专利名称：标准化高精度的模型导水瓣轴扭矩测量结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种标准化高精度的模型导水瓣轴扭矩测量结构。
背景技术：
导水瓣轴扭矩的测量是模型水轮机的一项经常性的试验项目。基本原理为利用测量导水瓣轴相应部分在导水瓣所受水力矩作用下产生的应变值来推算出此时导水瓣轴扭矩的大小。如图I所示，传统的模型导水瓣轴扭矩测量结构为整个导水瓣为整体式结构，测量导水瓣轴扭矩的导水瓣轴相应部分与导水瓣其他部分采用相同的材料且未进行热处理。上述结构存在如下不足之处由于测量导水瓣轴扭矩的导水瓣轴相应部分没有进行热处理，使得测量段回复性能较 差，测量出的导水瓣轴应变值与导水瓣轴扭矩的对应关系会产生很大的偏差，会直接影响导水瓣轴扭矩的测量精度；同时，对于不同的模型水轮机，只要导水瓣形状存在微小的不同，每次整个导水瓣就都需要重新设计和加工，导水瓣轴扭矩的测量结构件无互换性。有鉴于此，有必要开发一种标准化的模型导水瓣轴扭矩测量结构。

发明内容
本发明的目的是公开一种标准化高精度的模型导水瓣轴扭矩测量结构。本发明的技术方案为一种标准化高精度的模型导水瓣轴扭矩测量结构，标准测量段
(3)上部由螺栓(2)与导水瓣轴(I)固定连接，标准测量段(3)下部由螺栓(2)与导水瓣体
(4)固定连接，标准测量段(3)与导水瓣轴(I)和导水瓣体(4)均采用了止口配合，导水瓣轴测量段圆轴结构应变与扭矩的对应关系如下式I/ =-
f ；47G(I)式中M----扭矩(Nm)；W----抗扭截面模量(m3)；y----应变,无量纲；G——剪切弹性模量(109N/m2)。在进行不同类型的模型导水瓣轴扭矩试验时，仅需重新加工导水瓣轴和导水瓣体，而具有标准尺寸的测量段可以重复使用，同时，本发明还要求对标准测量段进行标准调质处理，即通过淬火加高温回火的热处理工艺，将未进行调质处理的标准测量段母材中的奥氏体转变为回火索氏体(铁素体与粒状碳化物的混合物)，从而在使标准测量段的材料强度、硬度和耐磨性得到提高的同时，还能够显著提高标准测量段材料的塑性指标，增强标准测量段对扭矩的回复性能，从而使得模型导水瓣轴扭矩的测量精度得到提高。根据剪切虎克定律可知，对导水瓣轴测量段圆轴结构而言，其应变与扭矩的对应关系如下式
MY =-
^ 'I7G(I)式中M----扭矩(Nm);W----抗扭截面模量(m3)；y----应变,无量纲；
G——剪切弹 性模量(109N/m2)。抗扭截面模量由材料决定，所以由上式可以看出，在受到相同扭矩的条件下,材料应变值Y与剪切弹性模量成反比，对标准测量段进行调质处理后，材料剪切弹性模量变小，应变值变大，可提高测量精度。另外，测量导水瓣轴扭矩时，在受到相同扭矩的作用时，测量信号与标准力矩间对应关系的随机不确定度越小，测量精度越高。本发明工作原理由于标准测量段的结构形式已确定且可以反复使用，当进行其他类型导水瓣的导水瓣轴扭矩试验时，不必像传统的整体导水瓣那样需加工一只全新的导水瓣，仅需加工导水瓣轴和导水瓣体即可，无需重新加工标准测量段，从而实现了水轮机导水瓣轴扭矩测量结构的标准化。同时，对标准测量段进行标准调质处理，提高标准测量段材料的塑性指标，增强标准测量段对扭矩的回复性能，保证了测量出的导水瓣轴应变值与导水瓣轴扭矩之间具有良好的对应关系，这就会有效地提高模型导水瓣轴扭矩的测量精度。


图I为现有技术结构2为本发明的导水瓣结构剖视3为本发明的标准测量段结构剖视4为对整体式导水瓣扭矩的标定结果表图5为对新型导水瓣扭矩的标定结果表
具体实施例方式如图2所示，一种标准化高精度的模型导水瓣轴扭矩测量结构，其特征是标准测量段3上部由螺栓2与导水瓣轴I固定连接，标准测量段3下部由螺栓2与导水瓣体4固定连接，标准测量段3与导水瓣轴I和导水瓣体4均采用了止口配合。根据剪切虎克定律可知，对导叶轴测量段圆轴结构而言，其应变与扭矩的对应关系如下式
权利要求
1.一种标准化高精度的模型导水瓣轴扭矩测量结构，其特征是标准测量段(3)上部由螺栓(2)与导水瓣轴(I)固定连接，标准测量段(3)下部由螺栓(2)与导水瓣体(4)固定连接，标准测量段(3)与导水瓣轴(I)和导水瓣体(4)均采用了止口配合， 导水瓣轴测量段圆轴结构应变与扭矩的对应关系如下式M 'I,=- } WG(I) 式中 M——扭矩(Nm)； W----抗扭截面模量(m3)； Y——应变，无量纲； G——剪切弹性模量(109N/m2)。
2.根据权利要求I所述的一种标准化高精度的模型导水瓣轴扭矩测量结构，其特征是对标准测量段(3)进行调质处理。
全文摘要
本发明涉及一种标准化高精度的水轮机模型导水瓣轴扭矩测量结构，通过将传统的整体导水瓣分成导水瓣轴、标准测量段和导水瓣体三部分，实现了在进行不同类型的模型导水瓣轴扭矩试验时，仅需重新加工导水瓣轴和导水瓣体，而具有标准尺寸且经过调质处理的标准测量段可以重复使用。本发明实现了水轮机模型导水瓣轴扭矩测量结构的标准化并提高了测量精度。
文档编号G01L3/00GK102636304SQ201210126040
公开日2012年8月15日 申请日期2012年4月26日 优先权日2012年4月26日
发明者程宇坤, 童文波, 赵越, 高明 申请人:哈尔滨电机厂有限责任公司