專利名稱：一種測量風(fēng)機(jī)效率的測量環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種測量風(fēng)機(jī)效率的測量環(huán)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩參數(shù)值的測量。
背景技術(shù)：
風(fēng)機(jī)效率定義為輸入、輸出有用功率之比的最大值，它是衡量風(fēng)機(jī)產(chǎn)品技術(shù)先進(jìn) 性、安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要指標(biāo)。尋求簡潔合理的測試方法一直是風(fēng)機(jī)行業(yè)關(guān)注的技術(shù)之一。 因此無論對生產(chǎn)廠家、風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)單位、用戶等，快捷簡單的測量方法有著重要應(yīng)用價(jià)值。 風(fēng)機(jī)效率的測量主要通過測出風(fēng)機(jī)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩，而獲得風(fēng)機(jī)的輸出功率。 目前轉(zhuǎn)矩的測量，按其基本原理分為三類傳遞法(扭矩法)、能量轉(zhuǎn)換法和平衡力法(反 力法)。
1)傳遞法 傳遞法又稱為扭矩法，是根據(jù)傳感器彈性元件在傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)所產(chǎn)生的物理參數(shù)的 變化而測量轉(zhuǎn)矩的方法。這里的物理參數(shù)是指傳感器彈性元件的應(yīng)力和應(yīng)變。這種方法需 要通過聯(lián)軸器將被測風(fēng)機(jī)與扭矩傳感器連接。這種方式實(shí)施往往需要對產(chǎn)品本身進(jìn)行一定 改變。特別的對電機(jī)內(nèi)嵌式軸流風(fēng)機(jī)較難實(shí)現(xiàn)。 2)能量轉(zhuǎn)換法 能量轉(zhuǎn)換法是根據(jù)能量轉(zhuǎn)換守恒定律，用其它參數(shù)量(如電量參數(shù))來測量機(jī)械 能參數(shù)及轉(zhuǎn)矩的一種間接測量方法。一般來說誤差較大，約為士 (10-15) %，故也很少采用， 只有在直接測量無法進(jìn)行的時(shí)候才考慮采用此方法。 3)平衡力法 對任何一種勻速工作的動(dòng)力機(jī)械或制動(dòng)機(jī)械，當(dāng)它的主軸受轉(zhuǎn)矩作用時(shí)，在它的 機(jī)體上必定同時(shí)存在著方向相反的平衡力矩，且二者相等。測量機(jī)體上的平衡力矩，以確定 風(fēng)機(jī)主軸上的作用轉(zhuǎn)矩的大小的方法稱為平衡力法，亦稱為反力法。采用平衡力法測量轉(zhuǎn) 矩，轉(zhuǎn)矩信號(hào)的傳輸問題容易解決，采用這種方法僅可測量勻速工作情況下的轉(zhuǎn)矩。 但是，上述的測量方法都不能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩的測試，其中的關(guān)鍵因素之一是沒有 合適的、用于動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩測量的傳感部件。

實(shí)用新型內(nèi)容要解決的技術(shù)問題 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，基于轉(zhuǎn)矩動(dòng)態(tài)平衡原理，廣義牛頓第三定 律以及正置正交薄壁殼體具有的獨(dú)特力學(xué)特性，本實(shí)用新型提出測量風(fēng)機(jī)效率的測量環(huán)。 具有高可靠、高精度、高效率、安裝方便、測試過程簡潔的優(yōu)點(diǎn)。 技術(shù)方案 本實(shí)用新型的技術(shù)特征在于包括2個(gè)連接法蘭盤1、4個(gè)剪切式力傳感器2、8個(gè) 連接桿件3、 1個(gè)圓筒形加勁金屬網(wǎng)格4和1個(gè)防漏風(fēng)蒙皮5 ;所述4個(gè)剪切式力傳感器2的 兩端通過各自的連接桿件3與連接法蘭盤1內(nèi)側(cè)固定連接，4個(gè)剪切式力傳感器2連接在法
3蘭盤1的圓周4等分點(diǎn)處；圓筒形加勁金屬網(wǎng)格4的兩端膠接貼附于其外表面的防漏風(fēng)蒙 皮5，并安裝于2個(gè)連接法蘭盤1內(nèi)側(cè)且方向相向的L形槽6內(nèi)，端面處采用金屬粘接劑形 成端面固定方式。 4個(gè)剪切式力傳感器2的內(nèi)側(cè)表面沿測量環(huán)軸向中心線和圓周方向中心線的4個(gè) 交點(diǎn)位于同一圓周線上且和圓筒形加勁金屬網(wǎng)格4與防漏風(fēng)蒙皮5的圓周外表面有2 3 毫米間隙。 所述的剪切式力傳感器2的精度為0. 03級(jí)。 有益效果 本實(shí)用新型提出的測量風(fēng)機(jī)效率的測量環(huán)，其結(jié)構(gòu)主體由連接法蘭盤、剪切式力 傳感器、圓筒形加勁金屬網(wǎng)格、蒙皮等構(gòu)成具有獨(dú)特力學(xué)特性的正置正交網(wǎng)格加勁測量環(huán) 來完成力學(xué)值的測量。其獨(dú)特力學(xué)特性在于薄壁網(wǎng)格加勁殼體是一種剛度較大的結(jié)構(gòu)形 式，相對于薄壁殼體使結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度增大不產(chǎn)生整體與局部失穩(wěn)。根據(jù)薄殼理論及錢偉長 等人對旋轉(zhuǎn)殼的抗扭剛度的研究結(jié)論，旋轉(zhuǎn)對稱殼內(nèi)的剪應(yīng)力獨(dú)立于殼內(nèi)其它薄膜和彎曲 應(yīng)力，軸對稱扭轉(zhuǎn)所生的應(yīng)力和軸對稱其它變形所生的應(yīng)力互相獨(dú)立。且扭矩所產(chǎn)生的薄 膜剪應(yīng)力，是抗扭應(yīng)力的主要部份，彎曲扭應(yīng)力只是微量的修正。 提出的測量風(fēng)機(jī)效率的測量環(huán)的剪切式力傳感器設(shè)計(jì)要求為量程適當(dāng)且僅對周 向剪切力感應(yīng)，而其它方向通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造工藝使其合力為零。連接法蘭盤與傳感器 及連接桿組件構(gòu)成測量環(huán)結(jié)構(gòu)的主體部分，避免結(jié)構(gòu)的總體和局部失穩(wěn)。本測量環(huán)結(jié)構(gòu)另 一主要構(gòu)成部分為防漏風(fēng)組件。它由加勁網(wǎng)格及柔性防漏風(fēng)材料組成。其中加勁網(wǎng)格設(shè)計(jì) 要求為具有一定強(qiáng)度特性的金屬網(wǎng)格。柔性防漏風(fēng)材料設(shè)計(jì)與選用要求其具有防漏風(fēng)性 能。且防風(fēng)蒙皮與加勁網(wǎng)格結(jié)合體應(yīng)具有對測量環(huán)的周向變形相對傳感器有較大變形量， 以保證可以測得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。提出的測量環(huán)法蘭盤外端面粘附一定厚度軟彈性材料便于與測 試風(fēng)機(jī)端面柔性連接。 本測量環(huán)使用方便、便于維護(hù)、高精度、高效率、低成本。在原理上和實(shí)現(xiàn)上為風(fēng)機(jī) 效率測量提供了新思路、新方法，該裝置為一種專用小型風(fēng)機(jī)效率測量設(shè)備，并可推廣應(yīng)用 于具有薄壁回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件的扭矩測量，強(qiáng)度校驗(yàn)等。

圖1 :為本實(shí)用新型測 圖2:為本實(shí)用新型測 圖3:為本實(shí)用新型測 圖4:為本實(shí)用新型測
漏風(fēng)蠢
t環(huán)結(jié)構(gòu)原理正視圖； t環(huán)結(jié)構(gòu)A-A向示意圖 t環(huán)結(jié)構(gòu)B-B向示意圖
t環(huán)結(jié)構(gòu)c-c向示意圖
fAj i :/vz十、^rng艱i王t/。里^T-pn"j ^ ^ iHjzj、/^、fAj ; l-連接法蘭盤；2-剪切式力傳感器；3-連接桿件；4-圓筒形加勁金屬網(wǎng)格；5-防
皮；6-L形槽。
具體實(shí)施方式現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例、附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述 本測量環(huán)在原理上利用正置正交圓形薄壁殼體扭轉(zhuǎn)力學(xué)特性、氣體質(zhì)點(diǎn)系轉(zhuǎn)動(dòng)功 原理、廣義牛頓第三定律。[0028] 本實(shí)施例中的4個(gè)剪切式力傳感器2的精度為0. 03級(jí)，2個(gè)連接法蘭盤1和4個(gè) 連接桿件3選擇材料為不銹鋼2Crl3Ni4Mn9， 4個(gè)剪切式力傳感器2的兩端通過各自的連接 桿件3與連接法蘭盤1固定連接，4個(gè)剪切式力傳感器2在連接法蘭盤1的圓周4等分點(diǎn) 處。圓筒形加勁金屬網(wǎng)格4選擇編制成型工藝、自由節(jié)點(diǎn)，具有強(qiáng)度特性適當(dāng)且整體受力， 適應(yīng)周向變形能力強(qiáng)為的細(xì)密金屬網(wǎng)格，防漏風(fēng)蒙皮5選擇高彈性硅膠無紡布。連接關(guān)系 為圓筒形加勁金屬網(wǎng)格4的兩端膠接貼附于其外表面的防漏風(fēng)蒙皮5，并安裝于2個(gè)連接法 蘭盤l內(nèi)側(cè)方向相向的L形槽6內(nèi)，端面處采用金屬粘接劑形成端面固定方式。用于端面 連接的金屬粘接劑選擇硅膠與不銹鋼金屬粘接劑G790。 4個(gè)剪切式力傳感器2的圓周內(nèi)側(cè) 表面和圓筒形加勁金屬網(wǎng)格4與防漏風(fēng)蒙皮5的圓周外表面有2毫米間隙。 本實(shí)施例圖1為本發(fā)明所提供的測量環(huán)結(jié)構(gòu)(不含蒙皮)，是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩測量的 主要部分。剪切式力傳感器2傳感器與法蘭盤連接桿件3及加勁網(wǎng)格4構(gòu)成具有正置正交 圓形加勁薄殼的結(jié)構(gòu)特征，提供了一種新型受力結(jié)構(gòu)。其中剪切式力傳感器設(shè)計(jì)要求為僅 對剪切力敏感，其它方向通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造工藝使其合力為零。 圖2為本發(fā)明所提供的風(fēng)機(jī)效率測量環(huán)A-A)向示意圖(含蒙皮。圖中所示為本 設(shè)計(jì)測量環(huán)結(jié)構(gòu)另一主要構(gòu)成部分即防漏風(fēng)組件。它由加勁網(wǎng)格4及柔性防漏風(fēng)材料5組 成。加勁網(wǎng)格4與防風(fēng)蒙皮5結(jié)合體應(yīng)具有對測量環(huán)的周向變形相對傳感器有較大變形量， 以保證可以測得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。防漏風(fēng)蒙皮部分主要起過渡風(fēng)道作用，在軸向、徑向具有適當(dāng)強(qiáng) 度而具有較小臨界扭轉(zhuǎn)力矩。 如圖3所示，為本發(fā)明所提供的風(fēng)機(jī)效率測量環(huán)B-B向示意圖(含蒙皮)。該圖主 要體現(xiàn)了防漏風(fēng)組件與傳感器的位置關(guān)系及傳感器布局特點(diǎn)。 如圖4所示，為本發(fā)明所提供的風(fēng)機(jī)效率測量環(huán)C-C向示意圖。該圖為圖1的補(bǔ) 充說明。該圖說明了本設(shè)計(jì)提供的具有獨(dú)特力學(xué)特性的正置正交薄壁殼體測量環(huán)的主體結(jié) 構(gòu)形式。 本實(shí)施例在實(shí)際應(yīng)用中1、安裝方式為測量環(huán)一端與放置與支撐機(jī)構(gòu)上的被測風(fēng) 機(jī)柔性連接，另一端與標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)筒連接，借助重力支撐機(jī)構(gòu)夾緊風(fēng)筒。2、啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，測出無葉 片風(fēng)機(jī)系統(tǒng)空載機(jī)械轉(zhuǎn)矩TO ;3、裝上風(fēng)葉后，再啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)后測出風(fēng)機(jī)系統(tǒng)機(jī)械 轉(zhuǎn)矩Tl，即可得到風(fēng)機(jī)凈輸出機(jī)械轉(zhuǎn)矩T2。
權(quán)利要求一種測量風(fēng)機(jī)效率的測量環(huán)，其特征在于包括2個(gè)連接法蘭盤(1)、4剪切式力傳感器(2)、4個(gè)連接桿件(3)、圓筒形加勁金屬網(wǎng)格(4)和防漏風(fēng)蒙皮(5)；4個(gè)剪切式力傳感器(2)的兩端通過各自的連接桿件(3)與連接法蘭盤(1)固定連接，4個(gè)剪切式力傳感器(2)連接在法蘭盤(1)的圓周4等分點(diǎn)處；圓筒形加勁金屬網(wǎng)格(4)的兩端膠接貼附于其外表面的防漏風(fēng)蒙皮(5)，并安裝于2個(gè)連接法蘭盤(1)內(nèi)側(cè)方向相向的L形槽(6)內(nèi)，端面處采用金屬粘接劑形成端面固定方式。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量風(fēng)機(jī)效率的測量環(huán)，其特征在于4個(gè)剪切式力傳感器 (2)的內(nèi)側(cè)表面沿測量環(huán)軸向中心線和圓周方向中心線的4個(gè)交點(diǎn)位于同一圓周線上且與 圓筒形加勁金屬網(wǎng)格(4)與防漏風(fēng)蒙皮(5)的圓周外表面有2 3毫米間隙。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測量風(fēng)機(jī)效率的測量環(huán)，其特征在于所述的剪切式力 傳感器(2)的精度為0.03級(jí)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種測量風(fēng)機(jī)效率的測量環(huán)，技術(shù)特征在于4個(gè)剪切式力傳感器的兩端通過各自的連接桿件與連接法蘭盤固定連接，4個(gè)剪切式力傳感器在連接法蘭盤的圓周4等分點(diǎn)處；圓筒形加勁金屬網(wǎng)格的兩端膠接貼附于其外表面的防漏風(fēng)蒙皮，并安裝于2個(gè)連接法蘭盤內(nèi)側(cè)方向相向的L形槽內(nèi)，端面處采用金屬粘接劑形成端面固定方式。本測量環(huán)使用方便、便于維護(hù)、高精度、高效率、低成本。在原理上和實(shí)現(xiàn)上為風(fēng)機(jī)效率測量提供了新思路、新方法，該裝置為一種專用小型風(fēng)機(jī)效率測量設(shè)備，并可推廣應(yīng)用于具有薄壁回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)件的扭矩測量，強(qiáng)度校驗(yàn)等。
文檔編號(hào)G01L3/00GK201531403SQ20092003448
公開日2010年7月21日 申請日期2009年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月9日
發(fā)明者周東 申請人:中國航天科技集團(tuán)公司第四研究院四○一所