CN113084488A - 一种低噪声供水泵的装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种低噪声供水泵的装配方法，包括轴系精度分解工艺设计；电机支架与支座的粗定位装配；电机支架与支座孔位同轴度测量；对电机支架与支座孔位同轴度修配；传动轴、轴承和轴承支撑座装配；传动轴、轴承形成轴系空载精度测试；缸体、活塞、传动轴装配及装配后精度测试；无电机下轴系噪声检测与调试；电机、电机胶垫的组合装配；联轴器与联轴器隔垫的组合装配。本发明提供的装配方法，解决了空间低噪声供水泵的电机减振装配控制不量化易产生共振、轴系装配时同轴度等精度不高易导致轴系转动摩擦噪声、噪声与性能测量过程控制不细化导致噪声超差等难题，提高了供水泵的性能和寿命，保证长期运行安全。

Description

一种低噪声供水泵的装配方法

技术领域

本发明属于机械装配技术领域，特别涉及一种空间低噪声供水泵的装配方法。

背景技术

空间低噪声供水泵是空间站试验保障系统的重要设备，其性能影响空间试验的成败和航天员的生命安全。供水泵为流体传输的通用部件，该种低噪声长寿命供水泵能够应用于后续深空探测如载人登月、火星研究等航天任务，同时能够应用到地面重要的流体传输设备上。

供水泵是输送液体或使液体增压的机械设备，它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体，使液体能量增加，输送的液体包括但不限于水、油、酸碱液、乳化液、悬浮液和液态金属等。衡量供水泵性能的主要技术参数有噪声、流程、吸程、扬程、轴功率、水功率、效率等。供水泵根据不同的工作原理可分为容积供水泵、叶片泵等类型。容积供水泵是利用其工作室容积的变化传递能量；叶片泵是利用回转叶片与水的相互作用传递能量，主要包括轴流泵、离心泵和混流泵等类型。

现有技术中存在低噪声长寿命供水泵，如容积供水泵，装配过程中影响噪声的装配环节工艺设计不精确，装配过程中细化量化水平不足，存在依靠工人经验操作的情况，因此不同技能人员装配后的供水泵噪声和性能存在较大差异，质量难以保证。容积供水泵通过电机作为动力源件，输出扭矩传递至传动轴，再通过传动轴驱动活塞进行往复直线运动，不断改变缸体与活塞之间的容积，并形成不同的压力，迫使流体在压力驱动下不断运行，实现抽吸和运送液体的功能。供水泵中电机为动力部件，也是噪声的来源，安装时为悬臂状态，同时电机通过联轴器与传动轴连接，电机与电机支架、联轴器等之间的连接摩擦、冲击和共振都会导致供水泵的噪声增大和超差，因此有必要对容积供水泵的装配方法进行确定，提高低噪声长寿命供水泵装配方法的科学性、系统性、可靠性。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明人进行了锐意研究，提供了一种低噪声供水泵的装配方法，解决了空间低噪声供水泵的电机减振装配控制不量化易产生共振、轴系装配时同轴度等精度不高易导致轴系转动摩擦噪声、噪声与性能测量过程控制不细化导致噪声超差等难题，提高了供水泵的性能和寿命，保证长期运行安全，从而完成本发明。

本发明提供的技术方案如下：

一种低噪声供水泵的装配方法，该供水泵为容积供水泵，该供水泵的装配方法包括：

轴系精度分解工艺设计：将供水泵的电机、传动轴和活塞三个轴系的同轴度分解为对应电机支架和支座轴向上安装孔位的两级同轴度；

电机支架与支座的粗定位装配：将电机支架装配至支座上；

电机支架与支座孔位同轴度测量：测试支座轴向上安装孔位的同轴度，并通过支座上安装孔位形成的公共轴线评估电机支架上安装孔位的同轴度；

对电机支架与支座孔位同轴度修配：如果电机支架与支座之间的安装孔位不能满足相应同轴度的指标要求，则对电机支架的装配面进行加工，至装配后满足同轴度要求；

传动轴、轴承和轴承支撑座装配：对轴承、传动轴和轴承支撑座进行装配；

传动轴、轴承形成轴系空载精度测试：将轴承支撑座安装至支座的安装孔位中，轴承的端面处装配轴承限位件，将支座安装至底板上，底板放置在水平台面上，实施传动轴系空载精度测试；

缸体、活塞、传动轴装配及装配后精度测试：将活塞装入传动轴上，缸体和流道装配至支座上，再次实施传动轴系精度测试；

无电机下轴系噪声检测与调试：在传动轴系精度测试过程中测试噪声，调试组件至噪声满足要求；

电机、电机胶垫的组合装配：在电机与电机支架之间设置电机胶垫；

联轴器与联轴器隔垫的组合装配：将电机输出轴与传动轴输入端采用联轴器连接，在联轴器中间设置联轴器隔垫。

根据本发明提供的一种低噪声供水泵的装配方法，具有以下有益效果：

(1)本发明提供的一种低噪声供水泵的装配方法，针对供水泵装配过程量化、细化测试需求，设计了传动轴系数字化测量工艺方法，通过量化指标的确定，能够实现轴系运动精度检测；

(2)本发明提供的一种低噪声供水泵的装配方法，针对空间供水泵低噪声的研制需求，通过进行精密装配流程工艺设计，分解噪声和影响噪声的精度指标，保证装配合理可行；通过柔性、低刚度胶垫实现电机与电机支架之间缓冲隔振，防止电机与电机支架产生共振放大噪声；供水泵电机、轴系装配方法经过不断创新和多次摸索尝试，解决了电机与电机支架运行共振产生噪声、传动轴径向跳动大、活塞部件运动卡滞以及供水泵噪声超标等问题，解决制约供水泵的研制难题；

(3)本发明提供的一种低噪声供水泵的装配方法，根据容积供水泵的结构特点，创新设计了轴系精度分解工艺，用于指导电机支架3与支座8的装配，采用量化过程参数，降低装配调试难度，为可靠性装配奠定基础；

(4)本发明提供的一种低噪声供水泵的装配方法，在装配前对电机、轴承等决定供水泵噪声和性能的重要零部件进行合理筛选和匹配设计，装配过程中增加数字化测量工艺方法，实时对装配质量进行监测和排查，保证装配工艺可靠性；

(5)本发明提供的一种低噪声供水泵的装配方法，在流程中设置多次噪声检测，通过非接触式噪声检测判断电机、轴系安装是否到位，有效保证供水泵装配可靠性，实现了装配过程数字化检测，对存在超差的供水泵及时调整配合参数，避免供水泵带着问题装配，同时通过特定零部件配合间隙设置有效避免电机共振、降低零部件之间磕碰摩擦噪声，提高供水泵的装配精度和性能水平，保证供水泵低噪声、高可靠稳定运行，能够满足各型号和市场的应用需求。

附图说明

图1为本发明提供的低噪声容积供水泵的结构示意图；

图2为本发明提供的低噪声供水泵的高可靠性装配方法流程图；

图3为本发明中电机支架与支座孔位同轴度测试位置；

图4为本发明中电机支架与支座装调过程示意图；

图5为本发明中传动轴系跳动精度测试示意图；

图6为本发明中转盘结构示意图。

附图标号说明

1-电机；2-电机胶垫；3-电机支架；4-联轴器；5-联轴器隔垫；6-轴承限位件；7-轴承支撑座；8-支座；9-轴承；10-传动轴；101-工艺检测面；11-缸体；12-活塞；13-流道；14-底板；15-转盘；151-端面；152-圆弧槽结构；153-通孔。

具体实施方式

下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

本发明提供了一种低噪声供水泵的高可靠性装配方法，该供水泵为容积供水泵，如图1所示，包括电机1、电机胶垫2、电机支架3、联轴器4、联轴器隔垫5、轴承限位件6、轴承支撑座7、支座8、轴承9、传动轴10、缸体11、活塞12、流道13和底板14，所述电机1通过螺纹紧固件与电机支架3连接固定，所述电机支架3通过螺纹紧固件与支座8连接固定，所述支座8通过螺纹紧固件固定在底板14上；所述传动轴10通过轴承9固定在轴承支撑座7上，轴承9与轴承支撑座7为过盈配合，且通过与其端面紧贴的轴承限位件6限位，传动轴10一端通过联轴器4与电机1的输出轴连接，实施电机1转动力矩输入，另一端通过螺纹与活塞12连接，所述轴承支撑座7通过螺纹紧固件与支座8连接，所述活塞12与缸体11通过密封圈配合，所述缸体11通过螺纹紧固件与支座8连接固定并与流道13连通，所述流道13通过螺纹紧固件与支座8连接固定；如图2所示，该供水泵的装配方法包括如下步骤：

轴系精度分解工艺设计：确定供水泵的电机1、传动轴10、活塞12三个轴系的同轴度t，根据电机1与传动轴10、传动轴10与活塞12之间的轴向连接长度比例x：y将同轴度t分解为2级同轴度t1、t2，t1＝t*x/(x+y)，t2＝t*y/(x+y)，式中，x为电机支架3的轴向空间距离，y为支座8的轴向空间距离；所述分解后的同轴度用于指导支座8和电机支架3的装配，电机支架3的安装孔位同轴度小于t1，支座8的安装孔位同轴度小于t2；如图3所示，支座8上开设有安装孔位D与E、以及安装孔位E外周的凸台外缘H，安装孔位D与E分别用于装配缸体11和轴承支撑座7，电机支架3上开设有安装孔位F和G，分别用于装配电机1以及与凸台外缘H配合使电机支架3固定在支座8上，安装后，要求支座8的安装孔位D与E、支座8的安装孔位D与凸台外缘H的同轴度均小于t2，电机支架3的安装孔位F与G的同轴度小于t1。所述分解结果用于指导电机支架3与支座8之间安装孔位同轴度调试，量化过程参数，同时降低装配调试难度。

电机支架与支座的粗定位装配：如图4所示，以支座8的上平面(A面)为基准面装配电机支架3，使电机支架3的上平面(B面)与支座8的上平面(A面)目视处于平行状态，装配面(C面)与支座8装配面贴合。

电机支架与支座孔位同轴度测量：采用高精度的三坐标或激光跟踪仪等检测设备测试支座8上用于装配轴承支撑座7和缸体11的安装孔位的同轴度，并通过支座8上安装孔位形成的公共轴线评估电机支架3上安装孔位的同轴度。例如，采用高精度的三坐标或激光跟踪仪等检测设备测试D、E、F三个安装孔位的同轴度，并通过安装孔位D、E形成的公共轴线评估安装孔位F的同轴度，如图3所示。

电机支架与支座孔位同轴度修配：所述电机支架3与支座8装配完成后，在两者的装配面做限位标记，两者各自同轴度容易达到，因而着重测试两者之间安装孔位的同轴度，两者之间安装孔位的同轴度与电机支架3上安装孔位的同轴度指标要求一致。如果两者之间安装孔位满足同轴度要求，则继续供水泵的装配；如果两者之间安装孔位不能满足同轴度指标要求，则对电机支架3的装配面(C面)进行精密铣削加工，加工时采用小进给量控制加工，降低加工切削力和控制电机支架3变形量，待加工后按原装配位置关系复装，再次测量和评估电机支架3与支座8上安装孔位的同轴度，通过上述不断调试电机支架3与支座8上安装孔位的同轴度，直至满足同轴度要求。

传动轴、轴承和轴承支撑座装配：将轴承9装入传动轴10上，将带轴承9的传动轴10装入至轴承支撑座7中，轴承支撑座7平放至压力机平台上，压力机压杆下端面直接或者通过轴承转接工装压在轴承9的端面上，相邻配合面如压力机压杆下端面与轴承转接工装的配合面无可视缝隙，采用塞尺0.02mm检查无法进入配合面；装配时采用压力机沿传动轴10轴向稳定、缓慢进行施加推力，控制速度在2mm/s以内。上述轴承与轴承支撑座7的装配方式，能够将轴承9不偏置地安装于轴承支撑座7中，进而利于保证传动轴10与电机1和活塞12的同轴度。

传动轴、轴承形成轴系空载精度测试：如图5所示，将轴承支撑座7通过螺纹紧固件安装至支座8的安装孔位中，轴承9的端面处装配轴承限位件6，将支座8安装至底板14上，所述底板14放置在水平台面上，将周向外缘面缠绕拉绳的转盘15置于电机支架3中，并固定在传动轴10的输入端，拉绳在转盘15上缠绕数量大于3圈，通过悬挂重物或手动驱动拉绳发生位移，优选通过悬挂重物驱动拉绳向下发生位移，使传动轴10产生从动运转，以轴承限位件6的周向外缘面为工艺检测面101，通过杠杆千分表检测传动轴10的工艺检测面101转动过程的跳动精度，并设置跳动精度标准，如优于0.008mm。如果跳动精度不满足要求，则对轴承限位件6与轴承9配合的端面进行修配，直至满足跳动精度要求，避免由于轴承限位件6与轴承9端面配合不稳定导致的跳动精度不合格的问题，记录此时的跳动精度为δ1。

如图6所示，跳动精度测试过程中设计了转盘15以便于试验开展，所述转盘15的周向成圆弧槽结构152，用于缠绕拉绳，转盘15中间设置非圆形通孔153，尺寸与传动轴10输入端相匹配，配合间隙在0.01～0.05mm之间；两端面151为圆形，两端面151的直径较其前方电机支架3板面(C面)的高度小10～20mm。转盘端面151的尺寸在便于缠绕拉绳操作的前提下尽量设计大值，降低拉绳上施加的拉力对传动轴系偏载的影响，该端面151取值范围满足上述要求。

缸体、活塞、传动轴装配及装配后精度测试：将活塞12通过螺纹配合装入传动轴10上，缸体11和流道13通过螺纹紧固件装配至支座8上，采用上述步骤“传动轴、轴承形成轴系空载精度测试”中的跳动精度测试方法测量装配活塞12后传动轴10输入端工艺检测面101的跳动精度，并记为δ2，要求所述跳动精度δ2≤1.5δ1，以此验证活塞12、缸体11装配过程未引入偏差，如果跳动精度不满足δ2≤1.5δ1，则拆卸缸体11与支座8的螺纹紧固件，修配与支座8配合的缸体11的端面，然后再次测量传动轴10输入端的跳动精度，不断调节缸体11与支座8安装孔位之间的同轴配合关系，直至传动轴10输入端的跳动精度满足要求为止。

无电机下轴系噪声检测与调试：设定低噪声供水泵的总噪声要求值为λ，采用噪声仪测试驱动转盘15转动时轴系的噪声λ1，要求λ1≤10％λ，转动速度通过所述拉绳驱动控制。如不满足要求，则对轴系调试传动轴10输入端的跳动精度提高20％以上，重新对轴承限位件6与轴承9、支座8与缸体11的装配进行调节，如传动轴10输入端的跳动精度无法提高时，则更换传动轴10、轴承9转动部件。

电机、电机胶垫的组合装配：在电机1与电机支架3之间设置电机胶垫2，所述电机1与电机胶垫2组合装配前进行噪声测试，电机1的噪声记为λ2，要求噪声λ2与供水泵噪声λ之间关系满足：λ2≤75％λ；所述电机胶垫2尺寸与电机1端面相匹配，电机胶垫2厚度根据电机与传动轴10之间轴向长度、电机1的噪声大小进行调节，厚度在0.2～1mm。

联轴器与联轴器隔垫的组合装配：将电机1输出轴与传动轴10输入端采用联轴器4连接，在联轴器4中间设置联轴器隔垫5，所述联轴器4与联轴器隔垫5之间设置有0.2～0.6mm间隙，以降低电机1输出轴与传动轴10之间在轴向上相互干涉、挤压带来的传动机构碰撞噪声。

电机驱动轴系噪声测试：启动电机1，采用噪声仪测试电机驱动传动轴(10)产生的噪声λ3，要求λ3≤λ。

流道供水带载噪声测试：流道中通入流体后启动电机1，采用噪声仪测试流道供水带载时的噪声λ4，要求λ4≤λ。

采用本发明中空间低噪声供水泵的装配方法进行容积供水泵的装配，通过对零件进行匹配筛选、轴系精度控制、减振缓冲实施以及过程多次往复测试与调试，实现供水泵噪声由原来的63.4dB降低到55.7dB，满足不大于60dB的指标要求，同时供水泵经过长时间的寿命试验验证，其噪声测试在寿命周期内均能满足要求。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (12)

1.一种低噪声供水泵的装配方法，其特征在于，该供水泵为容积供水泵，该供水泵的装配方法包括：

轴系精度分解工艺设计：将供水泵的电机(1)、传动轴(10)和活塞(12)三个轴系的同轴度分解为对应电机支架(3)和支座(8)轴向上安装孔位的两级同轴度；

电机支架与支座的粗定位装配：将电机支架装配至支座上；

电机支架与支座孔位同轴度测量：测试支座(8)轴向上安装孔位的同轴度，并通过支座(8)上安装孔位形成的公共轴线评估电机支架(3)上安装孔位的同轴度；

对电机支架与支座孔位同轴度修配：如果电机支架(3)与支座(8)之间的安装孔位不能满足相应同轴度的指标要求，则对电机支架(3)的装配面进行加工，至装配后满足同轴度要求；

传动轴、轴承和轴承支撑座装配：对轴承(9)、传动轴(10)和轴承支撑座(7)进行装配；

传动轴、轴承形成轴系空载精度测试：将轴承支撑座(7)安装至支座(8)的安装孔位中，轴承(9)的端面处装配轴承限位件(6)，将支座(8)安装至底板(14)上，底板(14)放置在水平台面上，实施传动轴系空载精度测试；

缸体、活塞、传动轴装配及装配后精度测试：将活塞(12)装入传动轴(10)上，缸体(11)和流道(13)装配至支座(8)上，再次实施传动轴系精度测试；

无电机下轴系噪声检测与调试：在传动轴系精度测试过程中测试噪声，调试组件至噪声满足要求；

电机、电机胶垫的组合装配：在电机(1)与电机支架(3)之间设置电机胶垫(2)；

联轴器与联轴器隔垫的组合装配：将电机(1)输出轴与传动轴(10)输入端采用联轴器(4)连接，在联轴器(4)中间设置联轴器隔垫(5)。

2.根据权利要求1所述的装配方法，其特征在于，所述轴系精度分解工艺设计步骤中，两级同轴度设为t1、t2，

t1＝t*x/(x+y)，

t2＝t*y/(x+y)，

式中，x为电机支架的轴向空间距离，y为支座的轴向空间距离。

3.根据权利要求1所述的装配方法，其特征在于，所述电机支架与支座的粗定位装配步骤中，以支座(8)的上平面为基准面装配电机支架(3)，使电机支架(3)的上平面与支座(8)的上平面目视处于平行状态，装配面与支座(8)装配面贴合，将电机支架装配至支座上。

4.根据权利要求1所述的装配方法，其特征在于，所述传动轴、轴承和轴承支撑座装配步骤中，轴承支撑座(7)平放至压力机平台上，压力机压杆下端面直接或者通过轴承转接工装压在轴承(9)的端面上，相邻配合面无可视缝隙，采用塞尺0.02mm检查无法进入配合面，采用压力机沿传动轴(10)轴向施加推力，控制速度在2mm/s以内。

5.根据权利要求1所述的装配方法，其特征在于，所述传动轴、轴承形成轴系空载精度测试步骤中，实施传动轴系空载精度测试时，将周向外缘面缠绕拉绳的转盘(15)置于电机支架(3)中，并固定在传动轴(10)的输入端，拉绳在转盘(15)上缠绕数量大于3圈，通过悬挂重物或者手动驱动拉绳发生位移，优选通过悬挂重物驱动拉绳向下发生位移，使传动轴(10)产生从动运转，以轴承限位件(6)的周向外缘面为工艺检测面(101)，通过杠杆千分表检测传动轴(10)的工艺检测面(101)转动过程的跳动精度，并设置跳动精度标准；如果跳动精度不满足要求，则对轴承限位件(6)与轴承(9)配合的端面进行修配，直至满足跳动精度要求，记录此时的跳动精度δ1。

6.根据权利要求5所述的装配方法，其特征在于，所述转盘(15)的周向成圆弧槽结构(152)，用于缠绕拉绳，转盘(15)中间设置非圆形通孔(153)，尺寸与传动轴(10)输入端相匹配，配合间隙在0.01～0.05mm之间；两端面(151)为圆形，两端面(151)的直径较其前方电机支架(3)板面的高度小10～20mm。

7.根据权利要求5所述的装配方法，其特征在于，所述缸体、活塞、传动轴装配及装配后精度测试步骤中，实施传动轴系精度测试时，测量装配活塞(12)后传动轴(10)输入端工艺检测面(101)的跳动精度，并记为δ2，要求所述跳动精度δ2≤1.5δ1；如果跳动精度不满足δ2≤1.5δ1，则修配与支座(8)配合的缸体(11)的端面，直至传动轴(10)输入端的跳动精度满足要求为止。

8.根据权利要求1所述的装配方法，其特征在于，所述无电机下轴系噪声1检测与调试步骤中，设定低噪声供水泵的总噪声要求值为λ，无电机下轴系的噪声为λ1，要求噪声λ1≤10％λ；如不满足要求，则对轴系调试传动轴(10)输入端的跳动精度提高20％以上，重新对轴承限位件(6)与轴承(9)、支座(8)与缸体(11)的装配进行调节，如传动轴(10)输入端的跳动精度无法提高时，则更换传动轴(10)、轴承(9)转动部件。

9.根据权利要求1所述的装配方法，其特征在于，所述电机、电机胶垫的组合装配步骤中，所述电机胶垫(2)的厚度为0.2～1mm。

10.根据权利要求1所述的装配方法，其特征在于，所述电机、电机胶垫的组合装配步骤中，所述电机(1)与电机胶垫(2)组合装配前进行噪声测试，电机(1)的噪声记为λ2，要求噪声λ2与供水泵噪声λ之间关系满足：λ2≤75％λ。

11.根据权利要求1所述的装配方法，其特征在于，所述联轴器与联轴器隔垫的组合装配步骤中，所述联轴器(4)与联轴器隔垫(5)之间设置有0.2～0.6mm间隙。

12.根据权利要求1所述的装配方法，其特征在于，所述装配方法还包括：电机驱动轴系噪声测试：启动电机(1)，采用噪声仪测试电机驱动传动轴(10)产生的噪声λ3，要求λ3≤λ；和/或

流道供水带载噪声测试：流道中通入流体后启动电机(1)，采用噪声仪测试流道供水带载时的噪声λ4，要求λ4≤λ。

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