CN104500413B - 一种潜液泵的轴向力测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种潜液泵的轴向力测量装置，包括支架系统、测量装置、力传导装置，支架系统包括吊架和底座，所述吊架的上端固定在潜液泵底座上、下端固定在底座上，所述力传导装置包括延长母轴、轴承座、推力球轴承，所述延长母轴的上端与潜液泵主轴连接，下端与推力球轴承的上环连接，推力球轴承的下环装在轴承座上；所述测量装置包括拉压力传感器、信号采集和显示模块，所述拉压力传感器设置在轴承座与吊架之间、且与信号采集和显示模块电联接。本发明不仅能够准确测得液下泵轴向力的实际值，而且不会破坏电机防水性、无需单独设计特殊结构测试用泵、不影响泵水力性能，且能够随泵长期运行，结构简单且使用寿命长，具有实用性。

Description

一种潜液泵的轴向力测量装置
技术领域
本发明涉及泵的测试技术领域，具体涉及一种用于潜液泵的轴向力测量装置。
背景技术
潜液泵作为一种被广泛运用的通用机械，在国民经济的各个部门都起着非常重要的作用，在泵运行过程中由于叶轮前、后盖板不对称、液体流经叶轮后流动方向变化、潜液泵立式布置时的转子重量、轴台、轴端等结构因素往往会产生轴向力，该力将拉动转子轴向移动，加快了轴承的磨损与老化，当轴向力较大时，甚至会使得旋转件与静止件相互摩擦，造成转子部分的严重磨损，产生较大的振动与噪声，影响了泵的安全运行。
潜液泵主要由水泵与潜水电机组成，现有的轴向力的估算公式得到的理论值与实际值存在较大差异，对于潜液泵，由于电机密封与水泵直联，传统的测量方法很难直接测量其轴向力，轴向力的不确定性直接影响轴承的选型，使得计算得到的轴承的理论寿命不够准确，在实际生产中由于轴承破坏造成的故障屡见不鲜，因此，很有必要针对潜液泵这一特定类型泵提出一种可行的轴向力测量装置。
经检索，目前尚无针对潜液泵轴向力测量的专利公布，仅有少数专利提出轴向力的各种平衡方法。《一种用于多级直联离心泵的轴向力测量装置》申请号：201320097795.3提出了一种用于多级直联离心泵的轴向力测量装置，但其主要针对普通直联离心泵，在电机轴后部设置了一测量装置测量轴向力，对潜液泵密封的潜水电机并不适用，无法测量潜液泵的轴向力，且拆除了电机冷却风扇，不适合长期运行。《离心泵轴向力测试方法的研究》(建筑机械2010年第23期)总结提出了多种直接间接的测量方法，但潜液泵电机密封，轴向空间小，不能安装相应的测量装置，且需对泵本身结构进行改造，影响了泵的性能。因此并不适用于潜液泵轴向力的测量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于测量潜液泵轴向力的测量装置，通过在潜液泵底座下方处安装测力装置，无需单独设计特殊结构的测试用泵，从而可以准确的直接测量潜液泵的轴向力，克服了现有的潜液泵轴向力测试的困难，为潜液泵中轴承的选型以及使用寿命的估算提供可靠的数据支持，使得潜液泵能够长期安全稳定运行，从而实现本发明的目的。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种潜液泵的轴向力测量装置，包括支架系统、测量装置、力传导装置，支架系统包括吊架和底座，所述吊架的上端固定在潜液泵底座上、下端固定在底座上，所述力传导装置包括延长母轴、轴承座、推力球轴承，所述延长母轴的上端与潜液泵主轴连接，下端与推力球轴承的上环连接，推力球轴承的下环装在轴承座上；所述测量装置包括拉压力传感器、信号采集和显示模块，所述拉压力传感器设置在轴承座与吊架之间、且与信号采集和显示模块电联接。
优选地，所述延长母轴的上端为螺母状、与潜液泵主轴之间通过螺纹连接；延长母轴的下端具有轴肩。
优选地，所述吊架为一底面中间位置开孔的圆盆型结构，所述圆盆型结构的开口处具有一法兰，延长母轴从底面上的孔中穿过。
优选地，所述拉压力传感器下端通过螺母与轴承座连接，上端通过螺母与吊架连接。
优选地，延长母轴与潜液泵主轴的同心度为0.01mm。
在本发明的中，因为整个轴向力测量装置安装在原潜液泵底座下方，所以当延长母轴穿过原潜液泵底座，而延长母轴径向尺寸又很小时，整个轴向力测量装置对潜液泵进水的影响便可忽略不计。本发明针对液下泵的特殊结构，直接在泵进口端安放测量装置，不仅能够准确测得液下泵轴向力的实际值，而且不会破坏电机防水性、无需单独设计特殊结构测试用泵、不影响泵水力性能，且能够随泵长期运行，结构简单且使用寿命长，具有很强的实用性。
附图说明
图1为本发明所述的潜液泵的轴向力测量装置在测量潜液泵的轴向力时的结构示意图。
图2为本发明所述的延长母轴结构图。
图3为本发明所述吊架结构图。
图4为本发明所述的轴承座结构图。
图中：1：潜水电机，2：轴承和机械密封座，3：泵体，4：潜水泵底座，5：轴向力测量装置，1-1：潜液泵主轴，5-1：延长母轴，5-2：吊架，5-3：底座，5-4：拉压力传感器，5-5：轴承座，5-6：推力球轴承，5-7：信号采集和显示模块。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1所示，本发明所述的一种用于潜液泵的轴向力测量装置5设于潜液泵底座4的下方，该潜液泵从上往下依次为潜水电机1、轴承和机械密封座2、泵体3、泵体底座4。
所述潜液泵的轴向力测量装置5，包括支架系统、测量装置、力传导装置，支架系统包括吊架5-2和底座5-3，所述吊架5-2的上端固定在潜液泵底座4上、下端固定在底座5-3上，所述力传导装置包括延长母轴5-1、轴承座5-5、推力球轴承5-6，所述延长母轴5-1的上端与潜液泵主轴连接，下端与推力球轴承5-6的上环连接，推力球轴承5-6的下环装在轴承座5-5上。所述测量装置包括拉压力传感器5-4、信号采集和显示模块，所述拉压力传感器5-4设置在轴承座5-5与吊架5-2之间、且与信号采集和显示模块电联接。
具体地，所述延长母轴5-1的上端为螺母状、下端具有轴肩。在装配时，取下潜液泵主轴上的叶轮螺母，延长母轴5-1的上端螺母状结构通过螺纹装在潜液泵主轴上，紧固叶轮并延长泵轴。延长母轴5-1与潜液泵主轴的同心度为0.01mm。延长泵轴5-1下端的轴肩用于与承受轴向力的推力球轴承5-6上环过度配合，配合公差为K6/h5。
所述吊架5-2为一底面中间位置开孔的圆盆型结构，所述圆盆型结构的开口处具有一法兰，延长母轴5-1从底面上的孔中穿过。吊架5-2与潜液泵底座4配合，配合面为精加工配合，配合面粗糙度要求为3.2。轴承座5-5中间沉孔与推力球轴承5-6下环为过度配合，配合公差为H6/m5。拉压力传感器5-4在圆周上均布；所述吊架5-2底面还设有用于安装拉压力传感器5-4的螺纹孔。拉压力传感器5-4的上测杆通过螺母与吊架5-2连接。轴承座5-5上端设有一法兰面，所述拉压力传感器5-4下测杆通过螺母与轴承座5-5上端的法兰面连接。
所述吊架5-2与轴承座5-5均采用普通碳钢制成，延长泵轴采用45号钢制成，所有部件表面须做相应的防锈处理。
另外，在本发明中的拉压力传感器5-4为防水型传感器，可在水介质里连续测量。拉压力传感器5-4的各信号线整齐的绑扎在离转子较远的固定部件上后连接至信号采集和显示模块5-7。
本发明在原有潜液泵基础上进行改造，更换原叶轮螺母为延长母轴5-1；原潜液泵底座4下方安装吊架5-2，在吊架5-2下方利用3个均布的拉压力传感器5-4悬挂轴承座5-5。在潜液泵工作时，泵轴1-1的轴向力通过延长母轴5-1传递给推力球轴承5-6再传递给轴承座5-5，由于拉压力传感器5-4上端与吊架5-2相固定且下端与轴承座5-5连接，则轴承座5-5所受到的轴向力可直接均匀的传递给各个拉压力传感器5-4，拉压力传感器5-4受力产生一定的伸长量从而测得潜液泵的轴向力。
特别注意的是，泵在未启动前，即无轴向力产生时，拉压力传感器5-4受到的力为用于连接拉压力传感器5-4与轴承座5-5的螺母、轴承座5-5、推力球轴承5-6下环及滚子的重力，因此测量前应先对连接拉压力传感器5-4的显示仪表进行调零与标定。
在本发明中，所测量的潜水泵的最大理论轴向力F1应小于拉压力传感器5-4的最大测量值F2/n，n为传感器个数；同时F1应小于推力球轴承5-6所能承受的的最大轴向力。
本发明针对液下泵的特殊结构，直接在泵底座下方安放测量装置，不仅能够准确测得液下泵轴向力的实际值，而且不会破坏电机防水性、无需单独设计特殊结构测试用泵、不影响泵水力性能，且能够随泵长期运行，结构简单、运行稳定且使用寿命长，因此具有很强的实用性。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种潜液泵的轴向力测量装置，其特征在于，包括支架系统、测量装置、力传导装置，支架系统包括吊架(5-2)和底座(5-3)，所述吊架(5-2)的上端固定在潜液泵底座(4)上、下端固定在底座(5-3)上，所述力传导装置包括延长母轴(5-1)、轴承座(5-5)、推力球轴承(5-6)，所述延长母轴(5-1)的上端与潜液泵主轴(1-1)连接，下端与推力球轴承(5-6)的上环连接，推力球轴承(5-6)的下环装在轴承座(5-5)上；所述测量装置包括拉压力传感器(5-4)、信号采集和显示模块，所述拉压力传感器(5-4)设置在轴承座(5-5)与吊架(5-2)之间、且与信号采集和显示模块(5-7)电联接。
2.根据权利要求1所述的轴向力测量装置，其特征在于，所述延长母轴(5-1)的上端为螺母状、与潜液泵主轴(1-1)之间通过螺纹连接；延长母轴(5-1)的下端具有轴肩。
3.根据权利要求1所述的轴向力测量装置，其特征在于，所述吊架(5-2)为一底面中间位置开孔的圆盆型结构，所述圆盆型结构的开口处具有一法兰，延长母轴(5-1)从底面上的孔中穿过。
4.根据权利要求1所述的轴向力测量装置，其特征在于，所述拉压力传感器(5-4)下端通过螺母与轴承座(5-5)连接，上端通过螺母与吊架(5-2)连接。
5.根据权利要求1所述的轴向力测量装置，其特征在于，延长母轴(5-1)与潜液泵主轴(1-1)的同心度为0.01mm。
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