CN103148761A - 冲击式水轮机转轮和喷嘴相对位置测量结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种冲击式水轮机转轮和喷嘴相对位置测量结构，通过在轴承和喷嘴上加装辅助装置，用水平百分表读取喷嘴中心竖直平面相对于转轮中心线的偏差值，用竖直百分表读取喷嘴中心水平面相对于转轮中心线的偏差值，通过几何计算，准确的求得了相对空间位置。采用本发明所述的测量结构，可以准确的测量转轮与喷嘴的相对空间位置，降低了操作难度，提高了测量的精度、重复性和可靠性。

Description

冲击式水轮机转轮和喷嘴相对位置测量结构
技术领域：本发明涉及一种冲击式水轮机转轮和喷嘴相对位置测量结构
背景技术：冲击式水轮机转轮、喷嘴空间位置的测量是保证装置安装精度的基础。而针对冲击式转轮和喷嘴处于相对独立的空间位置的结构特点，很难准确的测量两者的相对空间位置。目前，测量转轮、喷嘴的空间位置多采用不同的测量基准，即将转轮和喷嘴看成两个独立的部件，这种方法无法避免由于基准不同而产生的结果偏差。针对U型管等测量装置，虽将转轮和喷嘴视为相关部件，但会由于观测者经验、技术水平等的不同导致测量结果的不同，更不能实现测量结果的可视化，不能直接读出具体偏差数值。因此，目前所采用的方法无法避免测量结果误差大、精度低、重复性差等缺点。所以，迫切需要一种针对冲击式模型装置转轮、喷嘴空间位置的有效测量结构，来解决相关部件的空间位置测量问题，提高测量精度，提高测量重复性。
发明内容：本发明的目的是公开一种高精度的冲击式水轮机转轮、喷嘴相对空间位置测量结构。本发明的技术方案为：一种冲击式水轮机转轮和喷嘴相对位置测量结构。轴承（4）保持竖直，冲击式转轮安装在轴承（4）上，转轮中心平面高于轴承（4）轴头平面的竖直距离为m（m表示转轮中心平面高于轴承4轴头平面的竖直距离，单位毫米），轴承外套（5）用螺钉（6）固定在轴承（4）上，测量杆（7）穿过轴承外套（5），用锁紧螺钉（8）固定，竖直百分表（14）用螺钉（13）固定在测量杆（7）上，水平百分表（12）通过螺钉（11）与滑块（9）固定，喷嘴延伸杆（2）用螺钉（3）把合在喷嘴（1）上，调整滑块（9）和测量杆（7）水平使水平百分表（12）读数最大，记录水平百分表（12）的读数a1（a1表示水平百分表12在测量位置的读数，单位毫米）、竖直百分表14的读数a2（a2表示竖直百分表14在测量位置的读数，单位毫米），用游标卡尺测量测量杆（7）与轴承外套（5）距离c（c表示游标卡尺测量尺寸，单位毫米），转动测量杆（7）到适当位置，用标准量块测量（15）压紧测量杆（7）顶端平面并保持其水平，读取竖直百分表（14）的读数b2（b2表示竖直百分表14在校正位置的读数，单位毫米），转动测量杆（7）到适当位置后，用标准量块测量（16）压紧滑块（9）侧壁平面并保持竖直，读取竖直百分表（14）的读数b1（b1表示水平百分表12在校正位置的读数，单位毫米），喷嘴中心线水平面与转轮中心水平面间的距离L1（L1表示喷嘴中心线水平面与转轮中心水平面间的距离）可以通过以下方程求得：
L1=f+h+b2-a2-k-m
喷嘴中心线竖直平面与转轮轴线间的距离L2（L2表示喷嘴中心线竖直平面与转轮轴线间的距离）可以通过以下方程求得：
L2=c-e+d+b1-a1
式中：
f表示滑块（9）的高度，单位毫米；
h表示测量杆（7）顶端平面到测量杆中心线的距离，单位毫米；
b2表示竖直百分表（14）在校正位置的读数，单位毫米；
a2表示竖直百分表（14）在测量位置的读数，单位毫米;
k表示轴承（4）轴头平面与测量杆（7）中心线的距离，单位毫米；
m表示转轮中心平面高于轴承（4）轴头平面的竖直距离，单位毫米；
c表示游标卡尺测量尺寸，单位毫米;
e表示轴承外套（5）外直径的一半，单位毫米；
d表示滑块（9）宽度的一半，单位毫米；
b1表示水平百分表（12）在校正位置的读数，单位毫米；
a1表示水平百分表（12）在测量位置的读数，单位毫米。
本发明工作原理：由于喷嘴（1）与轴承（4）处于独立的空间位置，当对两者的相对竖直距离和水平径向距离进行测量，需在喷嘴（1）与轴承（4）上分别安装辅助测量装置，通过竖直百分表（14）和水平百分表（12）读取辅助装置间的偏差值。已知辅助装置的相关尺寸，通过标准测量块（16）、（15）测量竖直百分表（14）和水平百分表（12）与基准面间的距离。据此，通过几何计算可以求得喷嘴中心线水平面与转轮中心水平面间的距离L1（L1表示喷嘴中心线水平面与转轮中心水平面间的距离）与喷嘴中心线竖直平面与转轮轴线间的距离L2（L2表示喷嘴中心线竖直平面与转轮轴线间的距离）。
本发明的有益技术效果是：
1.实现了转轮和喷嘴的相关测量：将转轮和喷嘴视为相关部件，不再单独的对两者进行测量，避免了不同基准产生的误差。
2.彻底消除了人为因素对测量结果的影响：测量人员只需按照操作步骤安装本装置，根据百分表读数，调节装置安装位置，因此不会因为技术水平的差异和经验的多少，导致测量结果的偏差，提高了测量结果的重复性。
3.实现测试结果的可视化：通过安装在测量杆、滑块上的竖直百分表和水平百分表直接读取转轮和喷嘴在竖直方向和水平方向上的距离，实现了测量结果可视化。
4.提高测量结果的精度：本测量方法中的变量（公式中的未知数），均为专门量具所测量的结果，即转轮和喷嘴的位置精度完全取决于专业量具的测量精度。如使用百分表和游标卡尺测量，可将位置精度控制在0.02mm以内；而未采用本方法测量，由于技术水平、观测角度、基准不统一及其它量具本身精度限制等因素影响，测量精度在0.1-0.2mm。所以采用本装置测量，可以提高测量结果的精度。
针对不同直径的转轮，通过调节测量杆的伸长量和喷嘴连杆上滑块的位置来测量转轮与喷嘴的相对位置。水平百分表用于读取喷嘴中心竖直平面相对于转轮中心线的偏差值，竖直百分表用于读取喷嘴中心水平面相对于转轮中心线的偏差值。本发明具有测量精度高、测量重复性好的特点，可极大地提高冲击式模型装置转轮、喷嘴空间位置测量的可靠性。
附图说明
图1本发明的结构剖视图
图2本发明的结构俯视图
图3水平百分表校正图
图4竖直百分表校正图
具体实施方式
如图1所示，一种高精度的冲击式水轮机转轮和喷嘴相对位置测量结构，轴承4保持竖直，冲击式转轮安装在轴承4上，转轮中心平面高于轴承4轴头平面的竖直距离为m（m表示转轮中心平面高于轴承4轴头平面的竖直距离，单位毫米）。如图1、2所示，轴承外套5用螺钉6固定在轴承4上，测量杆7穿过轴承外套5，用锁紧螺钉8固定，竖直百分表14用螺钉13固定在测量杆7上。水平百分表12通过螺钉11与滑块9固定，喷嘴延伸杆2用螺钉3把合在喷嘴1上，调整滑块9和测量杆7水平并到适当位置使水平百分表12读数最大，记录水平百分表12的读数a1（a1表示水平百分表12在测量位置的读数，单位毫米）、竖直百分表14的读数a2（a2表示竖直百分表14在测量位置的读数，单位毫米）。用游标卡尺测量测量杆（7）与轴承外套（5）距离c（c表示游标卡尺测量尺寸，单位毫米）。如图4所示，转动测量杆7到适当位置，用标准量块测量15压紧测量杆7顶端平面并保持其水平，读取竖直百分表14的读数b2（b2表示竖直百分表14在校正位置的读数，单位毫米）。如图3所示，转动测量杆7到适当位置后，用标准量块测量16压紧滑块9侧壁平面并保持竖直，读取竖直百分表14的读数b1（b1表示水平百分表12在校正位置的读数，单位毫米）。
如图所示，喷嘴中心线水平面与转轮中心水平面间的距离L1（L1表示喷嘴中心线水平面与转轮中心水平面间的距离）可以通过以下方程求得：
L1=f+h+b2-a2-k-m
喷嘴中心线竖直平面与转轮轴线间的距离L2（L2表示喷嘴中心线竖直平面与转轮轴线间的距离）可以通过以下方程求得：
L2=c-e+d+b1-a1
式中：
f表示滑块9的高度，单位毫米；
h表示测量杆7顶端平面到测量杆中心线的距离，单位毫米；
b2表示竖直百分表14在校正位置的读数，单位毫米；
a2表示竖直百分表14在测量位置的读数，单位毫米;
k表示轴承4轴头平面与测量杆7中心线的距离，单位毫米；
m表示转轮中心平面高于轴承4轴头平面的竖直距离，单位毫米；
c表示游标卡尺测量尺寸，单位毫米;
e表示轴承外套5外直径的一半，单位毫米；
d表示滑块9宽度的一半，单位毫米；
b1表示水平百分表12在校正位置的读数，单位毫米；
a1表示水平百分表12在测量位置的读数，单位毫米。
上述公式仅有喷嘴中心线水平面与转轮中心水平面间的距离L1（L1表示喷嘴中心线水平面与转轮中心水平面间的距离）与喷嘴中心线竖直平面与转轮轴线间的距离L2（L2表示喷嘴中心线竖直平面与转轮轴线间的距离）为未知数，其他均为已知量。通过计算可以准确地计算出喷嘴中心线水平面与转轮中心水平面间的距离L1（L1表示喷嘴中心线水平面与转轮中心水平面间的距离）与喷嘴中心线竖直平面与转轮轴线间的距离L2（L2表示喷嘴中心线竖直平面与转轮轴线间的距离）。

Claims (1)

1.一种冲击式水轮机转轮和喷嘴相对位置测量结构，其特征在于：轴承（4）保持竖直，冲击式转轮安装在轴承（4）上，转轮中心平面高于轴承（4）轴头平面的竖直距离为m（m表示转轮中心平面高于轴承4轴头平面的竖直距离，单位毫米），轴承外套（5）用螺钉（6）固定在轴承（4）上，测量杆（7）穿过轴承外套（5），用锁紧螺钉（8）固定，竖直百分表（14）用螺钉（13）固定在测量杆（7）上，水平百分表（12）通过螺钉（11）与滑块（9）固定，喷嘴延伸杆（2）用螺钉（3）把合在喷嘴（1）上，调整滑块（9）和测量杆（7）水平使水平百分表（12）读数最大，记录水平百分表（12）的读数a1（a1表示水平百分表12在测量位置的读数，单位毫米）、竖直百分表14的读数a2（a2表示竖直百分表14在测量位置的读数，单位毫米），用游标卡尺测量测量杆（7）与轴承外套（5）距离c（c表示游标卡尺测量尺寸，单位毫米），转动测量杆（7）到适当位置，用标准量块测量（15）压紧测量杆（7）顶端平面并保持其水平，读取竖直百分表（14）的读数b2（b2表示竖直百分表14在校正位置的读数，单位毫米），转动测量杆（7）到适当位置后，用标准量块测量（16）压紧滑块（9）侧壁平面并保持竖直，读取竖直百分表（14）的读数b1（b1表示水平百分表12在校正位置的读数，单位毫米），喷嘴中心线水平面与转轮中心水平面间的距离L1（L1表示喷嘴中心线水平面与转轮中心水平面间的距离）可以通过以下方程求得：
L1=f+h+b2-a2-k-m
喷嘴中心线竖直平面与转轮轴线间的距离L2（L2表示喷嘴中心线竖直平面与转轮轴线间的距离）可以通过以下方程求得：
L2=c-e+d+b1-a1
式中：
f表示滑块9的高度，单位毫米；
h表示测量杆7顶端平面到测量杆中心线的距离，单位毫米；
b2表示竖直百分表14在校正位置的读数，单位毫米；
a2表示竖直百分表14在测量位置的读数，单位毫米;
k表示轴承4轴头平面与测量杆7中心线的距离，单位毫米；
m表示转轮中心平面高于轴承4轴头平面的竖直距离，单位毫米；
c表示游标卡尺测量尺寸，单位毫米;
e表示轴承外套5外直径的一半，单位毫米；
d表示滑块9宽度的一半，单位毫米；
b1表示水平百分表12在校正位置的读数，单位毫米；
a1表示水平百分表12在测量位置的读数，单位毫米。
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