大型旋轉機械葉片靜平衡裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于測試儀器技術領域，具體涉及一種測試及調整旋轉機械的葉片靜 平衡裝置，尤其是大型葉輪的葉片的靜平衡。
【背景技術】
[0002] 現有技術的機械設備對高速旋轉的剛性回轉部件，都必須進行靜平衡，例如砂輪、 葉輪、各類型轉子等，以防止回轉部件振動影響工作性能，防止產生疲勞損傷和噪聲，延長 軸承等零部件的壽命，確保運行安全。所謂轉子的靜平衡就是在轉子上選定適當的校正平 面，在其上加上適當的校正質量或質量組，使得轉子的振動減少到某個允許值以下。例如使 用單面校正去掉靜不平衡量，首先要找出靜不平衡量的大小和方向。對于砂輪一類的連續 體構件，靜平衡調整相對較簡單，常見的是在砂輪的夾具體側面沿周向設平衡槽，平衡槽中 設奇數個平衡塊就可以，這類調整，對于懂行的技工，不用兩分鐘就能保證完成。而對于非 連續體構件，如水泵的葉輪，則無法應用沿周向設平衡槽的方法解決，葉輪的靜平衡常用的 方法是在葉輪的葉片上某些部位加重或減重的方法解決，俗稱配重，但要知道在何處加或 減，加多少減多少，首先就得找準葉輪的靜不平衡量方位及其大小，尤其是對于大型葉輪， 如此操作是存在很大的困難的，而且大型葉輪一般是轉配式的結構，比不得小葉輪可以整 體澆鑄或注塑完成。但是現有技術的找準葉輪靜不平衡量的方法基本上都是采用傳統的 方法，即將轉子或葉輪套在芯軸上再架在靜平衡架上通過擺動法以找準，查閱相應的有關 裝置和經專利檢索，也只是見到考慮芯軸結構的改進，更談不上有大型葉輪如何靜平衡的 資料可供參考。
[0003] 例如申請號為201320305678. 1，名稱為"水泵葉輪動平衡試驗工裝"的中國專利， 公開一種葉輪直徑超過2000mm以上的大型的水泵葉輪動平衡試驗工裝。其結構為，芯軸中 間部位設有錐形臺，芯軸錐形臺裝配在軸套里孔內，并通過鍵徑向固定，軸套的兩端設置軸 向鎖緊裝置。這種裝置并沒有在靜平衡方法上有所改進，只是將芯軸改為多用結構以利于 節約，其測試方法依舊是擺動法，擺動法的不足在于操作調試麻煩、計算繁瑣以及花費的時 間較長，也難以適應于大型葉輪。
[0004] 又如申請號為201110262941. 9,名稱為"水輪機轉輪三支點稱重式靜平衡裝置及 靜平衡工藝"的中國專利，公開了一種水輪機轉輪三支點稱重式靜平衡裝置，包括均勻設在 轉輪底部的三個壓力傳感器，所述三個壓力傳感器位于同一均布節圓上，所述任意相鄰兩 個壓力傳感器之間的夾角為120度，所述三個壓力傳感器的均布節圓圓心位于轉輪的中心 線上，所述三個壓力傳感器支撐于一平衡座上，所述平衡座通過調整墊鐵支撐于地面平臺 上，所述地面平臺上還設有將轉輪升起的同步頂升機構。該裝置及方法的最大不足之處在 于支承需要一定的面積，面積太小接觸強度不夠且易變形，面積大了又使測試精度不夠。安 裝及調試操作不便，計算方法復雜，平衡周期較長。 【實用新型內容】
[0005] 本實用新型需要解決的技術問題是，克服現有技術的靜平衡裝置存在的調試麻 煩、花費時間多、計算繁瑣、精度差的缺陷，并提供一種方便準確快速的大型旋轉機械葉片 靜平衡裝置。
[0006] 本實用新型的目的是通過下述技術方案予以實現的：一種大型旋轉機械葉片靜平 衡裝置，包括電測箱，有一底座，底座的中間固定有支撐立柱，支撐立柱的上端連接有用于 固定葉片的夾具，支撐立柱上位于夾具下面的部位對稱地粘貼有四片特性相同的電阻應變 片&、R2、R3、R4，電阻應變片&、R2、R3、R4的電阻值相等，四片電阻應變片RnR2、R3、R4按橋 形電路連接，橋形電路的一橋臂連接電源，另一橋臂為輸出端，輸出端與電測箱的輸入端連 接。
[0007] 利用電阻應變片因為受到應力而產生的應變與電阻變化率dR/R成線性關系，以 測量構件應變，電阻應變片&、1?2、1?3、1? 4按規定的要求粘貼在支撐立柱的上端位于接近夾具 的下面部位，并按橋形電路連接要求連接引線，然后將待平衡葉輪的葉片固定在夾具上，由 于葉片通過夾具產生的偏心力對支撐立柱的彎矩作用，引起電阻應變片札、馬、馬、1? 4的電阻 值發生不同的變化，使橋形電路輸出變化電壓，該變化電壓經電測箱檢測、放大、運算以求 得應變，進而得知應力，則可求得彎矩M，由此，再由電測箱自動得出葉片的偏心力矩值并在 數值顯示裝置上顯示。
[0008] 優選方案，所述橋形電路的輸出端電壓為
[0009] V=E(AR: -AR2+AR3 -AR4) /4R
[0010] 式中V--橋形電路的輸出端電壓（V);
[0011] E--橋形電路的電源電壓 （V);
[0012] r--電阻應變片mR4的電阻值 ⑷）；
[0013] A&、AR2、AR3、AR4--分別為四片電阻應變片&、R2、R3、R4相對應的電阻值變 化量（Q)。
[0014] 所述支撐立柱為圓柱形結構，支撐立柱上端位于夾具下面的部位有對稱的四處用 于粘貼電阻應變片的平面。
[0015] 優選方案，所述電阻值R=R1=R2=R3=R4= 120D。
[0016] 優選方案，所述電源為恒壓源。恒壓源可視為內電阻近似等于零，如此則能夠排除 因回路電流變化引起端電壓變化，保證測量精確度。
[0017] 優選方案，所述固定葉片的夾具與葉輪的輪轂相同，其周邊有連接并固定葉片的 機構，所述機構包括葉片的定位和緊固的結構。
[0018] 優選方案，所述夾具經靜平衡，夾具靜平衡的等級高于葉輪靜平衡的等級。
[0019] 優選方案，電測箱包括放大電路、微處理器以及數值顯示裝置，所述橋形電路的輸 出端連接放大電路的輸入端，放大電路輸出端與微處理器連接，微處理器的輸出端連接數 值顯示裝置；放大電路的輸入端由高阻抗的射極輸出器或源極輸出器構成。
[0020] 優選方案，葉輪的葉片裝配為選配制，即根據葉片偏心的力矩值的測試結果，從若 干已經測試的葉片中挑選力矩值相差小于一定值的葉片為一組零件進行裝配。
[0021] 優選方案，底座及支撐立柱的外面連接有輪殼。輪殼起保護作用。
[0022] 本實用新型的有益效果是：
[0023] 1、通過葉片對支撐立柱的彎矩轉化為支撐立柱上的應變電阻片電阻變化，利用電 測法自動快速測出葉片對于軸心的偏心力矩值，從而為裝配后的葉輪靜不平衡量達標打下 可靠的基礎；
[0024] 2、夾具直接采用葉輪輪轂或模擬輪轂，實用性強；
[0025] 3、夾具靜平衡等級高于葉輪靜平衡等級，消除工藝誤差；
[0026] 4、電阻應變片粘貼在支撐立柱的上端位于夾具的下面部位，靈敏度高；
[0027] 5、電阻應變片的輸出量不受環境溫度變化干擾和影響；
[0028] 6、自動測量、自動顯示測量結果；
[0029] 7、避免了常規的用擺動法求靜不平衡量的方法費時以及計算的麻煩，尤其是靜平 衡大型葉輪。
【附圖說明】
[0030] 圖1是本實用新型一種實施例的結構示意圖；
[0031] 圖2是本實用新型實施例的原理示意圖；
[0032] 圖3是橋形電路連接示意圖；
[0033] 圖4是圖2中A-A剖面示意圖；
[0034] 圖5是另一個實施例的圖2中A-A剖面示意圖。
[0035] 圖中，電測箱1 ;橋形電路11 ;放大電路12 ;微處理器13 ;數值顯示裝置14 ;底座 2;支撐立柱3;夾具4;電阻應變片5;葉片6;電源E;F表示葉片6的質量力；x表示葉片 的質心與支撐立柱3的軸線之間的距離。
【具體實施方式】
[0036] 下面結合附圖和具體實施方案對本實用新型作進一步描述。
[0037] 實施例1:
[0038] 如圖1所示，一種大型旋轉機械葉片靜平衡裝置，包括電測箱1，有一底座2,底座 2的中間固定有支撐立柱3,支撐立柱3的上端連接有用于固定葉片的夾具4,支撐立柱3 上位于夾具4下面的部位對稱地粘貼有四片特性相同的電阻應變片5,即電阻應變片Ri、R 2、 R3、R4，電阻應變片&、R2、R 3、R4的電阻值相等，四片電阻應變片RrR2、R3、R4按橋形電路連 接，橋形電路的一橋臂連接電源，另一橋臂為輸出端，輸出端與電測箱的輸入端連接。
[0039] 如圖2所示，支撐立柱3固定在底座2上，夾具4和葉片6, F表示葉片6的質量 力，x表示葉片的質心與支撐立柱3的軸線之間的距離。
[0040] 將已經過靜平衡的夾具4固定在支撐立柱3的上端，接著將葉片6固定在夾具4 上。
[0041] 橋形電路11的連接如圖3所示。
[0042]利用電阻應變片受到應力所產生的應變與電阻變化率dR/R成線性關系，以測量 構件應變，電阻應變片Ri、r2、r3、r4按規定的對稱要求粘貼在支撐立柱3的上端位于夾具 4的下面部位，并按橋形電路連接要求連接引線，然后將待平衡葉輪的葉片6固定在夾具4 上，由于葉片6通過夾具4產生的偏心力對支撐立柱3的彎矩作用，引起電阻應變片札、馬、 R 3、R4的電阻值發生不同的變化，使橋形電路輸出變化電壓，該變化電壓經電測箱1檢測、放 大、運算，可求得應變及應力，而應力
[0043]o=M/ff(Pa),
[0044] 由此即可求得彎矩M，
[0045] M= 〇 ?ff(N?m)，
[0046] 式中W=bh2/6，
[0047] ff--抗彎截面模量 （m3);
[0048] b--支撐立柱截面寬度 （m);
[0049] h--支撐立柱截面尚度 （m)。
[0050] 然后由電測箱1自動得出葉片的偏心力矩值并在數值顯示裝置上顯示。
[0051] 支撐立柱3的截面形狀如圖4所示。
[0052] 橋形電路的輸出端電壓為
[0053] V = E ( A R: - A R2+ A R3 - A R4) /4R
[0054] 式中V--橋形電路的輸出端電壓（V);
[0055] E--橋形電路的電源電壓（V);
[0056] R--電阻應變片1?1、1?2、1?3、1? 4的電阻值，且1?1=1?2=1?3=1?4=1?=120〇 ;
[0057]A&、AR2、AR3、AR4--分別為四片電阻應變片&