[发明专利]一种泵叶轮轴向力测量的组合式轴系结构

说明书

本发明公开一种泵叶轮轴向力测量的组合式轴系结构，其包括驱动轴、承载轴、拉压力传感器和带孔圆柱键；驱动轴和承载轴套装连接，驱动轴和承载轴相配合的轴向长度满足：所述驱动轴与承载轴的中心线能够同轴，实现承载轴和驱动轴只有轴向一个自由度，且满足驱动扭矩下的结构强度需求；拉压力传感器位于驱动轴和承载轴嵌套后的轴向间隙处，且拉压力传感器两端分别与驱动轴和承载轴连接；承载轴与驱动轴相配合的周向开设有腰型安装孔，驱动轴相对应位置开设有键槽，带孔圆柱键穿过腰型安装孔安装在键槽内，实现驱动轴与带孔圆柱键紧密配合，承载轴与带孔圆柱键之间在轴向上有一定活动空间。本发明能实现更加准确的泵轴向力实时测量。

技术领域

本发明涉及旋转设备叶轮激振力测量领域，具体地说，涉及一种泵工作过程中旋转驱动轴的泵叶轮轴向力测量的组合式轴系结构。

背景技术

水泵在运行的过程中，其主轴会产生轴向力。转子在轴向力的作用下，产生轴向位移，造成动静部间相互研磨、碰撞，导致水泵出现振动超标以及造成机械密封、轴承等部件损失，降低其使用寿命和整体性能，严重时甚至危及操作人员的安全。相比于离心泵，轴流泵及混流泵产生的轴向力往往会带来更严重的影响，因此需要对其进行准确测量。

目前工业上常用的水泵轴向力测量装置存在结构复杂、价格昂贵、安装空间不足且流程繁琐等问题，难以测定水泵轴向力。公告号为CN112302963A的专利文献中公开了一种离心泵轴向力的测试装置。但是，该专利文献中为了确保轴承外环受到的轴向作用力可均匀地传递给每个压力传感器，需要多个压力传感器等距间隔设置，安装较为繁琐且易带来误差；除此之外，该测量装置不能较好地隔离旋转轴所受弯矩、扭矩等对轴向力测量带来的干扰。

因此，需要通过更加简单且有效的方式测定水泵工作时产生轴向力，并且不影响叶轮原有的安装方式，需要设计出准确而简单安装的泵叶轮轴向力测量装置。

发明内容

针对现有的轴向力测量不准确、测量装置结构复杂且安装困难的问题，本发明提出一种泵叶轮轴向力测量的组合式轴系结构，具体技术方案如下：

一种泵叶轮轴向力测量的组合式轴系结构，该组合式轴系结构包括驱动轴、承载轴、拉压力传感器和带孔圆柱键；

所述驱动轴和所述承载轴采用套装方式进行组合安装；所述驱动轴的一端嵌入所述承载轴的空心段中，且所述驱动轴和所述承载轴相配合的轴向长度满足：所述驱动轴与承载轴的中心线能够同轴，实现承载轴和驱动轴只有轴向一个自由度，且满足驱动扭矩下的结构强度需求；

所述拉压力传感器位于所述驱动轴和所述承载轴嵌套后的轴向间隙处，且所述拉压力传感器两端分别与所述驱动轴和所述承载轴连接；

所述承载轴与所述驱动轴相配合的周向开设有腰型安装孔，所述驱动轴相对应位置开设有键槽，所述带孔圆柱键穿过所述腰型安装孔安装在键槽内，实现所述驱动轴与带孔圆柱键紧密配合，所述承载轴与带孔圆柱键之间在轴向上有一定活动空间。

进一步地，所述腰型安装孔和键槽均为四个，且沿周向均匀分布，每个腰型安装孔和键槽中安装一个带孔圆柱键；所述腰型安装孔和键槽的布置位置远离所述承载轴与所述驱动轴的边缘。

进一步地，所述带孔圆柱键在径向上沉入所述承载轴的腰型安装孔内。

进一步地，所述承载轴开设有同轴线的台阶式通孔，所述拉压力传感器采用不锈钢材料的微型拉压力传感器，其带有双头螺柱；所述拉压力传感器放置在所述台阶式通孔中，且通过双头螺柱分别与承载轴与所述驱动轴螺纹连接，所述拉压力传感器的电缆线通过所述台阶式通孔穿出所述承载轴。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明的泵叶轮轴向力测量的组合式轴系结构可实现泵叶轮轴向力的实时测量，测量装置在原泵轴的基础上进行改装设计，不会影响被测轴流泵或混流泵的正常工作。