一种筒状工件装配用检测工装的制作方法

1.本发明涉及检测设备技术领域，尤其涉及一种筒状工件装配用检测工装。


背景技术：

2.风力助推转子通常十分高大，直径最高达六米，高度达三十余米，且需要高速旋转，筒体线速度高，筒体惯性矩非常大，这就对转子外筒的装配精度提出很高的要求。为了保证外筒的强度、刚度、旋转工作的平稳性(外筒以内塔的中心轴竖直旋转工作)，满足减小外筒晃动量等要求，外筒的制作、尺寸精度、装配工艺等要求都非常高。
3.装配后，外筒与驱动单元的输出轴连接，通过驱动单元驱动外筒旋转。目前，装配完成后，无法检测出外筒与驱动单元的输出轴的同轴度误差，无法判断外筒的装配精度是否符合设计要求。转子在高速运行时，若外筒的装配精度达不到要求，外筒就会产生剧烈的晃动，无法保证持续的平稳运行，也会使得外筒转速达不到设计要求，同时局部会产生很大内应力和扭转变形，进而会对外筒产生损伤甚至是破坏，影响外筒使用性能和寿命。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种筒状工件装配用检测工装，能检测出筒状工件与驱动单元的输出轴的同轴度误差，有利于提高筒状工件装配精度。
5.为实现上述目的，提供以下技术方案：
6.一种筒状工件装配用检测工装，用于检测筒状工件与驱动单元的输出轴之间的同轴度，所述驱动单元用于驱动所述筒状工件旋转，所述筒状工件套设于所述驱动单元的输出轴的外侧，包括第一测距单元和第二测距单元，所述第一测距单元与所述第二测距单元沿所述筒状工件的轴线由上至下依次间隔设置；
7.所述第一测距单元包括：
8.第一支撑件，固设于所述筒状工件的内部；
9.第一测距件，设于所述第一支撑件，且所述第一测距件能以所述驱动单元的输出轴的轴线为旋转中心沿所述第一支撑件转动，所述第一测距件用于测量所述第一测距件所处高度处对应的所述筒状工件内周壁与所述第一测距件之间的间距；
10.所述第二测距单元包括：
11.第二支撑件，固设于所述筒状工件的内部；
12.第二测距件，设于所述第二支撑件，且所述第二测距件能以所述驱动单元的输出轴的轴线为旋转中心沿所述第二支撑件转动，所述第二测距件用于测量所述第二测距件所处高度处对应的所述筒状工件内周壁与所述第二测距件之间的间距。
13.作为筒状工件装配用检测工装的可选方案，所述第一支撑件包括第一支撑轴，所述第一支撑轴的轴线与所述驱动单元的输出轴的轴线重合，所述第一测距件转动套设于所述第一支撑轴的外侧；
14.所述第二支撑件包括第二支撑轴，所述第二支撑轴的轴线与所述驱动单元的输出
轴的轴线重合，所述第二测距件转动套设于所述第二支撑轴的外侧。
15.作为筒状工件装配用检测工装的可选方案，所述筒状工件装配用检测工装还包括定心组件，所述定心组件包括吊线和配重件，所述配重件通过所述吊线吊设于所述第一支撑件的下方，且所述吊线与所述第一支撑轴的轴线重合；
16.所述第二支撑轴设有第二中心孔，且所述第二中心孔的内径等于所述吊线的外径，所述吊线穿设于所述第二中心孔内。
17.作为筒状工件装配用检测工装的可选方案，所述定心组件还包括油桶，所述油桶内容纳有油液，所述配重件位于所述油液中。
18.作为筒状工件装配用检测工装的可选方案，所述第一支撑轴设有第一中心孔，所述第一中心孔的内径等于所述吊线的外径，所述吊线的上端固设于所述第一中心孔内。
19.作为筒状工件装配用检测工装的可选方案，所述筒状工件装配用检测工装还包括调平组件，所述调平组件包括：
20.基座，所述第二支撑件固设于所述基座的顶面；
21.固定底座，所述基座设于所述固定底座；
22.多个调平件，多个所述调平件均穿设于所述固定底座并与所述固定底座螺接，多个所述调平件的一端均能抵接于所述基座的底部并能靠近或远离所述基座移动，以使所述基座的顶面平行于水平面；
23.调平锁紧件，用于将所述基座与所述固定底座锁定或解锁。
24.作为筒状工件装配用检测工装的可选方案，所述基座的顶面设有水平检测件，用于检测所述基座的顶面是否水平。
25.作为筒状工件装配用检测工装的可选方案，所述筒状工件装配用检测工装还包括多个调心组件，多个所述调心组件沿所述第二支撑件的周向间隔设置；所述调心组件包括：
26.支座，固设于所述基座的顶面；
27.调心件，穿设于所述支座并与所述支座螺接，所述调心件的一端均能抵接于所述第二支撑件的外周面并能靠近或远离所述第二支撑件移动，以推动所述第二支撑件移动使所述第二支撑轴的轴线与所述驱动单元的输出轴的轴线重合；
28.调心锁紧组件，用于将所述第二支撑件与所述基座锁定或解锁。
29.作为筒状工件装配用检测工装的可选方案，所述第一测距单元还包括：
30.第一安装板，转动套设于所述第一支撑轴的外侧；所述第一测距件固设于所述第一安装板；
31.第一限位件，固设于所述第一支撑轴并能抵接于所述第一安装板的底部；
32.第一锁紧件，套设于所述第一支撑轴的外侧并与所述第一支撑轴螺接，所述第一锁紧件能抵接于所述第一安装板的顶部，以限制所述第一安装板沿所述第一支撑轴的轴向移动，并使所述第一安装板平行于水平面；
33.所述第二测距单元还包括：
34.第二安装板，转动套设于所述第二支撑轴的外侧；所述第二测距件固设于所述第二安装板；
35.第二限位件，固设于所述第二支撑轴并能抵接于所述第二安装板的底部；
36.第二锁紧件，套设于所述第二支撑轴的外侧并与所述第二支撑轴螺接，所述第二
锁紧件能抵接于所述第二安装板的顶部，以限制所述第二安装板沿所述第二支撑轴的轴向移动，并使所述第二安装板平行于水平面。
37.作为筒状工件装配用检测工装的可选方案，所述第一测距件与所述第二测距件均为激光测距仪。
38.与现有技术相比，本发明的有益效果：
39.本发明的筒状工件装配用检测工装，包括第一测距单元和第二测距单元，第一测距单元与第二测距单元沿筒状工件的轴线由上至下依次间隔设置。第一测距单元包括第一支撑件和第一测距件，第一支撑件固设于筒状工件的内部；第一测距件设于第一支撑件，且第一测距件能以驱动单元的输出轴的轴线为旋转中心沿第一支撑件转动，第一测距件用于测量第一测距件所处高度处对应的筒状工件内周壁与第一测距件之间的间距。第二测距单元包括第二支撑件和第二测距件，第二支撑件固设于筒状工件的内部；第二测距件设于第二支撑件，且第二测距件能以驱动单元的输出轴的轴线为旋转中心沿第二支撑件转动，第二测距件用于测量第二测距件所处高度处对应的筒状工件内周壁与第二测距件之间的间距。
40.在筒状工件装配时，可利用第一测距单元检测筒状工件中部与驱动单元的输出轴的同轴度误差，并利用第二测距单元检测筒状工件底部与驱动单元的输出轴的同轴度误差，进而对筒状工件与驱动单元的输出轴之间的相对位置进行调整，有利于保证筒状工件的轴线与驱动单元的输出轴的轴线重合，并避免筒状工件倾斜，提高筒状工件的装配精度，保证筒状工件运行稳定，并有助于降低筒状工件的维护成本，延长筒状工件的使用寿命。
附图说明
41.图1为本发明实施例中筒状工件装配后的结构示意图；
42.图2为图1的a-a面的剖视图；
43.图3为图2的b部放大图；
44.图4为图2的c部放大图；
45.图5为图2的d部放大图；
46.图6为图2的e部放大图；
47.图7为本发明实施例中第一视角的第一测距单元的结构示意图；
48.图8为本发明实施例中第二视角的第一测距单元的结构示意图；
49.图9为本发明实施例中第三视角的第一测距单元的结构示意图。
50.附图标记：
51.100、筒状工件；101、外筒法兰；
52.200、输出轴；201、连接法兰；
53.1、第一测距单元；11、第一支撑件；111、第一支撑轴；12、第一测距件；13、第一安装板；14、第一限位件；15、第一锁紧件；
54.2、第二测距单元；21、第二支撑件；211、第二支撑轴；22、第二测距件；23、第二安装板；24、第二限位件；25、第二锁紧件；
55.3、定心组件；31、吊线；32、配重件；33、油桶；
56.4、调平组件；41、基座；42、固定底座；43、调平锁紧件；44、调平件；
57.5、水平检测件；
58.6、调心组件；61、支座；62、调心件；63、调心锁紧组件。
具体实施方式
59.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
60.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
61.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
62.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
63.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
64.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
65.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
66.如图1-9所示，本实施例提供了一种筒状工件装配用检测工装，用于检测筒状工件100与驱动单元的输出轴200之间的同轴度，驱动单元用于驱动筒状工件100旋转，筒状工件100套设于驱动单元的输出轴200的外侧。筒状工件100竖直设置，具体地，驱动单元的输出轴200上固设有连接法兰201，筒状工件100中部的内壁固设有外筒法兰101，装配完成后，外筒法兰101与连接法兰201固定连接。本实施例中，筒状工件100为风力主推转子的外筒，直
径最高达六米，高度达三十余米，工作时高速旋转。因此需要在筒状工件100装配时，检测筒状工件100的轴线与驱动单元的输出轴200的轴线是否重合，以保证筒状工件100能平稳运行。
67.具体地，筒状工件装配用检测工装包括第一测距单元1和第二测距单元2，第一测距单元1与第二测距单元2沿筒状工件100的轴线由上至下依次间隔设置。第一测距单元1用于对筒状工件100中部与驱动单元的输出轴200之间的同轴度进行检测，由于筒状工件100的长度较长，只保证筒状工件100中部的轴线与驱动单元的输出轴200的轴线重合，并不能代表筒状工件100底部的轴线也与驱动单元的输出轴200的轴线重合，因此需要利用第二测距单元2对筒状工件100底部与驱动单元的输出轴200之间的同轴度进行检测。
68.第一测距单元1包括第一支撑件11和第一测距件12，第一支撑件11固设于筒状工件100的内部；第一测距件12设于第一支撑件11，且第一测距件12能以驱动单元的输出轴200的轴线为旋转中心沿第一支撑件11转动，第一测距件12用于测量第一测距件12所处高度处对应的筒状工件100内周壁与第一测距件12之间的间距。假设第一测距件12设于筒状工件100内部第一预设高度处，并位于筒状工件100的中部，相当于在第一预设高度处对应的筒状工件100的内周壁上不同位置取若干个检测点，需要说明的是，第一预设高度处对应的筒状工件100的内周壁为一个圆，若干个检测点沿该圆分布，利用第一测距件12测量该若干个点与第一测距件12之间的间距，得到若干个距离值，由于第一测距件12是以驱动单元的输出轴200的轴线为旋转中心沿第一支撑件11转动的，因此，若该若干个距离值的取值均相同，则说明筒状工件100的中部的轴线与驱动单元的输出轴200的轴线重合，不需要调整筒状工件100的位置。若该若干个距离值的取值不相同，则说明筒状工件100的中部的轴线与驱动单元的输出轴200的轴线不重合，可根据该若干距离值，调整筒状工件100的位置，并再次进行检测，直至筒状工件100的中部的轴线与驱动单元的输出轴200的轴线重合。
69.第二测距单元2均包括第二支撑件21和第二测距件22，第二支撑件21固设于筒状工件100的内部；第二测距件22设于第二支撑件21，且第二测距件22能以驱动单元的输出轴200的轴线为旋转中心沿第二支撑件21转动，第二测距件22用于测量第二测距件22所处高度处对应的筒状工件100内周壁与第二测距件22之间的间距。假设第二测距件22设于筒状工件100内部第二预设高度处，并位于筒状工件100的底部，相当于在第二预设高度处对应的筒状工件100的内周壁上不同位置取若干个检测点，需要说明的是，第二预设高度处对应的筒状工件100的内周壁为一个圆，若干个检测点沿该圆分布，利用第二测距件22测量该若干个点与第二测距件22之间的间距，得到若干个距离值，由于第二测距件22是以驱动单元的输出轴200的轴线为旋转中心沿第二支撑件21转动的，因此，若该若干个距离值的取值均相同，则说明筒状工件100的底部的轴线与驱动单元的输出轴200的轴线重合，不需要调整筒状工件100的位置。若该若干个距离值的取值不相同，则说明筒状工件100的底部的轴线与驱动单元的输出轴200的轴线不重合，可根据该若干距离值，调整筒状工件100的位置，并再次进行检测，直至筒状工件100的底部的轴线与驱动单元的输出轴200的轴线重合，同时筒状工件100的中部的轴线与驱动单元的输出轴200的轴线重合，即满足筒状工件100的装配要求。
70.在筒状工件100装配时，可利用第一测距单元1检测筒状工件100中部与驱动单元的输出轴200的同轴度误差，并利用第二测距单元2检测筒状工件100底部与驱动单元的输
出轴200的同轴度误差，进而对筒状工件100与驱动单元的输出轴200之间的相对位置进行调整，有利于保证筒状工件100的轴线与驱动单元的输出轴200的轴线重合，并避免筒状工件100倾斜，提高筒状工件100的装配精度，保证筒状工件100运行稳定，并有助于降低筒状工件100的维护成本，延长筒状工件100的使用寿命。
71.可选地，第一测距件12与第二测距件22均为激光测距仪。激光测距仪具有操作便捷，且测量精度高的优势，有利于提高筒状工件100的装配精度。
72.可选地，第一支撑件11包括第一支撑轴111，第一支撑轴111的轴线与驱动单元的输出轴200的轴线重合，第一测距件12转动套设于第一支撑轴111的外侧。第一支撑轴111采用精加工制成，且第一支撑轴111在固定时需要保证其轴线与驱动单元的输出轴200的轴线重合，进而使得第一测距件12绕着第一支撑轴111转动，就相当于绕着驱动单元的输出轴200的轴线转动。本实施例中，第一支撑轴111直接与驱动单元的输出轴200固定连接，不需要额外的支撑结构，且便于控制第一支撑轴111的轴线与驱动单元的输出轴200的轴线重合。
73.第二支撑件21包括第二支撑轴211，第二支撑轴211的轴线与驱动单元的输出轴200的轴线重合，第二测距件22转动套设于第二支撑轴211的外侧。第二支撑轴211采用精加工制成，且第二支撑轴211在固定时需要保证其轴线与驱动单元的输出轴200的轴线重合，进而使得第二测距件22绕着第二支撑轴211转动，就相当于绕着驱动单元的输出轴200的轴线转动。
74.由于驱动单元的输出轴200位于筒状工件100的中部，而第二支撑轴211设于筒状工件100的底部，为了便于控制第二支撑轴211的轴线与驱动单元的输出轴200的轴线重合，筒状工件装配用检测工装还包括定心组件3，定心组件3包括吊线31和配重件32，配重件32通过吊线31吊设于第一支撑件11的下方，且吊线31与第一支撑轴111的轴线重合。此时吊线31处于竖直状态，也即吊线31垂直于水平面。为了便于使吊线31与第一支撑轴111的轴线重合，第一支撑轴111设有第一中心孔，第一中心孔的内径等于吊线31的外径，吊线31的上端固设于第一中心孔内。第二支撑轴211设有第二中心孔，且第二中心孔的内径等于吊线31的外径，吊线31穿设于第二中心孔内。利用吊线31控制第二支撑轴211的轴线与驱动单元的输出轴200的轴线重合。
75.可选地，定心组件3还包括油桶33，油桶33内容纳有油液，配重件32位于油液中。由于油液具有一定的粘稠度，可利用油液对配重件32起到限位作用，进而使配重件32能始终拉紧吊线31，使吊线31保持竖直状态，避免风吹动吊线31，而影响检测精度。
76.为了便于调节第二支撑轴211的轴线与吊线31重合，筒状工件装配用检测工装还包括调平组件4，调平组件4包括基座41、固定底座42、调平锁紧件43和多个调平件44，第二支撑件21固设于基座41的顶面；基座41设于固定底座42；多个调平件44均穿设于固定底座42并与固定底座42螺接，多个调平件44的一端均能抵接于基座41的底部并能靠近或远离基座41移动，以使基座41的顶面平行于水平面；调平锁紧件43用于将基座41与固定底座42锁定或解锁。利用多个调平件44抵接于基座41底部的不同位置，可对基座41进行调平，此时调平锁紧件43处于解锁状态，使基座41的顶面平行于水平面，最后利用调平锁紧件43将基座41与固定底座42锁定即可，操作便捷。示例性地，调平锁紧件43为螺栓，螺栓穿过基座41后与固定底座42螺接，上紧螺栓即可将基座41与固定底座42锁定。
77.可选地，基座41的顶面设有水平检测件5，用于检测基座41的顶面是否水平。示例性地，水平检测件5为水平仪。本实施例中，水平仪设有多个，多个水平仪布设于基座41顶面的不同位置，以便准确检测基座41的顶面是否水平。
78.在本实施例中，吊线31与第二中心孔的轴线重合，就相当于吊线31穿过第二中心孔后仍然保持竖直状态，为了便于在装配时调节第二支撑轴211的位置，筒状工件装配用检测工装还包括多个调心组件6，多个调心组件6沿第二支撑件21的周向间隔设置；调心组件6包括支座61、调心件62和调心锁紧组件63，支座61固设于基座41的顶面；调心件62穿设于支座61并与支座61螺接，示例性地，调心件62为螺栓，调心件62的一端均能抵接于第二支撑件21的外周面并能沿靠近或远离第二支撑件21的方向移动，以推动第二支撑件21移动使第二支撑轴211的轴线与驱动单元的输出轴200的轴线重合；调心锁紧组件63用于将第二支撑件21与基座41锁定或解锁。
79.示例性地，调心锁紧组件63设有多个，多个调心锁紧组件63沿第二支撑件21的周向间隔设置，可使第二支撑件21固定牢固。具体地，调心锁紧组件63包括调心锁紧件和长孔，调心锁紧件为螺栓和螺母，长孔沿第二支撑轴211的径向开设于基座41上，螺栓依次穿过第二支撑件21及长孔后与螺母螺接，在调心件62推动第二支撑件21移动时，螺栓能沿长孔移动，当第二中心孔的轴线与吊线31重合时，即可上紧螺栓与螺母，将第二支撑件21固定在基座41上。
80.第一测距件12需要能绕第一支撑轴111旋转，且第一测距件12要始终保持水平状态，即第一测距件12需要测量第一测距件12与筒状工件100的内周壁之间的最小距离，为了实现该目的，第一测距单元1还包括第一安装板13、第一限位件14和第一锁紧件15，第一安装板13转动套设于第一支撑轴111的外侧；第一测距件12固设于第一安装板13；第一限位件14固设于第一支撑轴111并能抵接于第一安装板13的底部；第一锁紧件15套设于第一支撑轴111的外侧并与第一支撑轴111螺接，第一锁紧件15能抵接于第一安装板13的顶部，以限制第一安装板13沿第一支撑轴111的轴向移动，并使第一安装板13平行于水平面，需要说明的是，此时，第一安装板13依然能绕第一支撑轴111旋转。如此设置，不仅便于装卸第一测距件12，还能利用第一测距件12测量其与筒状工件100的内周壁之间的最小距离。
81.同理，第二测距单元2还包括第二安装板23、第二限位件24和第二锁紧件25，第二安装板23转动套设于第二支撑轴211的外侧；第二测距件22固设于第二安装板23；第二限位件24固设于第二支撑轴211并能抵接于第二安装板23的底部；第二锁紧件25套设于第二支撑轴211的外侧并与第二支撑轴211螺接，第二锁紧件25能抵接于第二安装板23的顶部，以限制第二安装板23沿第二支撑轴211的轴向移动，并使第二安装板23平行于水平面，需要说明的是，此时，第二安装板23依然能绕第二支撑轴211旋转。如此设置，不仅便于装卸第二测距件22，还能利用第二测距件22测量其与筒状工件100的内周壁之间的最小距离。
82.示例性地，第一锁紧件15与第二锁紧件25均为带制动螺丝的螺母，螺母上紧后，制动螺丝能抵接于第一支撑轴111及第二支撑轴211，可避免第一安装板13转动导致第一锁紧件15松动，并避免第二安装板23转动导致第二锁紧件25松动。
83.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行
了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。