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軸向力的測試

　　現(xiàn)有的軸向力預(yù)測方法一般分為試驗測量采用經(jīng)驗公式計算兩種， 水泵廠很多由經(jīng)驗法和理論計算法所得出的軸向力精度及適用性較差，對于重要用途的離心泵需要進(jìn)行軸向力的實際測量，以保證正確設(shè)計軸向力平衡裝置，選用合適的軸向推力軸承，防止軸向力平衡裝置或軸承破壞引發(fā)的失效等故障。同時，通過測試還可以獲取準(zhǔn)確的軸向力數(shù)值，用來校正和修改經(jīng)驗計算公式及理論計算模型。綜合國內(nèi)外多種軸向力測試方法，可分為以下幾類：

　　1、安裝拉壓力傳感器

　　2010年，俄羅斯學(xué)者提出在測試軸向力時，可以將該測力儀安裝在泵轉(zhuǎn)子末端，直接測量軸向力，利用彈性元件及應(yīng)變片產(chǎn)生的形變進(jìn)行測量，其測試方法如下圖所示。該方法結(jié)構(gòu)簡單，易于安裝，但體積較大，不適合內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊的水泵裝置。

　　2、液壓測力機(jī)構(gòu)

　　利用液壓測力機(jī)構(gòu)測試單級離心泵軸向力的裝置,如圖2所示，該裝置由軸向力輸出、軸向力輸入、軸向力數(shù)值顯示和砝碼測力機(jī)構(gòu)四部分組成。其基本原理是泵運(yùn)行時，泵軸在軸向力與靜態(tài)液壓測力機(jī)構(gòu)給予的相反方向力軸向力的作用下，達(dá)到軸向平衡，不產(chǎn)生軸向位移。由于該裝置能夠自動消除滑動摩擦力和靜摩擦力的干擾，所以液壓測力機(jī)構(gòu)給予泵軸的反向軸向力正好等于泵腔內(nèi)運(yùn)動流體給予葉輪的軸向力。讀出兩個顯示裝置的壓力差，就能得到軸向力的大小.還可以用靜態(tài)液壓測力機(jī)構(gòu)和砝碼測力機(jī)構(gòu)互相配合測出軸向力，對比兩套測力裝置的測試結(jié)果。該方法可以在一種工況下用兩種方法同時測量，從而具有自校功能，準(zhǔn)確性高，讀取數(shù)據(jù)方便快捷，但裝置體積較大，裝配復(fù)雜。

　　3、直接粘貼應(yīng)變片

　　在結(jié)構(gòu)緊湊的泵上，由于軸向空間被機(jī)械密封占據(jù)，沒有足夠的空間給予安裝測量裝置，難以測定軸向力。用“多點(diǎn)應(yīng)力法”測量多級離心泵軸向力和徑向力，該方法是根據(jù)多級離心泵的受力特點(diǎn)，對離心泵后端軸承的支架進(jìn)行測量，該支架的形狀通常都為一定厚度的準(zhǔn)半圓柱殼體，選取適當(dāng)?shù)慕孛嬲迟N應(yīng)變片，讀取測試值后，再計算軸承支架的慣性矩、金屬截面積形心位置等幾何特性，通過軸向力計算公式求得軸向力。該方法所占空間小，但計算復(fù)雜。

　　4、測力彈性元件

　　測量燃?xì)廨唹簹鈾C(jī)轉(zhuǎn)子軸向力的傳感器，當(dāng)轉(zhuǎn)子軸承腔內(nèi)有一定的安裝空間時，可以考慮在軸承的兩側(cè)安裝傳感器彈性元件，彈性元件設(shè)計為圓環(huán)形，其幾何尺寸近似于轉(zhuǎn)子推力軸承的外環(huán)的尺寸，分別將圓環(huán)形傳感器安裝在軸承的兩端面，直接感受軸承外環(huán)軸向力。該方法結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，實時性好，但測量結(jié)果易受到環(huán)境干擾。

　　5、彈簧秤測量裝置

　　以彈簧秤為測力核心，軸承座與定子固定，軸承套與右軸承座為間隙配合，安裝在軸承套內(nèi)的零件可隨轉(zhuǎn)子一起作軸向位移，壓蓋與測力拉桿連接，利用杠桿原理，通過彈簧枰進(jìn)行軸向力測量。當(dāng) 水泵運(yùn)轉(zhuǎn)時，葉輪轉(zhuǎn)子體在軸向力的作用下偏向一端，用外力拉動轉(zhuǎn)子居中，此拉力與軸向力相等，測力機(jī)構(gòu)測得的拉力即為軸向力。該方法原理簡單易懂，但測試精度不高，數(shù)據(jù)不能即時與微機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相連接，不能實現(xiàn)實時的數(shù)據(jù)采集。

　　6、電渦流效應(yīng)測量裝置

　　可以使用電渦流式測力儀來測量主軸回轉(zhuǎn)精度，當(dāng)被測對象的尺寸、位移等參數(shù)發(fā)生改變時，會引起測力儀感應(yīng)線圈電感、阻抗等特性發(fā)生變化，并具備特定對應(yīng)關(guān)系。如果上述參數(shù)中的某一個發(fā)生改變，即可用來實現(xiàn)各類測試。測量時，在主軸的軸線平行方向安裝這個電渦流式測力儀，當(dāng)有軸向力產(chǎn)生時，主軸產(chǎn)生位移，使主軸末端與渦流式測力儀線圈之間的距離發(fā)生變化，與側(cè)向測力伩配合，將位移量轉(zhuǎn)化為電信號，經(jīng)放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)化等處理轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，再經(jīng)計算機(jī)處理即可得到使主軸產(chǎn)生此位移量的軸向力大小，該方法可結(jié)合計算機(jī)處理數(shù)據(jù)，實時性好，抗干擾能力強(qiáng)，但不適于內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊的機(jī)械裝置。除了以上介紹的方式外， 水泵廠還有利用即應(yīng)變計填埋法，軸向電磁力，等離子電弧力等方法測量軸向力。

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