CN106441799A - 一种用于水力机械模型试验的台架 - Google Patents

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Abstract

一种用于水力机械模型试验的台架，满足不同种类、不同结构、不同功能的水力模型试验机组的试验要求，具有高精度、高稳定性、多功能、灵活安装，便于使用特点；包括固定与支撑支架、机架层支架、静压轴承支座、升降组建、机组支架、混凝土预埋基础6部分组成。其中应用丝杠、滑轨结构实现了三维方向可大距离、无极精准调整尺寸，精度为1cm，其中在竖直方向可大距离调整0‑1m,从而满足各种模型机组的进出水口位置与上下游水箱的连接要求，支持安装静压轴承，降低模型机组轴承及机械密封的摩擦对模型机组力矩的测量值的影响，提高力矩测量灵敏度，进而提高水力机械模型试验台的精度，有足够强度及负载，台架可安装测功电机、吊装模型机组总计负载0‑3吨，并保证试验过程中振动不传递到整个试验台，保证模型试验的安全稳定、重复性好。

Description

一种用于水力机械模型试验的台架
技术领域
本发明属于水力机械试验技术领域，特别涉及一种适用于水力机械模型试验的台架。
背景技术
水力机械的模型水力性能试验是正确设计水力机械的一个极为重要手段，它能提供水力机械的全面特性资料，水力机械模型试验为当前水力机组性能验收的主要方法，水力机械模型试验台在水力机械行业发展起着十分重要的作用，它是水力机械机组性能优化重要设备。高精度、高稳定性的水力机械模型试验台是大型水力机械制造、研发企业或教学、科研单位必备的基础。
水力机械用途广泛，因此其种类、结构、功能多种多样、其模型试验要求也各不相同。模型机组为水力机械模型试验台的核心部件，是试验台量测的主要对象，模型机组包括但不限于：不同结构的水轮机组(例如：混流式、轴流式、贯流式等)；不同结构的叶片式水泵(例如：离心式、轴流式、混流式、贯流式等)；水泵水轮机；水力机械过渡过程试验模型；水工建筑物模型、水力学模型、流量计标定系统等。因此在水力模型试验时，满足不同种类、不同结构、不同功能的水力模型试验机组的试验要求，大负载、高精度的吊装水力模型机组用台架是核心关键设备。
目前国内外已建成水力模型试验台数十个，吊装水力模型机组用台架各有不足。例如:水力模型机组相对位置固定、试验调整能力不足，以单点调节为主；功能覆盖机型有限，可拓展性不强；不支持安装静压轴承,降低力矩测量灵敏度；强度及负载不足，导致试验过程振动传递到整个试验台等。
综上所述，我们需要一种大负载、多功能三维无极可调的水力机械模型试验的台架，满足不同种类、不同结构、不同功能的水力模型试验机组的试验要求，使其具有高精度、高稳定性、多功能、灵活安装，便于使用特点。
发明内容
本发明的目的是设计一种用于水力机械模型试验的台架，满足：(1)三维方向无极调整尺寸，从而满足各种模型机组的进出水口位置与上下游水箱的连接要求，灵活安装，便于使用；(2)支持安装静压轴承，降低模型机组轴承及机械密封的摩擦对模型机组力矩的测量值的影响，提高力矩测量灵敏度，进而提高水力机械模型试验台的精度；(3)具有足够强度及负载，台架可安装测功电机、吊装模型机组，并保证试验过程中振动不传递到整个试验台，这也是模型试验的安全稳定、重复性好的重要基础。为满足上述技术要求，本发明的技术方案如下：
一种用于水力机械模型试验的台架，所述台架包括固定与支撑支架、机架层支架、静压轴承支座、升降组件、机组支架、混凝土预埋基础；
所述固定与支撑支架由4根不锈钢立柱，台架层圈梁、台架层花纹钢板、立柱台架层卡环、立柱根部卡环组成，其中：立柱根部卡环通过螺栓螺母结构锁死于不绣钢立柱根部，立柱根部卡环与水力模型试验台混凝土预埋基础焊接相连，立柱台架层卡环通过螺栓螺母结构锁死于不锈钢立柱顶端，台架层圈梁置于立柱台架层卡环上，并通过螺栓螺母结构固定，台架层花纹钢板焊接于台架层圈梁上；
所述机架层支架由立柱机架层卡环、内横梁连臂、外横梁连臂、2根机架层圈梁、2根机架层护梁组成，其中：立柱机架层卡环通过螺栓螺母结构与不锈钢立柱紧固，但不锁死，内横梁连臂外横梁连臂置于立柱机架层卡环上，并通过螺栓螺母结构固定，机架层圈梁由内横梁连臂与外横梁连臂夹紧，通过螺栓螺母固定，护梁通过螺栓螺母结构与内横梁连臂，外横梁连臂相连；
所述静压轴承支座由下底板、上支板、中间支撑架、刀架轴承组成，其中：下底板与机架层圈梁相连，并通过螺栓固定，上支板、中间支撑架用于支撑静压轴承与测功机，刀架轴承结构与台架层圈梁相连，用于连接静压轴承用测量砝码；
所述升降组件由蜗轮、蜗杆组成，蜗轮配有手柄或者电机，其中蜗轮固定安装于台架层圈梁上，蜗杆与机架层圈梁通过螺纹相连；
所述机组机架由上法兰、下法兰、筒体组成，其中上法兰与静压轴承支座下底板用螺栓螺母结构连接，下法兰与模型机组用螺栓螺母结构连接，筒体与上法兰、下法兰通过焊接连接，模型机组与静压轴承、测功机通过联轴器连接。
所述台架在竖直方向，松开立柱机架层卡环后，升降组件通过蜗轮蜗杆结构精准调整模型机组上下高度，静压轴承支座下底板与机架层圈梁连接处，机架层圈梁具有前后方向滑轨，并设有刻度，静压轴承支座下底板具有左右方向滑轨，并设有刻度，松开机架层圈梁与静压轴承支座下底板连接螺栓，静压轴承支座可前后、左右精准移动，进而调整模型机组前后，左右位置，并最终实现吊装模型机组的三维移动。
所述机组机架可根据模型机组形式进行更换。
所述台架层圈梁、机架层圈梁、机架层护梁具有较高强度，承担较高负载，在模型机组安装时可作为吊装悬架。
所述台架层圈梁、机架层圈梁、静压轴承支座中间支撑架都在侧壁处开空，用于试验吊装测量设备。
所述混凝土预埋基础在不锈钢立柱正对下方预埋铁块，用以连接固定与支撑支架，保证试验过程中振动不传递到整个试验台，在机组机架下方预埋具有前后、左右双向可调的铸铁平台。
所述台架前后方向、左右方向为对称结构。
本发明优点及积极效果是：
(1)应用丝杠、滑轨结构实现了三维方向可大距离、无极精准调整尺寸，精度为1cm，其中在竖直方向可大距离调整0-1m,从而满足各种模型机组的进出水口位置与上下游水箱的连接要求；(2)支持安装静压轴承，降低模型机组轴承及机械密封的摩擦对模型机组力矩的测量值的影响，提高力矩测量灵敏度，进而提高水力机械模型试验台的精度；(3)具有足够强度及负载，台架可安装测功电机、吊装模型机组总计负载0-3吨，并保证试验过程中振动不传递到整个试验台，保证模型试验的安全稳定、重复性好。
附图说明
图1模型机组台架三维总装图。
图2静压轴承支座三维图
图3机组机架剖视图
具体实施方式
下面结合附图1-3对本发明的原理和具体实施作进一步的说明。
一种用于水力机械模型试验的台架，台架包括固定与支撑支架、机架层支架、静压轴承支座、升降组件、机组支架、混凝土预埋基础6部分组成。
固定与支撑支架由4根不锈钢立柱9，台架层圈梁1、台架层花纹钢板2、立柱台架层卡环11、立柱根部卡环8组成。其中立柱根部卡环8通过螺栓螺母结构锁死于不绣钢立柱根部，立柱根部卡环8与混凝土预埋基础焊接相连；立柱台架层卡环11通过螺栓螺母结构锁死于不锈钢立柱顶端，台架层圈梁1置于立柱台架层卡环11上，并通过螺栓螺母结构固定；台架层花纹钢板2焊接于台架层圈梁1上，便于操作人员行动、操作台架。
机架层支架由立柱机架层卡环10、内横梁连臂3、外横梁连臂5、2根机架层圈梁7、2根机架层护梁4组成。其中立柱机架层卡环10通过螺栓螺母结构与不锈钢立柱紧固，但不锁死，内横梁连臂3与外横梁连臂5置于立柱机架层卡环10上，并通过螺栓螺母结构固定，机架层圈梁7由内横梁连臂3与外横梁连臂5夹紧，通过螺栓螺母固定；护梁4通过螺栓螺母结构与内横梁连臂3，外横梁连臂5相连，加强机架层支架强度。
静压轴承支座由下底板15、上支板14、中间支撑架17、刀架轴承18组成。其中下底板15与机架层圈梁7相连，并通过螺栓固定；上支板14、中间支撑架17用于支撑静压轴承与测功机；刀架轴承18与台架层圈梁1相连，用于连接静压轴承用测量砝码，以此满足安装静压轴承的需要，降低模型机组轴承及机械密封的摩擦对模型机组力矩的测量值的影响，提高力矩测量灵敏度，进而提高水力模型试验台的精度。
升降组件由蜗轮12-1、蜗杆12-2组合结构，蜗轮处12-1配有手柄(或电机)13，其中蜗轮12-1固定安装于台架层圈梁1，蜗杆12-2与机架层圈梁7通过螺纹相连。
机组机架6由上法兰19、下法兰20、筒体21组成，其中上法兰19与静压轴承支座下底板15应用螺栓螺母结构连接，下法兰20与模型机组应用螺栓螺母结构，筒体21与上法兰19、下法兰20通过焊接连接，模型机组与静压轴承、测功机通过联轴器连接。
水力机械模型试验的台架在竖直方向，松开立柱机架层卡环10后，升降组件通过蜗轮12-1，蜗杆12-2、手柄(或电机)13精准调整机架层圈梁7的上下位置，精度为1cm，进而调整模型机组上下高度，调节范围为0-1m；静压轴承支座下底板15与机架层圈梁7连接处，机架层圈梁7具有前后方向滑轨，并设有刻度、静压轴承支座下底板15具有左右方向滑轨，并设有刻度，松开机架层圈梁7与静压轴承支座下底板15连接螺栓16，静压轴承支座可在机架层支架前后、左右精准移动，精度为1cm，调节范围0-1m，进而调整模型机组前后，左右位置，并最终实现吊装模型机组的三维移动，以此满足各种模型机组的进出水口位置与上下游水箱的连接要求。
机组机架6可根据模型机组形式进行更换。
台架层圈梁1、机架层圈梁7、机架层护梁4具有较高强度，承担较高负载，台架可安装测功电机，吊装模型机组总计负载0-3吨，同时在模型机组安装时可作为吊装支架。
机架层圈梁7、静压轴承支座中间支撑架17都在侧壁处开空，用于试验吊装测量设备；
混凝土预埋基础在不锈钢立柱9正对下方预埋铁块，用以连接固定与支撑支架，保证试验过程中振动不传递到整个试验台，在机组机架6下方预埋具有前后、左右双向可调的铸铁平台。
台架前后方向、左右方向为对称结构。
综上所述本，发明优点及积极效果是：
(1)应用丝杠、滑轨结构实现了三维方向可大距离、无极精准调整尺寸，精度为1cm，其中在竖直方向可大距离调整0-1m,从而满足各种模型机组的进出水口位置与上下游水箱的连接要求；(2)支持安装静压轴承，降低模型机组轴承及机械密封的摩擦对模型机组力矩的测量值的影响，提高力矩测量灵敏度，进而提高水力机械模型试验台的精度；(3)具有足够强度及负载，台架可安装测功电机、吊装模型机组总计负载0-3吨，并保证试验过程中振动不传递到整个试验台，保证模型试验的安全稳定、重复性好。
最后应说明的是：以上仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照具体实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案脱离本发明具体实施方式技术方案的精神与范围。

Claims (7)

1.一种用于水力机械模型试验的台架，所述台架位于水力机械模型试验台上下游水罐间，其特征在于：包括固定与支撑支架、机架层支架、静压轴承支座、升降组建、机组支架、混凝土预埋基础6部分组成；
所述固定与支撑支架由4根不锈钢立柱，台架层圈梁、台架层花纹钢板、立柱台架层卡环、立柱根部卡环组成，其中：立柱根部卡环通过螺栓螺母结构锁死于不绣钢立柱根部，立柱根部卡环与水力模型试验台混凝土预埋基础焊接相连，立柱台架层卡环通过螺栓螺母结构锁死于不锈钢立柱顶端，台架层圈梁置于立柱台架层卡环上，并通过螺栓螺母结构固定，台架层花纹钢板焊接于台架层圈梁上；
所述机架层支架由立柱机架层卡环、内横梁连臂、外横梁连臂、2根机架层圈梁、2根机架层护梁组成，其中：立柱机架层卡环通过螺栓螺母结构于不锈钢立柱紧固，但不锁死，内横梁连臂外横梁连臂置于立柱机架层卡环上，并通过螺栓螺母结构固定，机架层圈梁由内横梁连臂与外横梁连臂夹紧，通过螺栓螺母固定，护梁通过螺栓螺母结构与内横梁连臂，外横梁连臂相连；
所述静压轴承支座由下底板、上支板、中间支撑架、刀架轴承组成，其中：下底板与机架层圈梁相连，并通过螺栓固定，上支板、中间支撑架用于支撑静压轴承与测功机，刀架轴承结构与台架层圈梁相连，用于连接静压轴承用测量砝码；
所述升降组建由蜗轮蜗杆组合结构，蜗轮处配有手柄或者电机，其中蜗轮结构固定安装于台架层圈梁，蜗杆结构与机架层圈梁通过螺纹相连；
所述机组机架由上法兰、下法兰、筒体组成，其中上法兰与静压轴承支座下底板应用螺栓螺母结构连接，下法兰与模型机组应用螺栓螺母结构，筒体与上法兰、下法兰通过焊接连接，模型机组与静压轴承、测功机通过联轴器连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于水力机械模型试验的台架，其特征在于：在竖直方向，松开立柱机架层卡环后，升降组件通过蜗轮蜗杆结构精准调整模型机组上下高度，静压轴承支座下底板与机架层圈梁连接处，机架层圈梁具有前后方向滑轨，并设有刻度，静压轴承支座下底板具有左右方向滑轨，并设有刻度，松开机架层圈梁与静压轴承支座下底板连接螺栓，静压轴承支座可前后、左右精准移动，进而调整模型机组前后，左右位置，并最终实现吊装模型机组的三维移动。
3.根据权利要求1所述的一种用于水力机械模型试验的台架，其特征在于：机组机架可根据模型机组形式进行更换。
4.根据权利要求1所述的一种用于水力机械模型试验的台架，其特征在于：台架层圈梁、机架层圈梁、机架层护梁具有负载0-3吨的强度，在模型机组安装时可作为吊装悬架。
5.根据权利要求1所述的一种用于水力机械模型试验的台架，其特征在于：台架层圈梁、机架层圈梁、静压轴承支座中间支撑架都在侧壁处开空，用于试验吊装测量设备。
6.根据权利要求1所述的一种用于水力机械模型试验的台架，其特征在于：所述混凝土预埋基础在不锈钢立柱正对下方预埋铁块，用以连接固定与支撑支架，保证试验过程中振动不传递到整个试验台，在机组机架下方预埋具有前后、左右双向可调的铸铁平台。
7.据权利要求1所述的一种用于水力机械模型试验的台架，其特征在于：台架前后方向、左右方向为对称结构。
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