承受M=APIQ的彎矩。下壓載荷P對支撐柱22產(chǎn)生的壓應(yīng)力op和壓應(yīng)變ep為n,「、iP2+2尸1+AF1壓應(yīng)力。。=--<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>應(yīng)變片8變化長度AL1D:AIl,,==P2+2P1+API…x丄l度增大兩片被測葉片6的引起的彎矩使支撐柱2兩側(cè)面一上側(cè)應(yīng)變片8由于拉伸作用長另一側(cè)則由于壓縮作用長度減小。彎矩在支撐柱2表層產(chǎn)生的應(yīng)力應(yīng)變?yōu)?M6AP1,G拉應(yīng)力o+:壓應(yīng)力o—:cr—=—拉應(yīng)變e+6M腸'》/'脅2受拉側(cè)應(yīng)變片8伸長量AL1+:A/人6AF1'GW,:'A,壓應(yīng)變e—=腸2./7受拉-應(yīng)變片8壓縮量AL1—為ALL=-^i^xZl£兩側(cè)應(yīng)變片8長度差1為1=AL1+-ALI—本實(shí)施例采用惠斯登電橋?yàn)橥饨与娐?,測量應(yīng)變信號。應(yīng)變片8在非工作狀態(tài)下的電阻值為R,靈敏系數(shù)為K,應(yīng)變片8發(fā)生形變阻值變化為AR時(shí),有如下關(guān)系A(chǔ)R/R=ke,其中e是應(yīng)變片8的應(yīng)變量。應(yīng)變片8的應(yīng)變量由兩部分組成,一是由壓縮載荷引起的壓應(yīng)變,一是由彎矩載荷引起的拉壓應(yīng)變,前者對電路的影響相互抵消,后者的差異對電路有影響。根據(jù)惠斯登電橋測量原理,支撐立柱2兩側(cè)電橋之間電壓差A(yù)U為線罕2(MlM,M4凡兄,-)其中AR"AR2,AR3,AR4是由彎矩載荷引起的電阻變化,絕對值大小相同,但由于形變趨勢相反,兩側(cè)符號相反,有A&=AR2=AR3=AR4=AR,再由&=R2=R3=R4=R,上式可簡化為AU=AR/R,代入AR/R=ke,得到AU=keV6API■(9應(yīng)變片8應(yīng)變e+A=且e6+iS/\P1.n4、F6j下、£是常3,腸Z.£本實(shí)施例在測量時(shí),在被測葉片6初始狀態(tài)測的獲得測量值A(chǔ)U。,被測葉片6旋轉(zhuǎn)180°,獲得測量值A(chǔ)U,,取兩次測量結(jié)果絕對值的平均值A(chǔ)U:|,|+A",,2A[/=1、U52*所以兩片被測葉片6的靜力矩差A(yù)PIQ為a[/0|+|a[/1s0|m2.£,被測葉片6在質(zhì)量差A(yù)PI為在測得被測葉片6質(zhì)量差后,通過在被測葉片6上添加或者減少質(zhì)量為APl的材料,即可平衡兩片被測葉片6之間的力矩差,達(dá)到平衡被測葉片6的目的。下面以用同樣的傳感器直接測量兩片風(fēng)機(jī)葉片重量為例,說明本裝置相比于傳統(tǒng)直接測量方法對系統(tǒng)精度的提高。兩片風(fēng)機(jī)葉片重量直接測量值Pl、P2及誤差El、E2如下表<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>由上表可見,在直接進(jìn)行測量時(shí),所用傳感器誤差最大為0.714%。而如果采用測量質(zhì)量差的方法,由于質(zhì)量差相對于質(zhì)量本身要低兩個(gè)數(shù)量級,相應(yīng)地,其誤差也要比直接測量時(shí)低兩個(gè)數(shù)量級,從而大大提高了精度。在測量質(zhì)量大和力矩大的被測葉片6時(shí),本裝置對系統(tǒng)精度的提高更為明顯。權(quán)利要求一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉片靜態(tài)平衡裝置包括底座、支撐柱、固定托板、止推軸承、轉(zhuǎn)動心軸和夾體,其特征在于,還包括應(yīng)變片,應(yīng)變片粘貼設(shè)于支撐柱的下端側(cè)面,支撐柱固定設(shè)置于底座上,固定托板固定設(shè)置于支撐柱的上端,止推軸承設(shè)置在固定托板內(nèi),轉(zhuǎn)動心軸分別連接夾體和止推軸承。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉片靜態(tài)平衡裝置,其特征是,所述的應(yīng)變片是電阻應(yīng)變片。3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉片靜態(tài)平衡裝置,其特征是,所述的應(yīng)變片,有四片,粘貼在支撐柱的下端兩個(gè)相對的側(cè)面上。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉片靜態(tài)平衡裝置,其特征是,所述的四片應(yīng)變片,分別為第一應(yīng)變片Rl、第二應(yīng)變片R2、第三應(yīng)變片R3和第四應(yīng)變片R4,支撐柱的下端兩個(gè)相對側(cè)面上每側(cè)設(shè)有兩個(gè),其中第一應(yīng)變片Rl與第四應(yīng)變片R4同側(cè),第二應(yīng)變片R2與第三應(yīng)變片R3同側(cè),四片應(yīng)變片與外部電路相接。全文摘要一種機(jī)械工程
技術(shù)領(lǐng)域
的旋轉(zhuǎn)機(jī)械葉片靜態(tài)平衡裝置,包括底座、支撐柱、固定托板、止推軸承、轉(zhuǎn)動心軸、夾體和應(yīng)變片,支撐柱固定設(shè)置于底座上,固定托板固定設(shè)置于支撐柱的上端,應(yīng)變片設(shè)置在支撐柱的下端側(cè)面上,止推軸承設(shè)置在固定托板內(nèi),轉(zhuǎn)動心軸分別連接夾體和止推軸承。本發(fā)明采用相對測量法,可以精確測量大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械兩個(gè)大體積大質(zhì)量被測葉片對中心的靜態(tài)力矩差,并能夠在測量時(shí)進(jìn)行平衡的裝置,克服了傳統(tǒng)被測葉片力矩儀器在測量質(zhì)量較大物體時(shí)絕對精度較低,且只能測量絕對值,無法在測量的同時(shí)進(jìn)行平衡的缺點(diǎn),性能可靠,極大的提高了測量精度。文檔編號G01M1/12GK101788367SQ20101030051公開日2010年7月28日申請日期2010年1月21日優(yōu)先權(quán)日2010年1月21日發(fā)明者康征,張雪萍,李振,樊啟泰申請人:上海交通大學(xué)
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