CN215492225U - 一种转轮动平衡和静平衡通用测试工装 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种转轮动平衡和静平衡通用测试工装，包括可适配在转轮内孔中的芯轴、测试平台、设置在测试平台上用于支撑芯轴的支架、用以驱动芯轴转动的驱动装置，在芯轴和转轮内孔之间设有扭矩传递机构，芯轴的两端分别设有中心定位孔，所述支架包括二个间隔设置的竖直中心定位支架、二个间隔设置的竖直圆周定位支架，所述中心定位支架、圆周定位支架同轴设置在测试平台上，在二个中心定位支架上分别可转动地设有与中心定位孔适配的顶尖，所述驱动装置通过传动机构与所述芯轴传动连接，在芯轴上设有使转轮轴向定位的定位结构。本实用新型可实现对不同规格叶轮的动、静平衡测试，既有利于简化测试程序，又有利于降低测试成本。

Description

一种转轮动平衡和静平衡通用测试工装

技术领域

本实用新型涉及水轮发电机制造技术领域，具体涉及一种转轮动平衡和静平衡通用测试工装。

背景技术

对于高水头水轮机而言，其转轮通常为直径较大的闭式结构，内部叶形布置复杂，需高速运行，因此，需要具有较高的动平衡和静平衡精度，只有精度等级达到G2.5级，才能达到设计和使用的要求，进而确保转轮的正常运转

我们知道，对于工件的静平衡测试，通常需要先将工件可转动地支撑在一个支撑架上，然后缓慢地转动工件，如果工件可在任意角度位置停留，则说明其静平衡合格、如果工件的某一侧始终朝下，则需要在超逸的一侧配置合适的静平衡补偿块，直至工件可在任意角度位置停留。

而对于工件的动平衡测试，通常需要先将工件可转动地支撑在一个支撑架上，然后缓慢地转动工件，如果工件可在任意角度位置停留，则说明其静平衡合格、如果工件的某一侧始终朝下，则需要在超逸的一侧配置合适的静平衡补偿块，直至工件可在任意角度位置停留。

在现有技术中，我们通常会通过相应的测试工装对转轮进行动平衡和静平衡测试，并且需要对完成粗加工和精加工的转轮分别进行动平衡和静平衡的检测，以便确定工件残余不平衡量并予以消除。也就是说，现有的测试工装需要设置一套静平衡测试工装、一套动平衡测试工装；此外，因为工件的尺寸结构均有所不同，相应地，测试工装的尺寸等也需相应地调整，从而增加测试成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了提供一种转轮动平衡和静平衡通用测试工装，可实现对不同规格叶轮的动、静平衡测试，既有利于简化测试程序，又有利于降低测试成本。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种转轮动平衡和静平衡通用测试工装，包括可适配在转轮内孔中的芯轴、测试平台、设置在测试平台上用于支撑芯轴的支架、用以驱动芯轴转动的驱动装置，在芯轴和转轮内孔之间设有扭矩传递机构，芯轴的两端分别设有中心定位孔，所述支架包括二个间隔设置的竖直中心定位支架、二个间隔设置的竖直圆周定位支架，所述中心定位支架、圆周定位支架同轴设置在测试平台上，在二个中心定位支架上分别可转动地设有与中心定位孔适配的顶尖，所述驱动装置通过传动机构与所述芯轴传动连接，在芯轴上设有使转轮轴向定位的定位结构。

需要检测转轮的静平衡时，我们可先将芯轴插设在转轮的内孔中，芯轴的两端伸出转轮的内孔，芯轴上的定位结构使转轮在芯轴的轴向上精确定位，从而确保每个转轮的测试条件相同。然后将芯轴的两端支撑在圆周定位支架上，此时的芯轴连同转轮一起呈卧式布置。驱动装置驱动芯轴转动，继而通过扭矩传递机构带动转轮缓慢转动，如果转轮可在任意角度位置停止，则说明转轮的静平衡合格；如果转轮的一侧始终在朝下位置停止，则在转轮朝上的相反一侧设置平衡块，平衡块的重量由轻到重逐渐增加，直至转轮可在任意角度位置停止，以此可判断该转轮的静平衡是否合格。

需要测试动平衡时，我们可先将芯轴插设在转轮的内孔中，芯轴的两端伸出转轮的内孔，芯轴上的定位结构使转轮在芯轴的轴向上精确定位，从而确保每个转轮的测试条件相同。然后将芯轴的两端支撑在圆周定位支架上，此时的芯轴连同转轮一起呈卧式布置。接着将中心定位支架的顶尖适配在芯轴端部的中心定位孔内，从而使芯轴精确地中心定位。此时驱动装置驱动芯轴转动，继而通过扭矩传递机构带动转轮高速转动，测试人员即可用相应的仪器测试此时芯轴的离心力等动平衡数据。

需要说明的是，由于静平衡测试、动平衡测试本身属于现有技术，其相应的测试仪器、所需测试的数据等在此不做详细的描述。

也就是说，本实用新型的一套工装，既可测试转轮的静平衡，又可测试转轮的动平衡。特别是，对于不同规格的转轮、粗加工和精加工后的转轮而言，其轴向高度尺寸会有所不同，为此，本实用新型在芯轴上设置定位结构，以便使不同的转轮均可在芯轴上得到准确的定位，以使本实用新型适应不同转轮的测试。此外，由于中心定位支架、圆周定位支架是同轴设置在测试平台上，因此，无论转轮的规格大小有何变化，均可确保芯轴的准确定位，进而使转轮的轴心准确定位。

作为优选，所述扭矩传递机构包括若干设置在转轮内孔中、以及芯轴圆周面上对应位置的键槽，所述键槽沿轴向延伸、并在周向上均匀分布，键槽内设有平键。

可以理解的是，进行动平衡测试时，芯轴需要带动转轮高速转轮，也就是说，芯轴需要向转轮传递扭矩。本实用新型在转轮内孔和芯轴上设置对应的键槽，并在键槽内设置平键，从而可使芯轴带动转轮转动。特别是，若干键槽以及平键在周向上均匀分布，因而其自身不会影响对静平衡、动平衡的测试，并且有利于传递更大的扭矩。

作为优选，所述定位机构包括可拆卸地设置在芯轴一侧的若干定位块、可拆卸地设置在芯轴另一侧的定位环，定位环的外圆周面为锥度在0.07-0.17之间的圆锥面。

定位块可使转轮的一端在芯轴上定位，定位环则可使转轮的另一端在芯轴上定位。特别是，定位环的外圆周面为圆锥面，因此，当圆锥面插设在转轮内孔中时，可使转轮相对芯轴实现精确的同轴，避免对静平衡、动平衡测试结果造成影响。

当定位环的外圆周面锥度小于0.07时，定位环容易和转轮内孔、芯轴形成自锁，造成测试后的拆卸困难。当定位环的外圆周面锥度大于0.17时，会造成定位环与转轮内孔配合的困难，影响装配。

作为优选，所述芯轴上设置定位环槽，在定位环槽内设有法兰环，法兰环上设有若干在周向上均匀分布的螺栓通孔，法兰环抵靠定位环。

我们可使法兰环卡位在定位环槽内，并在转轮的端面设置与螺栓通孔对应的螺纹孔，以便法兰环通过螺栓通孔内的螺栓与转轮相连接，并紧密抵靠定位环，继而实现转轮的轴向双向定位和中心定位。

特别是，法兰环的内孔为与定位环适配的圆锥孔，因此法兰环可通过定位环与芯轴同轴设置，继而使芯轴与转轮同轴设置，既有利于提升转轮与芯轴的连接刚性，又有利于提升转轮与芯轴的同轴度。

作为优选，所述法兰环包括二个相对设置的半圆形半法兰环，在半法兰环的两端发别设有连接凸耳，两个半法兰环的连接凸耳之间通过螺栓连接。

本实用新型将法兰环设置成由两个半圆形的半法兰环拼接构成的拼接式结构，从而方便法兰环在芯轴的定位环槽内的安装。

作为优选，所述定位块设置在键槽内，定位块上设有长圆形的螺栓通孔，螺栓通孔内设有与芯轴螺纹连接的固定螺栓。

由于定位块设置在键槽内，可确保各定位块在芯轴的周向上均匀分布。而长圆形的螺栓通孔则可使定位块在轴向上有一定的调整移动位置，从而可适应具有不同轴向尺寸的转轮的测试。

作为优选，所述圆周定位支架包括竖杆、连接在竖杆上端的圆柱形横杆，所述芯轴上设有横截面呈圆弧形的滚动环槽。

需要测试静平衡时，芯轴支撑在两个圆周定位支架的横杆上，此时的横杆刚好位于横杆的滚动环槽内。然后测试人员可推动芯轴在两根横杆上滚动，如果套设有转轮的芯轴可在任意位置停顿，则说明其静平衡合格。如果静平衡有问题，则芯轴会滚动至其中的一侧始终朝下。由于芯轴的滚动环槽与横杆之间为线接触、甚至是点接触，因此，便于测试人员推动芯轴在横杆上滚动，并且有利于提升静平衡的测试精度。

因此，本实用新型具有如下有益效果：可实现对不同规格叶轮的动、静平衡测试，既有利于简化测试程序，又有利于降低测试成本。

附图说明

图1是本实用新型在测试动平衡时的一种结构示意图。

图2是法兰环的一种结构示意图。

图3是本实用新型在测试静平衡时的一种结构示意图。

图中：1、芯轴 11、中心定位孔 12、键槽 13、滚动环槽 14、定位环槽 2、测试平台 3、支架 31、中心定位支架 311、顶尖 32、圆周定位支架 321、竖杆 322、横杆4、驱动装置 5、平键 6、定位块 7、定位环 8、法兰环 81、半法兰环 811、连接凸耳9、转轮。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。

如图1所示，一种转轮动平衡和静平衡通用测试工装，包括可适配在转轮9内孔中的芯轴1、测试平台2、设置在测试平台上用于支撑芯轴的支架3、用以驱动芯轴转动的驱动装置4，在芯轴和转轮内孔之间设有扭矩传递机构，芯轴的两端分别设有中心定位孔11，所述支架包括二个间隔设置的竖直中心定位支架31、二个间隔设置的竖直圆周定位支架32，所述中心定位支架、圆周定位支架同轴设置在测试平台上，在二个中心定位支架上分别可转动地设有与中心定位孔适配的顶尖311，所述驱动装置通过传动机构与所述芯轴传动连接，在芯轴上设有使转轮轴向定位的定位结构。

需要检测转轮的静平衡时，我们可先将芯轴插设在转轮的内孔中，芯轴的两端伸出转轮的内孔，芯轴上的定位结构使转轮在芯轴的轴向上精确定位，从而确保每个转轮的测试条件相同。然后将芯轴的两端支撑在圆周定位支架上，此时的芯轴连同转轮一起呈卧式布置。驱动装置驱动芯轴转动，继而通过扭矩传递机构带动转轮缓慢转动，如果转轮可在任意角度位置停止，则说明转轮的静平衡合格；如果转轮的一侧始终在朝下位置停止，则在转轮朝上的相反一侧设置平衡块，平衡块的重量由轻到重逐渐增加，直至转轮可在任意角度位置停止，以此可判断该转轮的静平衡是否合格。

需要测试动平衡时，我们可先将芯轴插设在转轮的内孔中，芯轴的两端伸出转轮的内孔，芯轴上的定位结构使转轮在芯轴的轴向上精确定位，从而确保每个转轮的测试条件相同。然后将芯轴的两端支撑在圆周定位支架上，此时的芯轴连同转轮一起呈卧式布置。接着将中心定位支架的顶尖适配在芯轴端部的中心定位孔内，从而使芯轴精确地中心定位。此时驱动装置驱动芯轴转动，继而通过扭矩传递机构带动转轮高速转动，测试人员即可用相应的仪器测试此时芯轴的离心力等动平衡数据。当然，圆周定位支架应可调节高度，以便使圆周定位支架对芯轴的支撑不会对中心定位支架的中心定位产生干涉。

需要说明的是，由于静平衡测试、动平衡测试本身属于现有技术，其相应的测试仪器、所需测试的数据等在此不做详细的描述。

这样，本实用新型既可测试转轮的静平衡，又可测试转轮的动平衡。特别是，对于不同规格的转轮、粗加工和精加工后的转轮而言，其轴向高度尺寸会有所不同，而定位结构可使不同的转轮在芯轴上得到准确的轴向定位，以使本实用新型适应不同转轮的测试。此外，由于中心定位支架、圆周定位支架是同轴设置在测试平台上，因此，无论转轮的规格大小有何变化，均可确保芯轴的准确定位，进而使转轮的轴心准确定位。

作为一种优选方案，扭矩传递机构包括若干设置在转轮内孔中、以及芯轴圆周面上对应位置的键槽12，键槽沿轴向延伸、并在周向上均匀分布，每个键槽内均设置平键5，从而可使芯轴带动转轮转动。特别是，若干键槽以及平键在周向上均匀分布，因而其自身不会影响对静平衡、动平衡的测试，并且有利于传递更大的扭矩。

进一步地，定位机构包括可拆卸地设置在芯轴一侧的若干定位块6、可拆卸地设置在芯轴另一侧的定位环7，定位块可使转轮的一端在芯轴上定位，定位环则可使转轮的另一端在芯轴上定位。此外，定位环的外圆周面为锥度在0.07-0.17之间的圆锥面，当圆锥面插设在转轮内孔中时，可使转轮相对芯轴实现精确的同轴，避免对静平衡、动平衡测试结果造成影响。

更进一步地，我们还可在芯轴上设置定位环槽14，在定位环槽内设置法兰环8，法兰环上设置若干在周向上均匀分布的螺栓通孔，并在转轮的端面设置与螺栓通孔对应的螺纹孔，以便法兰环通过螺栓通孔内的螺栓与转轮相连接，此时的法兰环紧密抵靠定位环，继而实现转轮的轴向双向定位和中心定位。

为方便法兰环的装配，如图2所示，法兰环包括二个相对设置的半圆形半法兰环81，在半法兰环的两端发别设有连接凸耳811，两个半法兰环的连接凸耳之间通过螺栓连接。需要装配法兰环时，可将半法兰环方便地卡位到定位环槽内，然后用螺栓将两个半法兰环连接在一起。

需要说明的是，我们可在两个连接在一起的连接凸耳之间设置若干调节片，通过改变调节片的数量，可确保法兰环的内孔与定位环外径之间的匹配。

另外，我们可在每个键槽内设置定位块，定位块上设置长圆形的螺栓通孔，螺栓通孔内设有与芯轴螺纹连接的固定螺栓，既可确保各定位块在芯轴的周向上均匀分布，又可使定位块在轴向上有一定的调整移动位置，从而可适应具有不同轴向尺寸的转轮的测试。

最后，如图 3所示，圆周定位支架包括竖杆321、连接在竖杆上端的圆柱形横杆322，横杆与芯轴的轴向垂直，芯轴上设有横截面呈圆弧形的滚动环槽13。

需要测试静平衡时，芯轴支撑在两个圆周定位支架的横杆上，此时的横杆刚好位于横杆的滚动环槽内。然后测试人员可推动芯轴在两根横杆上滚动，如果套设有转轮的芯轴可在任意位置停顿，则说明其静平衡合格。如果静平衡有问题，则芯轴会滚动至其中的一侧始终朝下。我们可使滚动环槽横截面的半径与横杆的半径相匹配、或者使滚动环槽横截面的半径与大于横杆的半径，以便使芯轴的滚动环槽与横杆之间形成现接触、或者点接触，继而极大地减小芯轴与横杆之间的滚动摩擦力，便于测试人员推动芯轴在横杆上滚动，并且有利于提升静平衡的测试精度。

当然，竖杆可设置两个，以便横杆与竖杆形成可靠连接。

Claims (7)

1.一种转轮动平衡和静平衡通用测试工装，包括可适配在转轮内孔中的芯轴、测试平台、设置在测试平台上用于支撑芯轴的支架、用以驱动芯轴转动的驱动装置，在芯轴和转轮内孔之间设有扭矩传递机构，其特征是，芯轴的两端分别设有中心定位孔，所述支架包括二个间隔设置的竖直中心定位支架、二个间隔设置的竖直圆周定位支架，所述中心定位支架、圆周定位支架同轴设置在测试平台上，在二个中心定位支架上分别可转动地设有与中心定位孔适配的顶尖，所述驱动装置通过传动机构与所述芯轴传动连接，在芯轴上设有使转轮轴向定位的定位结构。

2.根据权利要求1所述的一种转轮动平衡和静平衡通用测试工装，其特征是，所述扭矩传递机构包括若干设置在转轮内孔中、以及芯轴圆周面上对应位置的键槽，所述键槽沿轴向延伸、并在周向上均匀分布，键槽内设有平键。

3.根据权利要求2所述的一种转轮动平衡和静平衡通用测试工装，其特征是，所述定位结构包括可拆卸地设置在芯轴一侧的若干定位块、可拆卸地设置在芯轴另一侧并适配在转轮内孔出口处的定位环，定位环的外圆周面为锥度在0.07-0.17之间的圆锥面。

4.根据权利要求3所述的一种转轮动平衡和静平衡通用测试工装，其特征是，所述芯轴上设置定位环槽，在定位环槽内设有法兰环，法兰环上设有若干在周向上均匀分布的螺栓通孔，法兰环抵靠定位环。

5.根据权利要求4所述的一种转轮动平衡和静平衡通用测试工装，其特征是，所述法兰环包括二个相对设置的半圆形半法兰环，在半法兰环的两端发别设有连接凸耳，两个半法兰环的连接凸耳之间通过螺栓连接。

6.根据权利要求3所述的一种转轮动平衡和静平衡通用测试工装，其特征是，所述定位块设置在键槽内，定位块上设有长圆形的螺栓通孔，螺栓通孔内设有与芯轴螺纹连接的固定螺栓。

7.根据权利要求1所述的一种转轮动平衡和静平衡通用测试工装，其特征是，所述圆周定位支架包括竖杆、连接在竖杆上端的圆柱形横杆，所述芯轴上设有横截面呈圆弧形的滚动槽。

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