一种旋转驱动轴激振力及叶轮激振力的测量方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109580071A(43)申请公布日2019.04.05(21)申请号201811443396.1(22)申请日2018.11.29(71)申请人浙江大学地址310013浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号(72)发明人杨帅徐中天吴大转曹琳琳武鹏黄滨(74)专利代理机构杭州天勤知识产权代理有限公司33224代理人何彬(51)Int.Cl.G01L5/16(2006.01)G01L5/12(2006.01)G01L1/22(2006.01)权利要求书3页说明书9页附图11页(54)发明名称一种旋转驱动轴激振力及叶轮激振力的测量方法(57)摘要本发明涉及一种旋转驱动轴激振力及叶轮激振力的测量方法，属于监测技术领域。测量方法包括激振力径向分量的测量步骤，具体包括：(1)利用旋转驱动轴驱使叶轮按照预设转速转动，采集布设在旋转驱动轴上的第一应变桥与第二应变桥的应变响应，每个应变桥的两片应变片在旋转驱动轴上的布设位置关于旋转驱动轴的轴线中心对称布置；(2)基于预先标定获得应变桥的应变响应与其所对应方向上的激振力分量之间的综合比例系数，计算激振力在对应方向上的分量，对应方向为对应应变桥的两个应变片的中心连线的延伸方向。通过在转轴上设置应变桥，以间接地对叶轮所受激振力的分量进行测量，实现对径向分量的测量，可广泛应用于水泵叶轮等测试领域。CN109580071ACN109580071A权利要求书1/3页1.一种叶轮激振力的测量方法，其特征在于，所述测量方法包括轴向分量测量步骤与径向分量测量步骤，所述径向分量测量步骤包括：检测步骤，通过旋转驱动轴驱使叶轮按照预设转速转动，所述叶轮没入水中，采集布设在所述旋转驱动轴上且均为半桥结构的第一应变桥与第二应变桥的应变响应，每个应变桥的两片应变片在所述旋转驱动轴上的布设位置关于所述旋转驱动轴的轴线中心对称布置，所述第一应变桥与所述第二应变桥的应变片共转轴横截面且位置不重合地布置；计算步骤，基于预先标定获得应变桥的应变响应与其所对应方向上的激振力分量之间的综合比例系数，计算所述激振力在所述对应方向上的分量，所述对应方向为对应应变桥的两个应变片的中心连线的延伸方向。2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述轴向分量测量步骤包括以下步骤：检测步骤，在采集所述第一应变桥与所述第二应变桥的应变响应的同时，采集布设在所述旋转驱动轴上且为全桥结构的第三应变桥的应变响应，所述第三应变桥的两片应变片在所述旋转驱动轴上的布设位置关于所述轴线中心对称布置；计算步骤，基于预先标定获得所述第三应变桥的应变响应与激振力分量之间的综合比例系数，计算所述激振力在轴向上的分量。3.根据权利要求2所述的测量方法，其特征在于，预先标定获得应变桥的应变响应与其所对应方向上的激振力分量之间的综合比例系数的步骤包括：对所述旋转驱动轴施加一组大小不同的单向力并采集所述单向力所对应应变桥的应变响应，所述单向力仅沿所述旋转驱动轴的第一径向、第二径向或轴向布置，再驱使所述旋转驱动轴旋转180度并采集一次，线性拟合获取应变响应与单向力之间的比例系数，前后两次所拟合出的比例系数的平均值作为该应变桥的应变响应与对应激振力分量之间的综合比例系数。4.根据权利要求3所述的测量方法，其特征在于，在获取径向分量所对应的比例系数的步骤包括：(1)使所述旋转驱动轴的轴向沿水平方向布置，驱使所述旋转驱动轴旋转至所述第一径向与所述第二径向中的一者沿铅垂方向布置，依序将多个质量递增的砝码悬挂在所述旋转驱动轴的叶轮安装位置上并采集所述一者所对应的应变桥所输出的应变响应，以砝码重量表征所述一者上的径向分量，经线性拟合获取应变响应与该径向分量之间的比例放大系数；(2)使所述旋转驱动轴的轴向沿水平方向布置，驱使所述旋转驱动轴旋转180度至所述一者沿反向布置，将步骤(1)中所用砝码依序悬挂在所述叶轮安装位置上并采集所述一者所对应的应变桥所输出的应变响应，以砝码重量表征所述一者上的径向分力，经线性拟合获取应变响应与该径向分力之间的比例放大系数。5.根据权利要求3所述的测量方法，其特征在于，在获取轴向分量所对应的比例系数的步骤包括：(1)使所述旋转驱动轴的轴向沿铅垂向布置，通过位于所述旋转驱动轴的轴端部正上方的滑轮与绳索的配合，而依序地将多个质量递增的砝码悬挂在所述绳索的另一端，以对所述旋转驱动轴形成轴向拉伸力，并采集所述第三应变桥所输出的应变响应，以砝码重量2CN109580071A权利要求书2/3页表征所述轴向分量，经线性拟合获取应变响应与该轴向分量之间的比例放大系数；(2)使所述旋转驱动轴的轴向沿铅垂向布置，依序地将多个质量递增的砝码悬挂在所述轴端部上，以对所述旋转驱动轴形成轴向压缩力，并采集所述第三应变