CN210142455U - 动平衡模拟实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种动平衡模拟实验装置，包括底座、转动连接在底座上的转轴、设置于底座上并用于驱动转轴转动的驱动机构、固定套设于转轴上的配重盘、多个设置于配重盘上且沿配重盘的周向间隔布设的配重位、用于安装在配重位上以使转轴转动时产生径向振动或消除径向振动的配重块、设置于底座上并用于测量和显示径向振动的振动值以便进行动平衡计算的振动测量机构以及设置于驱动机构上并用于测量和显示振动值对应的相位角以便进行动平衡计算的角度测量机构。本实用新型的动平衡模拟实验装置可以模拟现场燃气轮机进行动平衡分析与计算，可以通过该装置向人讲解现场动平衡分析与计算，可以让人更好地理解和掌握现场动平衡分析与计算。
Description
技术领域
本实用新型涉及动平衡分析与计算技术领域，特别地，涉及一种动平衡模拟实验装置。
背景技术
燃气轮机的振动问题经常发生，需要对燃气轮机进行动平衡。现有动平衡分析与计算主要由动平衡机在燃气轮机组装完成前进行，燃气轮机组装完成后其整体动平衡无法在动平衡机上完成，只能在现场进行。
动平衡机单独针对转子进行动平衡分析，其计算方法与现场动平衡的计算方法不一致，不能让人理解现场动平衡分析与计算，不方便进行动平衡分析与计算的现场培训和教学。
实用新型内容
本实用新型提供了一种动平衡模拟实验装置，以解决现有的动平衡机不方便进行动平衡分析与计算的现场培训和教学的问题。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种动平衡模拟实验装置，包括底座、转动连接在底座上的转轴、设置于底座上并用于驱动转轴转动的驱动机构、固定套设于转轴上的配重盘、多个设置于配重盘上且沿配重盘的周向间隔布设的配重位、用于安装在配重位上以使转轴转动时产生径向振动或消除径向振动的配重块、设置于底座上并用于测量和显示径向振动的振动值以便进行动平衡计算的振动测量机构以及设置于驱动机构上并用于测量和显示振动值对应的相位角以便进行动平衡计算的角度测量机构。
进一步地，振动测量机构包括设置于底座上的振动传感器安装座、设置于振动传感器安装座上并用于测量和反馈径向振动的振动值的振动传感器以及与振动传感器连接并用于采集和显示振动传感器反馈的振动值以便进行动平衡计算的振动测量仪。
进一步地，振动传感器安装座环绕转轴设置，振动传感器安装座上沿转轴的径向开设有多个用于安装振动传感器的安装孔；振动传感器安装座设置为多个，多个振动传感器安装座沿转轴的轴向间隔布设。
进一步地，驱动机构包括设置于底座上的电机安装座和设置于电机安装座上且与转轴连接的电机。
进一步地，角度测量机构包括设置于电机上的角度传感器安装座、设置于角度传感器安装座上并用于测量和反馈振动值对应的相位角的角度传感器、开设于转轴上并用于与角度传感器配合以进行测量的测量角度缺口以及与角度传感器连接并用于采集和显示角度传感器反馈的相位角以便进行动平衡计算的振动测量仪。
进一步地，动平衡模拟实验装置还包括用于调节电机的转速的转速调节机构；转速调节机构包括设置于电机上的转速传感器安装座、设置于转速传感器安装座上并用于测量和反馈转轴的转速的转速传感器、固定套设于转轴上并用于与转速传感器配合以进行测量的测速齿轮以及分别与转速传感器和电机连接并用于采集转速传感器反馈的转速和调节电机的转速的转速控制器。
进一步地，底座上设有多个沿转轴的轴向间隔布设的轴承安装座，轴承安装座上设有轴承，转轴的两端分别穿设于轴承安装座的轴承上。
进一步地，底座上开设有多个沿转轴的轴向间隔布设的固定孔，振动传感器安装座、电机安装座以及轴承安装座均固定在固定孔上。
进一步地，配重位采用开设于配重盘上的配重孔，配重盘上对应配重孔的位置设有用于标示角度的刻度。
进一步地，底座上转动连接有用于防止转轴转动时转轴上的零部件脱出的防护罩；防护罩设置为多个，多个防护罩沿转轴的轴向间隔布设。
本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型的动平衡模拟实验装置，包括底座、转轴、驱动机构、配重盘、配重位、配重块、振动测量机构以及角度测量机构。底座形成底部支撑，可以保证装置的稳定性。转轴转动连接在底座上，配重盘固定套设在转轴上，驱动机构可以驱动转轴转动，使转轴带动配重盘转动。配重盘上设有多个配重位，多个配重位沿配重盘的周向间隔布设，使配重盘上具有多个不同角度的配重位。当所有配重位都为空时，转轴转动处于平衡状态。通过在某一个配重位上安装一个未知重量的配重块，使转轴产生径向振动，模拟现场燃气轮机振动。再通过振动测量机构测量和显示径向振动的振动值，通过角度测量机构测量和显示振动值对应的相位角，以便进行动平衡计算。最后根据动平衡计算结果在合适角度的配重位上安装合适重量的配重块，消除转轴的径向振动，使转轴重新达到平衡状态，完成动平衡。本实用新型的动平衡模拟实验装置可以模拟现场燃气轮机进行动平衡分析与计算，可以通过该装置向人讲解现场动平衡分析与计算，可以让人更好地理解和掌握现场动平衡分析与计算，便于进行动平衡分析与计算的现场培训和教学。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本实用新型作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1是本实用新型优选实施例的动平衡模拟实验装置的立体示意图；
图2是本实用新型优选实施例的动平衡模拟实验装置的正视图；
图3是本实用新型优选实施例的动平衡模拟实验装置的俯视图；
图4是本实用新型优选实施例一的动平衡分析与计算方法的示意图之一；
图5是本实用新型优选实施例一的动平衡分析与计算方法的示意图之二；
图6是本实用新型优选实施例二的动平衡分析与计算方法的示意图。
附图标记说明：
1、底座；2、转轴；3、配重盘；4、振动传感器安装座；5、振动传感器；6、安装孔；7、电机安装座；8、电机；9、角度传感器安装座；10、角度传感器；11、测量角度缺口；12、转速传感器安装座；13、转速传感器；14、测速齿轮；15、轴承安装座；16、固定孔；17、配重孔；18、防护罩。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
图1是本实用新型优选实施例的动平衡模拟实验装置的立体示意图；图2是本实用新型优选实施例的动平衡模拟实验装置的正视图；图3是本实用新型优选实施例的动平衡模拟实验装置的俯视图；图4是本实用新型优选实施例一的动平衡分析与计算方法的示意图之一；图5是本实用新型优选实施例一的动平衡分析与计算方法的示意图之二；图6是本实用新型优选实施例二的动平衡分析与计算方法的示意图。
如图1、图2和图3所示，本实施例的动平衡模拟实验装置，包括底座1、转动连接在底座1上的转轴2、设置于底座1上并用于驱动转轴2转动的驱动机构、固定套设于转轴2上的配重盘3、多个设置于配重盘3上且沿配重盘3的周向间隔布设的配重位、用于安装在配重位上以使转轴2转动时产生径向振动或消除径向振动的配重块、设置于底座1上并用于测量和显示径向振动的振动值以便进行动平衡计算的振动测量机构以及设置于驱动机构上并用于测量和显示振动值对应的相位角以便进行动平衡计算的角度测量机构。
本实用新型的动平衡模拟实验装置，包括底座1、转轴2、驱动机构、配重盘3、配重位、配重块、振动测量机构以及角度测量机构。底座1形成底部支撑，可以保证装置的稳定性。转轴2转动连接在底座1上，配重盘3固定套设在转轴2上，驱动机构可以驱动转轴2转动，使转轴2带动配重盘3转动。配重盘3上设有多个配重位，多个配重位沿配重盘3的周向间隔布设，使配重盘3上具有多个不同角度的配重位。当所有配重位都为空时，转轴2转动处于平衡状态。通过在某一个配重位上安装一个未知重量的配重块，使转轴2产生径向振动，模拟现场燃气轮机振动。再通过振动测量机构测量和显示径向振动的振动值，通过角度测量机构测量和显示振动值对应的相位角，以便进行动平衡计算。最后根据动平衡计算结果在合适角度的配重位上安装合适重量的配重块，消除转轴2的径向振动，使转轴2重新达到平衡状态，完成动平衡。本实用新型的动平衡模拟实验装置可以模拟现场燃气轮机进行动平衡分析与计算，可以通过该装置向人讲解现场动平衡分析与计算，可以让人更好地理解和掌握现场动平衡分析与计算，便于进行动平衡分析与计算的现场培训和教学。可选地，振动值为振动峰峰值。
如图1、图2和图3所示，本实施例中，振动测量机构包括设置于底座1上的振动传感器安装座4、设置于振动传感器安装座4上并用于测量和反馈径向振动的振动值的振动传感器5以及与振动传感器5连接并用于采集和显示振动传感器5反馈的振动值以便进行动平衡计算的振动测量仪。振动传感器5通过测量振动传感器5与转轴2之间的距离变化，通过计算可以得到转轴2的径向振动的振动值，振动测量仪与振动传感器5连接，振动测量仪可以采集振动传感器5反馈的振动值并在显示屏上显示出来，以便进行动平衡计算。可选地，振动传感器5采用电涡流传感器或霍尔传感器。
如图1、图2和图3所示，本实施例中，振动传感器安装座4环绕转轴2设置，振动传感器安装座4上沿转轴2的径向开设有多个用于安装振动传感器5的安装孔6。振动传感器安装座4环绕转轴2设置，安装孔6沿转轴2的径向开设于振动传感器安装座4上，使安装在安装孔6上的振动传感器5沿转轴2的径向对准转轴2，以便测量转轴2的径向振动的振动值。安装孔6开设有多个，可以安装多个振动传感器5同时进行测量，确保测量的可靠性。可选地，振动传感器安装座4设置为多个，多个振动传感器安装座4沿转轴2的轴向间隔布设。转轴2上不同的轴向位置产生的径向振动的大小不同，振动传感器安装座4设置为多个，可以在不同的振动传感器安装座4上安装振动传感器5以便在不同的振动条件下进行动平衡分析与计算，可以让人更好地掌握现场动平衡分析与计算。
如图1、图2和图3所示，本实施例中，驱动机构包括设置于底座1上的电机安装座7和设置于电机安装座7上且与转轴2连接的电机8。电机8安装在电机安装座7上，电机8驱动转轴2转动，使转轴2带动配重盘3转动。可选地，驱动机构采用步进电机或伺服电机。
如图1、图2和图3所示，本实施例中，角度测量机构包括设置于电机8上的角度传感器安装座9、设置于角度传感器安装座9上并用于测量和反馈振动值对应的相位角的角度传感器10、开设于转轴2上并用于与角度传感器10配合以进行测量的测量角度缺口11以及与角度传感器10连接并用于采集和显示角度传感器10反馈的相位角以便进行动平衡计算的振动测量仪。角度传感器10可以测量角度传感器10与转轴2之间的距离，角度传感器10与测量角度缺口11之间的距离大于角度传感器10与转轴2上其他位置之间的距离，可以据此识别测量角度缺口11的位置。当振动传感器5测得转轴2的径向振动的振动值时，角度传感器10对准的转轴2上的位置与测量角度缺口11之间的夹角为振动值对应的相位角。振动测量仪与角度传感器10连接，振动测量仪可以采集角度传感器10反馈的相位角并在显示屏上显示出来，以便进行动平衡计算。可选地，角度传感器10采用电涡流传感器或霍尔传感器。
如图1、图2和图3所示，本实施例中，动平衡模拟实验装置还包括用于调节电机8的转速的转速调节机构。转速调节机构可以调节电机8的转速，可以使电机8驱动转轴2转动至设定的转速。可选地，转速调节机构包括设置于电机8上的转速传感器安装座12、设置于转速传感器安装座12上并用于测量和反馈转轴2的转速的转速传感器13、固定套设于转轴2上并用于与转速传感器13配合以进行测量的测速齿轮14以及分别与转速传感器13和电机8连接并用于采集转速传感器13反馈的转速和调节电机8的转速的转速控制器。测速齿轮14固定套设在转轴2上，转轴2转动时带动测速齿轮14转动。转速传感器13可以测量转速传感器13与测速齿轮14之间的距离，转速传感器13与测速齿轮14的轮齿之间的距离小于转速传感器13与测速齿轮14的齿槽之间的距离，可以据此识别出测速齿轮14的轮齿。转轴2带动测速齿轮14转动时，根据一段时间内转速传感器13识别到的轮齿数和测速齿轮14上的总轮齿数，可以通过计算得到测速齿轮14和转轴2的转速。转速控制器分别与转速传感器13和电机8连接，转速控制器可以根据转速传感器13反馈的转轴2的转速来调节电机8的转速。可选地，转速传感器13采用电涡流传感器或霍尔传感器。
如图1、图2和图3所示，本实施例中，底座1上设有多个沿转轴2的轴向间隔布设的轴承安装座15，轴承安装座15上设有轴承，转轴2的两端分别穿设于轴承安装座15的轴承上。轴承安装座15内含轴承，转轴2的两端通过轴承固定。
如图1和图3所示，本实施例中，底座1上开设有多个沿转轴2的轴向间隔布设的固定孔16，振动传感器安装座4、电机安装座7以及轴承安装座15均固定在固定孔16上。底座1上开设有多个固定孔16，振动传感器安装座4、电机安装座7以及轴承安装座15均通过螺栓固定在固定孔16上。多个固定孔16沿转轴2的轴向间隔布设，方便移动和添加振动传感器安装座4、电机安装座7以及轴承安装座15。
如图1所示，本实施例中，配重位采用开设于配重盘3上的配重孔17，配重盘3上对应配重孔17的位置设有用于标示角度的刻度。配重块安装在配重孔17中，配重盘3上的刻度可以进行角度标示，便于将配重块安装在合适角度的配重孔17中。可选地，配重孔17采用螺栓孔，配重块采用螺栓。可选地，配重孔17沿配重盘3的周向均匀间隔布设。
如图1、图2和图3所示，本实施例中，底座1上转动连接有用于防止转轴2转动时转轴2上的零部件脱出的防护罩18。在驱动机构驱动转轴2转动之前，将防护罩18转动至各零部件***，可以进行外部防护，防止转轴2转动时零部件脱出伤人。可选地，防护罩18设置为多个，多个防护罩18沿转轴2的轴向间隔布设。防护罩18设置的位置应当不影响转轴2和转轴2上的零部件的转动以及振动测量机构和角度测量机构的测量。
具体实施时，动平衡模拟实验装置的配重盘3上开设有16个配重孔17，16个配重孔17沿配重盘3的周向均匀间隔布设。
动平衡分析与计算方法一，以振动值为参数进行动平衡计算：
1、在某一个配重孔17中安装一个未知重量的配重块后，采用电机8驱动转轴2转动至设定的转速，此时测量转轴2的径向振动的振动值为：Vi＝100umPP。如图4所示，以坐标原点为中心、以Vi为半径画一个圆。
2、在0°的配重孔17中安装一个已知重量的配重块，称为试重(此组数据中试重的重量为1g)。采用电机8驱动转轴2转动至设定的转速，此时测量转轴2的径向振动的振动值为：V0＝143umPP。如图4所示，以0°坐标轴与Vi半径的圆的交点为圆心，以V0为半径画一个圆。
3、取出0°的配重孔17中的试重，将试重安装至112.5°的配重孔17中。采用电机8驱动转轴2转动至设定的转速，此时测量转轴2的径向振动的振动值为V1＝152umPP。如图4所示，以112.5°线与Vi半径的圆的交点为圆心，以V1为半径画一个圆。
4、取出112.5°的配重孔17中的试重，将试重安装至247.5°的配重孔17中。采用电机8驱动转轴2转动至设定的转速，此时转轴2的径向振动的振动值为V2＝45umPP。如图4所示，以247.5°线与Vi半径的圆的交点为圆心，以V2为半径画一个圆。
5、此时V0、V1以及V2三个圆形成交集，如图4所示，阴影部分为交集。在阴影部分中心区域取一点与坐标原点相连，此线段标记为T1，通过尺子量出其长度T1＝60，通过量角器量出其角度∠θ＝246°。此时可以计算出需要安装的配重块的重量M＝(Vi/T1)×试重的重量＝(100÷60)×1≈1.67g，用来安装配重块的配重孔17的角度为∠θ＝246°。
6、此时∠θ＝246°没有合适的配重孔17(225°<θ<247.5°)，由于振动是矢量，可以通过矢量分解将配重块分配到合适的配重孔17中。如图5所示，将M＝1.67g分配到225°(M2)与270°(M3)的配重孔17中。M2和M3可以通过尺子测量或者直接看图计算出M2＝3.5/6*1.67≈1g，M3＝3/6*1.67≈0.8g。
7、取出试重，在225°的配重孔17中安装重量为1g的配重块，在270°的配重孔17中安装重量为0.8g的配重块。采用电机8驱动转轴2转动至设定的转速，转轴2的径向振动的振动值变得很小(<20umPP)，完成动平衡。
动平衡分析与计算方法二，以振动值和振动值对应的相位角为参数进行动平衡计算：
1、在某一个配重孔17中安装一个未知重量的配重块后，采用电机8驱动转轴2转动至设定的转速，此时测量转轴2的径向振动的振动值为：V1＝130umPP，振动值对应的相位角为44°。如图6所示，以坐标原点为起点、以振动值为长度、以相位角为角度画一条线段，此线段标记为V1。
2、在任何已知位置(此组数据中为45°)的配重孔17中安装试重(试重的重量为2g)，采用电机8驱动转轴2转动至设定的转速，此时测量转轴2的径向振动的振动值为：V2＝170umPP，振动值对应的相位角为94°。如图6所示，以坐标原点为起点、以振动值为长度、以相位角为角度画一条线段，此线段标记为V2。
3、如图6所示，V2至V1的线段标记为T1。用尺子量出V1＝325，T1＝330，V1与T1的夹角@＝81°，需要安装的配重块的重量M＝(V1/T1)×试重的重量＝(325÷330)×2≈2g。以V1为基准，以V2至V1的方向为转动方向转动角度@，用来安装配重块的配重孔17的角度为θ＝323°(44°往逆时针方向转动81°)。
4、通过动平衡分析与计算方法一中的第6步和第7步进行矢量分解，将配重块安装到合适角度的配重孔17中，完成动平衡。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种动平衡模拟实验装置，其特征在于，
包括底座(1)、转动连接在所述底座(1)上的转轴(2)、设置于所述底座(1)上并用于驱动所述转轴(2)转动的驱动机构、固定套设于所述转轴(2)上的配重盘(3)、多个设置于所述配重盘(3)上且沿所述配重盘(3)的周向间隔布设的配重位、用于安装在所述配重位上以使所述转轴(2)转动时产生径向振动或消除所述径向振动的配重块、设置于所述底座(1)上并用于测量和显示所述径向振动的振动值以便进行动平衡计算的振动测量机构以及设置于所述驱动机构上并用于测量和显示所述振动值对应的相位角以便进行动平衡计算的角度测量机构。
2.根据权利要求1所述的动平衡模拟实验装置，其特征在于，
所述振动测量机构包括设置于所述底座(1)上的振动传感器安装座(4)、设置于所述振动传感器安装座(4)上并用于测量和反馈所述径向振动的振动值的振动传感器(5)以及与所述振动传感器(5)连接并用于采集和显示所述振动传感器(5)反馈的振动值以便进行动平衡计算的振动测量仪。
3.根据权利要求2所述的动平衡模拟实验装置，其特征在于，
所述振动传感器安装座(4)环绕所述转轴(2)设置，所述振动传感器安装座(4)上沿所述转轴(2)的径向开设有多个用于安装所述振动传感器(5)的安装孔(6)；
所述振动传感器安装座(4)设置为多个，多个所述振动传感器安装座(4)沿所述转轴(2)的轴向间隔布设。
4.根据权利要求2所述的动平衡模拟实验装置，其特征在于，
所述驱动机构包括设置于所述底座(1)上的电机安装座(7)和设置于所述电机安装座(7)上且与所述转轴(2)连接的电机(8)。
5.根据权利要求4所述的动平衡模拟实验装置，其特征在于，
所述角度测量机构包括设置于所述电机(8)上的角度传感器安装座(9)、设置于所述角度传感器安装座(9)上并用于测量和反馈所述振动值对应的相位角的角度传感器(10)、开设于所述转轴(2)上并用于与所述角度传感器(10)配合以进行测量的测量角度缺口(11)以及与所述角度传感器(10)连接并用于采集和显示所述角度传感器(10)反馈的相位角以便进行动平衡计算的所述振动测量仪。
6.根据权利要求4所述的动平衡模拟实验装置，其特征在于，
所述动平衡模拟实验装置还包括用于调节所述电机(8)的转速的转速调节机构；
所述转速调节机构包括设置于所述电机(8)上的转速传感器安装座(12)、设置于所述转速传感器安装座(12)上并用于测量和反馈所述转轴(2)的转速的转速传感器(13)、固定套设于所述转轴(2)上并用于与所述转速传感器(13)配合以进行测量的测速齿轮(14)以及分别与所述转速传感器(13)和所述电机(8)连接并用于采集所述转速传感器(13)反馈的转速和调节所述电机(8)的转速的转速控制器。
7.根据权利要求4所述的动平衡模拟实验装置，其特征在于，
所述底座(1)上设有多个沿所述转轴(2)的轴向间隔布设的轴承安装座(15)，所述轴承安装座(15)上设有轴承，所述转轴(2)的两端分别穿设于所述轴承安装座(15)的轴承上。
8.根据权利要求7所述的动平衡模拟实验装置，其特征在于，
所述底座(1)上开设有多个沿所述转轴(2)的轴向间隔布设的固定孔(16)，所述振动传感器安装座(4)、所述电机安装座(7)以及所述轴承安装座(15)均固定在所述固定孔(16)上。
9.根据权利要求1所述的动平衡模拟实验装置，其特征在于，
所述配重位采用开设于所述配重盘(3)上的配重孔(17)，所述配重盘(3)上对应所述配重孔(17)的位置设有用于标示角度的刻度。
10.根据权利要求1～9任一项所述的动平衡模拟实验装置，其特征在于，
所述底座(1)上转动连接有用于防止所述转轴(2)转动时所述转轴(2)上的零部件脱出的防护罩(18)；
所述防护罩(18)设置为多个，多个所述防护罩(18)沿所述转轴(2)的轴向间隔布设。
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|---|---|---|---|
| CN201920396731.0U CN210142455U (zh) | 2019-03-26 | 2019-03-26 | 动平衡模拟实验装置 |
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| CN201920396731.0U CN210142455U (zh) | 2019-03-26 | 2019-03-26 | 动平衡模拟实验装置 |
Publications (1)
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|---|---|
| CN210142455U true CN210142455U (zh) | 2020-03-13 |
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ID=69732945
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|---|---|
| CN (1) | CN210142455U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115132009A (zh) * | 2022-05-20 | 2022-09-30 | 华能新华发电有限责任公司 | 一种模拟振动培训装置 |
-
2019
- 2019-03-26 CN CN201920396731.0U patent/CN210142455U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115132009A (zh) * | 2022-05-20 | 2022-09-30 | 华能新华发电有限责任公司 | 一种模拟振动培训装置 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
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