大型旋转机械叶片静平衡装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于测试仪器技术领域，具体涉及一种测试及调整旋转机械的叶片静平衡 装置，尤其是大型叶轮的叶片的静平衡。
【背景技术】
[0002] 现有技术的机械设备对高速旋转的刚性回转部件，都必须进行静平衡，例如砂轮、 叶轮、各类型转子等，以防止回转部件振动影响工作性能，防止产生疲劳损伤和噪声，延长 轴承等零部件的寿命，确保运行安全。所谓转子的静平衡就是在转子上选定适当的校正平 面，在其上加上适当的校正质量或质量组，使得转子的振动减少到某个允许值以下。例如使 用单面校正去掉静不平衡量，首先要找出静不平衡量的大小和方向。对于砂轮一类的连续 体构件，静平衡调整相对较简单，常见的是在砂轮的夹具体侧面沿周向设平衡槽，平衡槽中 设奇数个平衡块就可以，这类调整，对于懂行的技工，不用两分钟就能保证完成。而对于非 连续体构件，如水泵的叶轮，则无法应用沿周向设平衡槽的方法解决，叶轮的静平衡常用的 方法是在叶轮的叶片上某些部位加重或减重的方法解决，俗称配重，但要知道在何处加或 减，加多少减多少，首先就得找准叶轮的静不平衡量方位及其大小，尤其是对于大型叶轮， 如此操作是存在很大的困难的，而且大型叶轮一般是转配式的结构，比不得小叶轮可以整 体浇铸或注塑完成。但是现有技术的找准叶轮静不平衡量的方法基本上都是采用传统的 方法，即将转子或叶轮套在芯轴上再架在静平衡架上通过摆动法以找准，查阅相应的有关 装置和经专利检索，也只是见到考虑芯轴结构的改进，更谈不上有大型叶轮如何静平衡的 资料可供参考。
[0003] 例如申请号为201320305678. 1，名称为"水泵叶轮动平衡试验工装"的中国专利， 公开一种叶轮直径超过2000mm以上的大型的水泵叶轮动平衡试验工装。其结构为，芯轴中 间部位设有锥形台，芯轴锥形台装配在轴套里孔内，并通过键径向固定，轴套的两端设置轴 向锁紧装置。这种装置并没有在静平衡方法上有所改进，只是将芯轴改为多用结构以利于 节约，其测试方法依旧是摆动法，摆动法的不足在于操作调试麻烦、计算繁琐以及花费的时 间较长，也难以适应于大型叶轮。
[0004] 又如申请号为201110262941. 9,名称为"水轮机转轮三支点称重式静平衡装置及 静平衡工艺"的中国专利，公开了一种水轮机转轮三支点称重式静平衡装置，包括均匀设在 转轮底部的三个压力传感器，所述三个压力传感器位于同一均布节圆上，所述任意相邻两 个压力传感器之间的夹角为120度，所述三个压力传感器的均布节圆圆心位于转轮的中心 线上，所述三个压力传感器支撑于一平衡座上，所述平衡座通过调整垫铁支撑于地面平台 上，所述地面平台上还设有将转轮升起的同步顶升机构。该装置及方法的最大不足之处在 于支承需要一定的面积，面积太小接触强度不够且易变形，面积大了又使测试精度不够。安 装及调试操作不便，计算方法复杂，平衡周期较长。
【发明内容】
[0005] 本发明需要解决的技术问题是，克服现有技术的静平衡装置存在的调试麻烦、花 费时间多、计算繁琐、精度差的缺陷，并提供一种方便准确快速的大型旋转机械叶片静平衡 装置。
[0006] 本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的：一种大型旋转机械叶片静平衡 装置，包括电测箱，有一底座，底座的中间固定有支撑立柱，支撑立柱的上端连接有用于固 定叶片的夹具，支撑立柱上位于夹具下面的部位对称地粘贴有四片特性相同的电阻应变片 &、R2、R3、R4，电阻应变片&、R2、R3、R4的电阻值相等，四片电阻应变片RrR2、R3、&按桥形电 路连接，桥形电路的一桥臂连接电源，另一桥臂为输出端，输出端与电测箱的输入端连接。
[0007] 利用电阻应变片因为受到应力而产生的应变与电阻变化率dR/R成线性关系，以 测量构件应变，电阻应变片&、1?2、1?3、1? 4按规定的要求粘贴在支撑立柱的上端位于接近夹具 的下面部位，并按桥形电路连接要求连接引线，然后将待平衡叶轮的叶片固定在夹具上，由 于叶片通过夹具产生的偏心力对支撑立柱的弯矩作用，引起电阻应变片札、馬、馬、1? 4的电阻 值发生不同的变化，使桥形电路输出变化电压，该变化电压经电测箱检测、放大、运算以求 得应变，进而得知应力，则可求得弯矩M，由此，再由电测箱自动得出叶片的偏心力矩值并在 数值显示装置上显示。
[0008] 优选方案，所述桥形电路的输出端电压为
[0009] V=E(AR: -AR2+AR3 -AR4) /4R
[0010] 式中V--桥形电路的输出端电压（V);
[0011] E--桥形电路的电源电压（V);
[0012] R--电阻应变片^&的电阻值⑷）；
[0013] A&、AR2、AR3、AR4--分别为四片电阻应变片&、R2、R3、R4相对应的电阻值变 化量（Q)。
[0014] 所述支撑立柱为圆柱形结构，支撑立柱上端位于夹具下面的部位有对称的四处用 于粘贴电阻应变片的平面。
[0015] 优选方案，所述电阻值R=札=R2=R3=R4= 120D。
[0016] 优选方案，所述电源为恒压源。恒压源可视为内电阻近似等于零，如此则能够排除 因回路电流变化引起端电压变化，保证测量精确度。
[0017] 优选方案，所述固定叶片的夹具与叶轮的轮毂相同，其周边有连接并固定叶片的 机构，所述机构包括叶片的定位和紧固的结构。
[0018] 优选方案，所述夹具经静平衡，夹具静平衡的等级高于叶轮静平衡的等级。
[0019] 优选方案，电测箱包括放大电路、微处理器以及数值显示装置，所述桥形电路的输 出端连接放大电路的输入端，放大电路输出端与微处理器连接，微处理器的输出端连接数 值显示装置；放大电路的输入端由高阻抗的射极输出器或源极输出器构成。
[0020] 优选方案，叶轮的叶片装配为选配制，即根据叶片偏心的力矩值的测试结果，从若 干已经测试的叶片中挑选力矩值相差小于一定值的叶片为一组零件进行装配。
[0021] 优选方案，底座及支撑立柱的外面连接有轮壳。轮壳起保护作用。
[0022] 本发明的有益效果是：
[0023] 1、通过叶片对支撑立柱的弯矩转化为支撑立柱上的应变电阻片电阻变化，利用电 测法自动快速测出叶片对于轴心的偏心力矩值，从而为装配后的叶轮静不平衡量达标打下 可靠的基础；
[0024] 2、夹具直接采用叶轮轮毂或模拟轮毂，实用性强；
[0025] 3、夹具静平衡等级高于叶轮静平衡等级，消除工艺误差；
[0026] 4、电阻应变片粘贴在支撑立柱的上端位于夹具的下面部位，灵敏度高；
[0027] 5、电阻应变片的输出量不受环境温度变化干扰和影响；
[0028] 6、自动测量、自动显示测量结果；
[0029] 7、避免了常规的用摆动法求静不平衡量的方法费时以及计算的麻烦，尤其是静平 衡大型叶轮。
【附图说明】
[0030] 图1是本发明一种实施例的结构示意图；
[0031] 图2是本发明实施例的原理示意图；
[0032] 图3是桥形电路连接示意图；
[0033] 图4是图2中A-A剖面示意图； 图5是另一个实施例的图2中A-A剖面示意图。
[0034] 图中，电测箱1 ;桥形电路11 ;放大电路12 ;微处理器13 ;数值显示装置14 ;底座 2;支撑立柱3;夹具4;电阻应变片5;叶片6;电源E; F表示叶片6的质量力；x表示叶片 的质心与支撑立柱3的轴线之间的距离。
【具体实施方式】
[0035] 下面结合附图和具体实施方案对本发明作进一步描述。
[0036] 实施例1 :
[0037] 如图1所示，一种大型旋转机械叶片静平衡装置，包括电测箱1，有一底座2,底座2 的中间固定有支撑立柱3,支撑立柱3的上端连接有用于固定叶片的夹具4,支撑立柱3上 位于夹具4下面的部位对称地粘贴有四片特性相同的电阻应变片5,即电阻应变片&、R2、 R3、R4，电阻应变片&、R2、R3、R4的电阻值相等，四片电阻应变片Rr R2、R3、R4按桥形电路连 接，桥形电路的一桥臂连接电源，另一桥臂为输出端，输出端与电测箱的输入端连接。
[0038] 如图2所示，支撑立柱3固定在底座2上，夹具4和叶片6,F表示叶片6的质量 力，x表示叶片的质心与支撑立柱3的轴线之间的距离。
[0039] 将已经过静平衡的夹具4固定在支撑立柱3的上端，接着将叶片6固定在夹具4 上。
[0040] 桥形电路11的连接如图3所示。
[0041] 利用电阻应变片受到应力所产生的应变与电阻变化率dR/R成线性关系，以测量 构件应变，电阻应变片Ri、r2、r3、r4按规定的对称要求粘贴在支撑立柱3的上端位于夹具 4的下面部位，并按桥形电路连接要求连接引线，然后将待平衡叶轮的叶片6固定在夹具4 上，由于叶片6通过夹具4产生的偏心力对支撑立柱3的弯矩作用，引起电阻应变片札、馬、 R3、R4的电阻值发生不同的变化，使桥形电路输出变化电压，该变化电压经电测箱1检测、放 大、运算，可求得应变及应力，而应力
[0042]〇 =M/ff(Pa),
[0043] 由此即可求得弯矩M，
[0044] M= 〇 ?W(N?m)，
[0045] 式中W=bh2/6，
[0046] ff--抗弯截面模量（m3);
[0047] b--支撑立柱截面宽度（m);
[0048] h--支撑立柱截面高度（m)。