[发明专利]一种水下叶轮激振力的测试试验平台

说明书

本发明涉及一种水下叶轮激振力的测试试验平台，属于测试试验平台领域。测试试验平台包括机架、叶轮驱动系统、测试系统及布设在机架侧旁的试验水箱；叶轮驱动系统包括具有依序布置的箱外轴部、安装轴部、箱内轴部及轴端部的旋转驱动轴；测试系统包括测试传感器、信号传输线路及数据采集设备；测试传感器包括贴设在箱内轴部的外周面上的六块应变片，及用于获取旋转驱动轴的转角数据的角度传感器；信号传输线路包括至少部分线段水密地埋设在安装轴部内而穿过转轴安装孔的信号传输线，及套装在箱外轴部上的导电滑环。基于前述结构的改进能够很好地对叶轮在水中旋转过程中激振力的径向分量与轴向分量进行测量，可广泛应用于水泵叶轮等测试领域。

技术领域

本发明涉及测试试验平台，具体地说，涉及一种水下叶轮激振力的测试试验平台。

背景技术

在螺旋桨、离心泵等叶轮设备的运行过程中，由于叶轮自身的动不平衡以及旋转过程中与介质间的耦合作用，使叶轮在运转过程中受力异常复杂，易引起振动和噪声，严重时会影响设备的稳定性。因此，能对叶轮激振力进行精确地测量显得尤为重要。

例如，公告号为CN201302499Y的专利文献中公开了一种屏蔽泵轴向推力测量装置。但是，激振力主要由轴向力和径向力两部分组成；其中，轴向力属于单向作用力，方向沿转轴轴向布置，故旋转状态影响不大，容易放置传感器进行测量。对于径向力，其作为轴刚度、耐磨环间隙及轴承载荷的重要确定参数，静止状态下相对容易测定，但在旋转状态下，测试相对困难。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种水下叶轮激振力的测试试验平台，不仅能对激振力中的轴向力进行测量，且能对激振力中的径向力进行测量。

为了实现上述主要目的，本发明提供水下叶轮激振力的测试试验平台包括机架、叶轮驱动系统、测试系统及布设在机架侧旁的试验水箱；试验水箱的箱壁上设有转轴安装孔；叶轮驱动系统包括旋转驱动轴及旋转驱动电机；沿轴向，旋转驱动轴具有依序布置的箱外轴部、安装轴部、箱内轴部及位于试验水箱内且用于安装待测试叶轮的轴端部；安装轴部与转轴安装孔间为可转动地水密连接；测试系统包括测试传感器、信号传输线路及数据采集设备；测试传感器包括贴设在箱内轴部的外周面上的六块应变片，及用于获取旋转驱动轴的转角数据的角度传感器；在六块应变片中，第一应变片至第四应变片依序环绕箱内轴部的中心轴线等圆心夹角且共同一轴横截面布置，第五应变片与第六应变片对应地位于第二应变片与第四应变片背离轴端部的正后侧；信号传输线路包括至少部分线段水密地埋设在安装轴部内而穿过转轴安装孔的信号传输线，及套装在箱外轴部上的导电滑环；应变片通过信号传输线向导电滑环的动环输出检测信号；导电滑环的静环的通过安装支架固定在机架上，并通过信号线向采集设备输出信号。

具体方案为安装轴部上设有沿其轴向布置并延伸至箱内轴部上的线槽，信号传输线埋设于线槽内，并由胶水水密封装。

另一个具体的方案为旋转驱动轴为空心轴，轴端部为密封端部；信号传输线依次穿过设于箱内轴部上的进线孔，轴内孔腔，及设于箱外轴部上的出线孔；信号传输线与进线孔间为水密固接。

优选的方案为角度传感器为编码器；旋转驱动电机的转子轴通过联轴器与箱外轴部的端部等转速地传动连接，编码器集成在旋转驱动电机上，用于对转子轴的转角数据进行监测。

另一个优选的方案为第一应变片、第三应变片与两个固定电阻电连接成为半桥布置的第一应变桥，用于对激振力在第一径向上的径向分力进行监测；第二应变片、第四应变片与两个固定电阻电连接成为半桥布置的第二应变桥，用于对激振力在第二径向上的径向分力进行监测；第二径向与第一径向相正交；第五应变片、第六应变片与两个固定电阻电连接成为全桥布置的第三应变桥，用于对激振力的轴向分量进行监测。

更优选的方案为通过以下步骤对第一应变片至第四应变片在箱内轴部上的位置贴设准确性进行评定：