[发明专利]一种泵用轴向力最大值测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及泵试验测量领域，尤其是一种泵用轴向力最大值测量装置。

背景技术

泵是一种通用机械，广泛应用于农业、工业等领域。泵在运转过程中，作用在叶轮上的轴向力拉动叶轮轴向移动，可能造成叶轮与静止部件接触，导致泵零件损坏，不能正常工作，严重地影响了泵运行的可靠性和安全性，因此测量和减小轴向力是重要的设计研究过程。

产生轴向力的主要原因是前后盖板不对称，流体作用在后盖板压力大于前盖板，前、后盖板上的压力方向相反，因此产生指向叶轮吸入口的力。目前主要通过减小后泵腔中的流体压力达到减小轴向力的目的，比如平衡孔与密封环结构、平衡盘、背叶片等结构，这些结构减小轴向力的同时，可能会改变了泵的性能。

泵的轴向力是随着叶轮旋转而动态变化的，最大轴向力的瞬间破坏力最强，减小轴向力应该以其最大值作为设计参数。目前，减小轴向力结构的设计方法主要依赖于经验，主要是因为难以测量泵在运行时产生的最大轴向力，因而无法定量地进行设计。

在专利CN201410675511.3《一种潜液泵的轴向力测量装置》中，通过加装吊架和拉压传感器、加长传动轴等，实现了针对潜液泵的轴向力测量。不足之处是改动了传动轴，而且过长的悬臂轴容易失稳。

在专利CN201310067993.X《一种用于多级直联离心泵的轴向力测量装置及方法》中，通过在驱动电机上加装支架、力传导装置和测量装置，在电机尾部测量作用在叶轮上的轴向力。但是力传到装置上的轴承可能会把轴向力传递给底座，从而导致测量值小于实际值。

因此，本发明的目的是设计一种体积小、结构简单、能够准确测量最大轴向力的轴向力测量装置。

发明内容

本发明针对上述问题提供一种泵用轴向力最大值测量装置，在基本不改变泵的内流特性情况下，实现最大轴向力的测量。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的：一种泵用轴向力最大值测量装置，包括第一平面推力轴承，双层套筒，填料，弹簧，单层套筒和第二平面推力轴承；所述单层套筒的一端固定在第二平面推力轴承B端面上；所述单层套筒插入双层套筒；所述双层套筒内安装弹簧、埋入填料，弹簧两端分别与单层套筒端面和双层套筒内端面相接触；所述双层套筒的外层筒壁上开设泄料孔，所述双层套筒的一端固定在第一平面推力轴承B端面上。

上述方案中，所述卸料孔的直径D₁的取值范围为3mm-10mm；相邻泄料孔(11)的轴距l₃的取值范围为1.5D₁-5D₁；最底端的泄料孔位置应小于弹簧被完全压缩时的高度。

上述方案中，所述填料为在常温下具有可塑性且不溶于水的填料。

上述方案中，所述填料为蜡。

上述方案中，所述单层套筒和所述双层套筒间隙配合。

上述方案中，所述单层套筒的长度l₁大于所述双层套筒的长度l₂。

本发明还提供了一种利用上述泵用轴向力最大值测量装置进行测量的方法，包括如下步骤：S1：将第一平面推力轴承，双层套筒，单层套筒和第二平面推力轴承安装在泵轴上，叶轮螺母通过螺纹连接安装在泵轴的一端，并且叶轮螺母与第一推力球轴承A端面或第二推力球轴承A端面相抵S2：持续运行泵轴，然后取出所述一种泵用轴向力最大值测量装置，记录填料被挤出的深度；重新装好填料，在万能材料试验机上，压缩弹簧至上述深度，并读取轴向力最大值。

上述方案中，第一平面推力轴承A端面或第二平面推力轴承A端面与叶轮固定连接；所述双层套筒、第一平面推力轴承、第二平面推力轴承和单层套筒与泵轴的同轴度公差等级均控制在IT6-IT9范围内；与叶轮螺母相抵的第一平面推力轴承A端面或第二平面推力轴承A端面与泵轴为过盈配合；与叶轮固定连接的第一平面推力轴承A端面或第二平面推力轴承A端面与泵轴为间隙配合；所述第一平面推力轴承B端面或第二平面推力轴承B端面与泵轴间隙配合。