[发明专利]一种筒型径向力传感器标定装置及其标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种泵类设备主轴径向力的测量领域，具体涉及一种筒型径向力传感器标定装置及其标定方法。

背景技术

筒型径向力传感器是一种测量水泵泵轴径向力的传感器，主要应用于大型水泵设备泵轴径向力的测量。所谓水泵泵轴径向力，就是水泵叶轮在旋转过程中，泵轴所受半径方向上的力。影响水泵泵轴性能的主要因素包括转子径向力、轴向力及机械振动。径向力过大，会导致主轴断裂，造成大量经济损失，甚至危及工人生命。

现有技术对径向力测量仍然存在一些问题，例如，一种三相感应电机转子轴承径向力测量装置及测量方法(201410743722.6)在测量时，辅助工艺键和工艺键槽之间存在径向上的摩擦力，能够对径向力的测量结果造成直接的影响；而一种轴承综合动态性能试验装置及其测试方法(201410448781.0)利用驱动系统、传动系统、测控系统和环境模拟系统构成轴承综合动态试验平台，其中轴承径向施加载荷的大小是通过力传感器进行测量的，该测量方法对在测量时只能测量轴承在一个方向上力值的变化，不能在各个角度分析轴承的受力情况。

发明内容

发明目的：

为解决上述问题，本发明提供一种准确度高、影响因素少、测试效率高的筒型径向力传感器标定装置及其标定方法。

本发明涉及的筒型径向力传感器外部是满足径向力精确测量的弹性元件，该弹性元件主体是空心圆柱(应力筒)，两个端面上分别通过法兰连接水泵泵轴。对于筒型径向力传感器的标定，是通过对传感器加载标准力，得到输出值，从而确定传感器输入与输出的关系。本发明筒型传感器主要完成径向力的数据采集和存储；轴流风机径向力加载单元是在轴流风机扇叶上安装砝码，在旋转时产生径向方向的力来实现径向力加载；轴流风机转速测量装置主要是利用霍尔元件和示波器来完成轴流风机旋转速度测量；数据回收装置是将Flash中存储的数据通过串口读取出来，传送至PC中分析。

技术方案：

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种筒型径向力传感器标定装置，包括筒型传感器、轴流风机径向力加载单元、轴流风机转速测量装置和数据回收装置，筒型传感器包括应力筒、应变电桥和内部测量电路；应力筒固定在平台上，应变电桥包括四个应变片R1、R2、R3和R4，应变片R1和R3粘贴在应力筒0度外壁处的中间位置，应变片R2和R4粘贴在应力筒180度外壁处的中间位置，内部测量电路通过端盖安装在应力筒的内部；

内部测量电路包括AD转换器、单片机、Flash存储器、串口通讯接口、时钟、电桥电源和电池；AD转换器输入端连接应变电桥，输出端连接单片机，单片机将AD转换器采集的数据存储到Flash存储器，通过串口通讯接口连接串口模块，进行数据传递，利用时钟控制采集开启时间，电桥电源连接应变电桥，电池分别连接AD转换器、单片机、Flash、电桥电源和时钟，为AD转换器、单片机、Flash、电桥电源和时钟供电；

轴流风机径向力加载单元包括轴流风机、砝码和法兰盘；轴流风机安装在应力筒上，通过法兰盘固定连接应力筒与轴流风机，轴流风机的扇叶一端上方固定砝码；

轴流风机转速测量装置包括霍尔传感器、固定支架、永磁铁、示波器和电源；永磁铁固定在靠近砝码轴流风机扇叶一端上方；霍尔传感器通过固定支架固定在轴流风机外壳端部；5V电源连接霍尔传感器，信号通过电阻R5与示波器连接，检测轴流风机的转速；

数据回收装置包括串口模块和计算机数据处理软件；串口模块连接内部测量电路单片机的串口通讯接口，通过串口模块将Flash存储器中的数据读取出来，再导入计算机中的数据处理软件，对数据进行处理；利用切比雪夫带通滤波器对采集数据进行带通滤波，消除机械振动和工频干扰。

一种筒型径向力传感器标定装置，内部测量电路通过导线与应力筒上的应变电桥连接。

一种筒型径向力传感器标定装置，应力筒的底部含有六个相同尺寸的固定孔，通过螺钉将应力筒固定在平台上。

一种筒型径向力传感器标定装置，法兰盘外圈通过四个螺栓与轴流风机螺纹连接，通过垫片支撑，内圈通过螺丝连接法兰盘与应力筒的螺栓孔。

一种筒型径向力传感器标定方法，其标定步骤如下：

(1)将筒型径向力传感器标定装置，安装好；

(2)开启传感器装置电源开关，单片机开始数据采集；

(3)开启轴流风机电源，传感器装置标定工作开始；

(4)利用转速测量装置测量轴流风机的转速；

(5)关闭轴流风机电源；