叶轮静平衡装置的制作方法

1.本发明属于机电一体化检测装置技术领域，涉及一种叶轮静平衡装置。


背景技术：

2.对于疏浚泥泵叶轮这种大型转子类零件，其工作转速一般在250～350rpm，最大直径接近3米，最大重量在10吨以上，由于铸造误差、材料组织不均匀、零件的外形误差(尤其具有非加工部分)、局部形状不对称等原因，使得叶轮质量中心的主惯性轴与旋转轴线不重合，在旋转工作时，会产生不平衡离心力，如果其不平衡离心力过大的话，会造成泵轴、轴承箱及泵体安装基座震动，对整体泥泵的安全运行影响很大，因而叶轮出厂时需对其进行静平衡检测及校正。
3.传统的转子类零件静平衡工艺主要采用的“钢球式”静平衡方法，该方法的最大不足之处在于精度不高，重复性差，对平衡球和镜板的表面硬度、光洁度等要求很高。并且对于大型零件，因为钢球与镜板属于点接触方式，过重的零件自重导致承载钢球和镜板产生形变，直接影响不平衡量的测定以及配平。目前较为先进的静平衡方法为应力棒平衡法，但此种方法对应力棒材料要求高，每根应力棒都必须单独测定其弹性模量，加工周期长，且对应变片的布置位置要求非常严格，工装成本高，装配不方便，使用繁琐。
4.常用的泥泵叶轮静平衡工艺通常采用卧式转轴式，即在叶轮吸口端安装一段与叶轮轴端直径一致且同心的假轴，将叶轮立起，然后置于轴承架上进行转动，在重力作用下叶轮静止后偏重处位于叶轮最低点，然后在相反位置添加重物以平衡偏重，直至叶轮停止位置随机出现，则此时所加重物的质量即为叶轮的偏重。此种方法存在以下问题：1)受轴承架的转动灵活程度、叶轮假轴与轴承摩擦力等因素的影响，误差较大；2)操作时叶轮需要翻身立起吊运，容易倾倒，安全性较差；3)左右轴承架之间的距离需针对不同叶轮高度进行调整，且叶轮在放置于轴承架上时，不可避免会对轴承产生一定冲击，长此以往会对轴承架造成损坏；4)针对每种不同轴端直径叶轮，需配做一个相同直径的假轴，成本较高，费时费力。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种叶轮静平衡装置，解决了现有泥泵叶轮静平衡装置测量误差较大，安全性较低的问题。
6.本发明所采用的技术方案是，叶轮静平衡装置，包括同心环，同心环外侧套设有平衡盘，平衡盘由内部的环形盘架和外部周向分布的若干支架连接组成，相邻支架之间的夹角相同，支架内部设置有压力传感器，相邻支架之间设置有千斤顶。
7.其中，支架为矩形支架，支架的边缘上设置有以平衡盘圆心为起点的刻度线。
8.同心环上设置有轴向的螺纹孔，螺纹孔内设置有安装螺栓。
9.相邻支架之间设置有等高垫块。
10.压力传感器底部设置有支撑底座。
11.平衡盘外部周向分布有三个支架。
12.本发明的有益效果是，采用同心环、平衡盘、压力传感器和千斤顶组装成叶轮静平衡装置，结构简单，压力传感器位置可根据待测叶轮外圆直径大小进行调节，实现不平衡力矩测定半径可调，通用性好，操作安全方便，精度可靠。
附图说明
13.图1是本发明一种叶轮静平衡装置的结构示意图；
14.图2是本发明叶轮静平衡装置的使用状态局部剖示图；
15.图3是本发明一种叶轮静平衡装置中三个压力传感器的位置分布图。
16.图中，1.同心环，2.平衡盘，3.压力传感器，4.千斤顶，5.安装螺栓，6.等高垫块，7.支撑底座，8.待测叶轮，21.环形盘架，22.支架。
具体实施方式
17.下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
18.本发明一种叶轮静平衡装置，参照图1，包括同心环1，同心环1外侧套设有平衡盘2，平衡盘2由内部的环形盘架21和外部周向分布的三个支架22连接组成，相邻支架22之间的夹角相同，支架22内部设置有压力传感器3，压力传感器3底部设置有支撑底座7，相邻支架22之间设置有千斤顶4和等高垫块6。
19.支架22为矩形支架，支架的边缘上设置有以平衡盘2圆心为起点的刻度线，便于精确调整支架22内部压力传感器3的位置。
20.同心环1上设置有轴向的螺纹孔，螺纹孔内设置有安装螺栓5，用于将同心环1和泥泵叶轮固定连接。
21.使用本发明叶轮静平衡装置时，操作步骤如下：
22.(1)参照图2，先将叶轮静平衡装置放于平台上，然后将待测叶轮8轴端向上放于该称重式静平衡装置顶部，使待测叶轮8承重于等高垫块6上；
23.(2)用安装螺栓5将同心环1与待测叶轮8固定在一起，使待测叶轮8的圆心与平衡盘的圆心重合，并接近于待测叶轮下端面近外圆处；
24.(3)上升千斤顶4，使待测叶轮8承重于三个千斤顶4上，然后同步下降三个千斤顶，使得待测叶轮承重于三组压力传感器上，并检查待测叶轮水平误差；
25.(4)上升千斤顶，顶升待测叶轮，三组压力传感器归零；
26.(5)再次同步下降千斤顶，使待测叶轮承重于三组压力传感器上，读取3组传感器上数据g
a1
、g
b1
、g
c1
；
27.(6)重复步骤(4)和(5)二次，分别记录2组数据g
a2
、g
b2
、g
c2
和g
a3
、g
b3
、g
c3
；
28.(7)将待测叶轮旋转180
°
后再重复步骤(4)，(5)，(6)三次，再记录得到三组数据g’a1
、g’b1
、g’c1
，g’a2
、g’b2
、g’c2
和g’a3
、g’b3
、g’c3
；
29.(8)如图3所示，当3个压力传感器承重时，会读出三组数据ga、gb、gc，将3个读数分解至x、y轴后，可得
30.g
x
＝g
a-(g
b sin 30
°
g
c sin 30
°
)
ꢀꢀ
(1)
31.gy＝g
c cos 30
°‑gb cos 30
°ꢀꢀ
(2)
32.根据式(1)、(2)可得出叶轮的总偏重g
总
和角度θ：
[0033][0034]
θ＝arctan(g
x
/gy)
ꢀꢀ
(4)
[0035]
(9)对前三次测量的结果及待测叶轮旋转180
°
后测定的三组数据分别取平均值后再取一次平均值，得到叶轮在压力传感器分布圆处的偏重和角度；
[0036]
(10)根据测定的待测叶轮偏重角度方位，在叶轮适宜的非加工面位置进行去重，去重量g
实
根据力矩平衡原理按下式计算：
[0037][0038]
其中r
测
为压力传感器分布圆半径，r
实
为待测叶轮实际去重处半径，g
测
为压力传感器处测定的偏重量。
[0039]
(11)去重后再对叶轮进行静平衡测定，直至偏重量减少至允许范围。