一种混流泵叶轮瞬态径向力测量装置及方法与流程

本发明属于流体机械(混流泵)技术领域，尤其是涉及到一种混流泵叶轮瞬态径向力测量装置及方法。

背景技术：

混流泵是一种性能和结构介于离心泵和轴流泵之间水力机械，作为核能发电、舰船推进、导弹发射及南水北调等重大战略工程中的核心动力装备，其大功率、高速、多工况下的工作状况使得混流泵转子稳定性相对降低、流场趋于复杂化，间隙流体激振易引发转子涡动、轴系振动等不稳定问题，因此，为了深入分析混流泵转子不稳定性问题，有必要发明一种针对混流泵叶轮瞬态径向力测量装置。

经检索，目前径向力测量装置的相关专利有：申请号201010274222.4，一种径向力测定仪及其唇形密封圈径向力测定方法。该发明专利规范了唇形密封圈径向力测定方法，但过大的径向力将会影响密封圈的密封性能和工作寿命；申请号2012103503553.5，一种离心泵水力瞬态径向力测量装置及测量方法，提供了一种离心泵叶轮瞬时径向力的测量装置。该专利的测量过程较为复杂，且需在泵轴前端安放用于平衡的物体，容易影响泵的流动性能、降低泵的效率。

技术实现要素：

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种混流泵叶轮瞬态径向力测量装置及方法，该发明提出一种测量方法简单、测量仪器易于操作，针对混流泵叶轮瞬态径向力进行测量。

本发明是通过以下技术方案得以实现的：

一种混流泵叶轮瞬态径向力测量装置，包括压力传感器、后端轴承套筒、角接触球轴承、圆柱滚子轴承、前端轴承套筒、泵轴、HSJ-2010水力机械综合测试仪；所述泵轴依次穿过一对角接触球轴承和一个圆柱滚子轴承；所述圆柱滚子轴承安装在前端轴承套筒内，前端轴承套筒安装在导叶轮毂的内壁上；所述角接触球轴承并列安装在后端轴承套筒内，后端轴承套筒安装在后端轴承座上；所述前端轴承套筒外圈和后端轴承套筒外圈上分别设有数个圆形凹槽，每个圆形凹槽内设置有一个压力传感器；所述导叶轮毂、后端轴承座上分别设置数个螺栓孔和穿线孔；每个螺栓孔内均安装一个压紧螺栓用于固定压力传感器；所述压力传感器的引线通过穿线孔引出、并通过数据线与HSJ-2010水力机械综合测试仪相联。

进一步地，所述导叶轮毂上的穿线孔为前端穿线孔，开设在导叶轮毂内；后端轴承座上的穿线孔为后端穿线孔，开设在后端轴承座内。

进一步地，所述多个圆形凹槽均匀分布在前端轴承套筒外圈和后端轴承套筒外圈上。

进一步地，所述圆形凹槽的数量为四个。

进一步的，前端轴承套筒内侧与圆柱滚子轴承为过盈配合，前端轴承套筒的宽度略大于圆柱滚子轴承宽度，前端轴承套筒为内径为80mm，外径为125mm，高度为27mm的圆环柱状体，且在外环处铣出四个平面，每相邻平面中心点与圆心连线的夹角为90度。

进一步的，后端轴承套筒内侧与角接触球轴承为过盈配合，后端轴承套筒3的宽度略大于角接触球轴承宽度，后端轴承套筒为内经为80mm，外径为120mm，高度为48mm的柱状体，且在外环处铣出四个平面，每相邻平面中心点与圆心连线的夹角为90度。

进一步的，前端轴承套筒外圈和后端轴承套筒外圈的圆形凹槽位于所铣的四个平面内，每个平面内有一个圆形凹槽，每个圆形凹槽的圆心与所在平面中心点重合，凹槽的深度比传感器高度小1mm～2mm。

混流泵叶轮瞬态径向力测量方法，其特征在于，在用于承载混流泵泵轴的角接触球轴承、圆柱滚子轴承与后端轴承座、导叶轮毂之间分别设置后端轴承套筒、前段轴承套筒，并在后端轴承套筒、前段轴承套筒外圈上分别设有数个圆形凹槽，用于安置压力传感器，并采用装在后端轴承座、导叶轮毂上的压紧螺母限制所述压力传感器的移动，通过压力传感器实时检测泵轴对角接触球轴承、圆柱滚子轴承在不同径向上的径向力，来获取混流泵叶轮瞬态径向力。

本发明的有益效果：

本发明所述的混流泵叶轮瞬态径向力测量装置，针对混流泵结构，对混流泵轴承座结构进行了改进，提供了一种混流泵叶轮瞬态径向力测量装置，在不影响混流泵的流动性能和效率的前提下，实现混流泵叶轮瞬态径向力实验测量，该混流泵叶轮瞬态径向力测量方法简单，易于实现，校核方便，利用传感器进行实时捕捉径向力，达到能够测量瞬态径向力的目的。

附图说明

图1为本发明所述混流泵叶轮瞬态径向力测量装置的结构示意图；

图2为混流泵叶轮瞬态径向力后端测量装置装配示意图；

图3为混流泵叶轮瞬态径向力前端测量装置装配示意图。

附图标记说明如下：

1-后端压紧螺栓；2-压力传感器；；3-后端轴承套筒；4-角接触球轴承；5-螺栓孔A；6-后端穿线孔；7-前端压紧螺栓；8-圆柱滚子轴承；9-前端轴承套筒；10-螺栓孔B；11-前端穿线孔；12-泵轴。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1、2、3所示，本发明所述的混流泵叶轮瞬态径向力测量装置，包括四个后端压紧螺栓1，压力传感器2，后端轴承套筒3，角接触球轴承4，螺栓孔A5，后端穿线孔6，四个前端压紧螺栓7，圆柱滚子轴承8，前端轴承套筒9，螺栓孔B 10，前端穿线孔11，泵轴12，HSJ-2010水力机械综合测试仪。所述泵轴12依次穿过一对角接触球轴承4和一个圆柱滚子轴承8；所述圆柱滚子轴承8安装在前端轴承套筒9内，前端轴承套筒9安装在导叶轮毂的内壁上；所述一对角接触球轴承4并列安装在后端轴承套筒3内，后端轴承套筒3安装在后端轴承座上；所述前端轴承套筒9外圈和后端轴承套筒3外圈上分别设有四个圆形凹槽，每个圆形凹槽内设置有一个压力传感器2；所述导叶轮毂上设有安装压紧螺栓的四个螺栓孔B10；每个螺栓孔B10内安装一个前端压紧螺栓7；所述后端轴承座上设有安装压紧螺栓的四个螺栓孔A5，每个螺栓孔A5内安装一个后端压紧螺栓1；所述每个压紧螺栓1,7将压力传感器2固定在圆形凹槽内；所述压力传感器2的引线通过穿线孔6,11引出；所述前端穿线孔11开设在导叶轮毂内；所述后端穿线孔6开设在后端轴承座内；所述前端压力传感器、后端压力传感器通过数据线与外机相联，外机采用HSJ-2010水力机械综合测试仪；所述HSJ-2010水力机械综合测试仪采用美国国家仪器公司高速采集模块为硬件基础，利用NI USB-6218采集卡采集信息。

本发明所述的混流泵叶轮瞬态径向力测量方法，在用于承载混流泵泵轴的角接触球轴承4、圆柱滚子轴承8与后端轴承座、导叶轮毂之间分别设置后端轴承套筒3、前段轴承套筒9，并在后端轴承套筒3、前段轴承套筒9外圈上分别设有数个圆形凹槽，用于安置压力传感器2，并采用装在后端轴承座、导叶轮毂上的压紧螺母限制所述压力传感器2的移动，通过压力传感器实时检测泵轴对角接触球轴承4、圆柱滚子轴承8在不同径向上的径向力，来获取混流泵叶轮瞬态径向力。

前端轴承套筒9内侧与圆柱滚子轴承8为过盈配合，前端轴承套筒9的宽度略大于圆柱滚子轴承8宽度，前端轴承套筒9为内径为80mm，外径为125mm，高度为27mm的圆环柱状体，且在外环处铣出四个平面，每相邻平面中心点与圆心连线的夹角为90度。后端轴承套筒3内侧与角接触球轴承4为过盈配合，后端轴承套筒3的宽度略大于角接触球轴承4宽度，后端轴承套筒3为内经为80mm，外径为120mm，高度为48mm的柱状体，且在外环处铣出四个平面，每相邻平面中心点与圆心连线的夹角为90度。前端轴承套筒9外圈和后端轴承套筒3外圈均开设有四个圆形凹槽，圆形凹槽位于所铣的四个平面内，每个平面内有一个圆形凹槽，每个圆形凹槽的圆心与所在平面中心点重合，凹槽的深度比传感器高度小1mm～2mm。

进一步的，每个圆形凹槽内放置一个压力传感器2，每个螺栓孔5,10装有一个压紧螺栓1,7，凹槽孔径与螺栓孔5,10孔径相等，安装时，螺栓孔5,10与凹槽对齐，通过压紧螺栓1,7将压力传感器2固定在凹槽内，传感器的引线通过穿线孔6,11引出，并将数据输出到外机内。

多个前端压力传感器、后端压力传感器通过数据线与外机相联，外机采用HSJ-2010水力机械综合测试仪，利用NI USB-6218采集卡采集信息，将采集箱USB插口与电脑连接，NI USB-6218采集卡将被识别，并记录在Measurement&Automation中，在Measurement&Automation的“NI-DAQmx设备”中显示。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。