[发明专利]流量可调节往复泵曲轴冲击载荷在线实时检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种机械检测技术领域的装置，具体是一种功率大于400W的流量可调节往复泵曲轴冲击载荷在线实时检测装置。

背景技术

往复泵是一种利用活塞柱塞在液缸工作腔内的往复运动，来使工作腔的容积产生周期性变化的原理工作的流体输送泵。往复泵具有效率高而且高效区宽，流量大，压力高等特点，且压力变化几乎不影响流量，提供的流量几乎恒定，因而广泛应用于石油开采，化工高压输送等领域。随着深井采油注水的压力流量需求的不断提高，对往复泵流体输送能力要求也不断提高，使往复泵向大功率，高压，大流量的方向发展。曲轴是往复泵结构中结构最复杂，成本最高的部件，是在大功率往复泵的研发设计过程中难点所在。

此外，传统的往复泵都是固定流量的，为了满足工业应用中不同输送工况的需要，目前往复泵向流量可调节的方向发展。而在变流量工况下，往复泵曲轴将受到较大的瞬态冲击载荷，实验证明，液体撞击的水锤效应可以在瞬时使峰值载荷增大50％。现有的静态或者准静态曲轴载荷设计计算方法，无法考虑瞬态冲击载荷，无法满足大功率流量可调节往复泵曲轴设计的需求需要。为了精确地校核曲轴的疲劳强度，需要对泵在改变流量后，极端工况下的瞬态载荷进行考虑和评估，为此，对冲击载荷的大小进行实时在线检测是最可靠的方法。

由于曲轴是高速旋转部件，加上不同角度的多曲拐设计，形状十分复杂，其冲击载荷的测试十分困难。

通过对现有技术的检索发现，《基于LabVIEW曲轴疲劳试验机测控系统开发》(《微计算机信息》测控自动化2009年第25卷第6-1期)，该文献对一种新式的曲轴疲劳试验机测控系统的开发进行了阐述：“曲轴设置于主动摆和从动摆之间构成机械谐振系统，此系统用钢丝绳悬挂在支架上。计算机发出正弦数字信号经数据采集卡转换为模拟信号送入功率放大器，推动激振器工作，激振器通过推杆将载荷加在主动摆上。当谐振系统在某个共振频率下工作时，激振器载荷被其放大数倍加载在曲轴两端，曲轴因而受到周期性弯矩作用，模拟真实工作环境下的受载情况。从动摆下方刚性连接加速度传感器，将其振动信号经电荷放大器放大后输入采集卡再传给计算机做数据分析处理。”该实验机虽然能够对曲轴疲劳强度进行测试，但是因为无法对冲击载荷进行模拟，所得的结果仍然是一种处于实验室中的，理想条件下的结果，对于曲轴的在实际应用中所受到的冲击载荷考虑不足。因此亟需一种新式装置对曲轴的实际工况进行检测，以尽可能准备地校核曲轴疲劳强度。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种流量可调节往复泵曲轴冲击载荷在线实时检测装置，利用在连杆上设置电阻应变片，测试往复泵连杆在工作时所受的应力，间接测得曲轴应力的方法，对泵在改变流量后，极端工况下的瞬态载荷进行测试，为冲击载荷的实时在线检测提供了可靠的途径。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：金属保护片、电阻应变片、应变放大器、电桥、数据采集卡和控制模块，其中：金属保护片设置于往复泵的壳体，电阻应变片粘接于待测连杆上且依次与电桥和应变放大器相连，将待测连杆的形变转换为电信号输出，应变放大器的输入端与电桥相连并采集模拟电流信号，应变放大器的输出端输出模拟电压信号至数据采集卡，数据采集卡的输出端输出数字信号至控制模块。

所述的金属保护片为一带有弧形缺口的长方形平面金属片，该金属保护片具体固定在往复泵的壳体开槽处。

所述的电阻应变片与电桥通过线缆相连接，该线缆上设有线缆固定装置。

所述的线缆固定装置为一两侧开孔，中间圆弧型的拱形金属薄片，用于固定线缆。

所述的电阻应变片的表面涂敷有保护胶，以防护隔热作用。

所述的电阻应变片的电阻值为：120Ω，电敏系数：2.20。

所述的数据采集卡为16路模拟输入，2路模拟输出，采样频率：16位，250kS/s。

所述的控制模块包括：信号处理单元与数据记录单元，其中：信号处理单元通过将采集到的数字信号进行滤波处理得到连杆受力时的应变曲线，数据记录单元与信号处理单元相连接并记录对应的应变曲线。