专利名称：一种测量风机效率的测量环的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测量风机效率的测量环，实现风机动态转矩参数值的测量。
背景技术：
风机效率定义为输入、输出有用功率之比的最大值，它是衡量风机产品技术先进 性、安全经济运行的重要指标。寻求简洁合理的测试方法一直是风机行业关注的技术之一。 因此无论对生产厂家、风机设计单位、用户等，快捷简单的测量方法有着重要应用价值。 风机效率的测量主要通过测出风机的静态和动态转矩，而获得风机的输出功率。 目前转矩的测量，按其基本原理分为三类传递法(扭矩法)、能量转换法和平衡力法(反 力法)。
1)传递法 传递法又称为扭矩法，是根据传感器弹性元件在传递转矩时所产生的物理参数的 变化而测量转矩的方法。这里的物理参数是指传感器弹性元件的应力和应变。这种方法需 要通过联轴器将被测风机与扭矩传感器连接。这种方式实施往往需要对产品本身进行一定 改变。特别的对电机内嵌式轴流风机较难实现。 2)能量转换法 能量转换法是根据能量转换守恒定律，用其它参数量(如电量参数)来测量机械 能参数及转矩的一种间接测量方法。一般来说误差较大，约为士 (10-15) %，故也很少采用， 只有在直接测量无法进行的时候才考虑采用此方法。 3)平衡力法 对任何一种匀速工作的动力机械或制动机械，当它的主轴受转矩作用时，在它的 机体上必定同时存在着方向相反的平衡力矩，且二者相等。测量机体上的平衡力矩，以确定 风机主轴上的作用转矩的大小的方法称为平衡力法，亦称为反力法。采用平衡力法测量转 矩，转矩信号的传输问题容易解决，采用这种方法仅可测量匀速工作情况下的转矩。 但是，上述的测量方法都不能实现动态转矩的测试，其中的关键因素之一是没有 合适的、用于动态转矩测量的传感部件。

实用新型内容要解决的技术问题 为了解决现有技术中存在的不足之处，基于转矩动态平衡原理，广义牛顿第三定 律以及正置正交薄壁壳体具有的独特力学特性，本实用新型提出测量风机效率的测量环。 具有高可靠、高精度、高效率、安装方便、测试过程简洁的优点。 技术方案 本实用新型的技术特征在于包括2个连接法兰盘1、4个剪切式力传感器2、8个 连接杆件3、 1个圆筒形加劲金属网格4和1个防漏风蒙皮5 ;所述4个剪切式力传感器2的 两端通过各自的连接杆件3与连接法兰盘1内侧固定连接，4个剪切式力传感器2连接在法
3兰盘1的圆周4等分点处；圆筒形加劲金属网格4的两端胶接贴附于其外表面的防漏风蒙 皮5，并安装于2个连接法兰盘1内侧且方向相向的L形槽6内，端面处采用金属粘接剂形 成端面固定方式。 4个剪切式力传感器2的内侧表面沿测量环轴向中心线和圆周方向中心线的4个 交点位于同一圆周线上且和圆筒形加劲金属网格4与防漏风蒙皮5的圆周外表面有2 3 毫米间隙。 所述的剪切式力传感器2的精度为0. 03级。 有益效果 本实用新型提出的测量风机效率的测量环，其结构主体由连接法兰盘、剪切式力 传感器、圆筒形加劲金属网格、蒙皮等构成具有独特力学特性的正置正交网格加劲测量环 来完成力学值的测量。其独特力学特性在于薄壁网格加劲壳体是一种刚度较大的结构形 式，相对于薄壁壳体使结构整体强度增大不产生整体与局部失稳。根据薄壳理论及钱伟长 等人对旋转壳的抗扭刚度的研究结论，旋转对称壳内的剪应力独立于壳内其它薄膜和弯曲 应力，轴对称扭转所生的应力和轴对称其它变形所生的应力互相独立。且扭矩所产生的薄 膜剪应力，是抗扭应力的主要部份，弯曲扭应力只是微量的修正。 提出的测量风机效率的测量环的剪切式力传感器设计要求为量程适当且仅对周 向剪切力感应，而其它方向通过结构设计与制造工艺使其合力为零。连接法兰盘与传感器 及连接杆组件构成测量环结构的主体部分，避免结构的总体和局部失稳。本测量环结构另 一主要构成部分为防漏风组件。它由加劲网格及柔性防漏风材料组成。其中加劲网格设计 要求为具有一定强度特性的金属网格。柔性防漏风材料设计与选用要求其具有防漏风性 能。且防风蒙皮与加劲网格结合体应具有对测量环的周向变形相对传感器有较大变形量， 以保证可以测得准确数据。提出的测量环法兰盘外端面粘附一定厚度软弹性材料便于与测 试风机端面柔性连接。 本测量环使用方便、便于维护、高精度、高效率、低成本。在原理上和实现上为风机 效率测量提供了新思路、新方法，该装置为一种专用小型风机效率测量设备，并可推广应用 于具有薄壁回转结构件的扭矩测量，强度校验等。

图1 :为本实用新型测 图2:为本实用新型测 图3:为本实用新型测 图4:为本实用新型测
漏风蠢
t环结构原理正视图； t环结构A-A向示意图 t环结构B-B向示意图
t环结构c-c向示意图
fAj i :/vz十、^rng艰i王t/。里^T-pn"j ^ ^ iHjzj、/^、fAj ; l-连接法兰盘；2-剪切式力传感器；3-连接杆件；4-圆筒形加劲金属网格；5-防
皮；6-L形槽。
具体实施方式现结合实施例、附图对本实用新型作进一步描述 本测量环在原理上利用正置正交圆形薄壁壳体扭转力学特性、气体质点系转动功 原理、广义牛顿第三定律。[0028] 本实施例中的4个剪切式力传感器2的精度为0. 03级，2个连接法兰盘1和4个 连接杆件3选择材料为不锈钢2Crl3Ni4Mn9， 4个剪切式力传感器2的两端通过各自的连接 杆件3与连接法兰盘1固定连接，4个剪切式力传感器2在连接法兰盘1的圆周4等分点 处。圆筒形加劲金属网格4选择编制成型工艺、自由节点，具有强度特性适当且整体受力， 适应周向变形能力强为的细密金属网格，防漏风蒙皮5选择高弹性硅胶无纺布。连接关系 为圆筒形加劲金属网格4的两端胶接贴附于其外表面的防漏风蒙皮5，并安装于2个连接法 兰盘l内侧方向相向的L形槽6内，端面处采用金属粘接剂形成端面固定方式。用于端面 连接的金属粘接剂选择硅胶与不锈钢金属粘接剂G790。 4个剪切式力传感器2的圆周内侧 表面和圆筒形加劲金属网格4与防漏风蒙皮5的圆周外表面有2毫米间隙。 本实施例图1为本发明所提供的测量环结构(不含蒙皮)，是实现动态转矩测量的 主要部分。剪切式力传感器2传感器与法兰盘连接杆件3及加劲网格4构成具有正置正交 圆形加劲薄壳的结构特征，提供了一种新型受力结构。其中剪切式力传感器设计要求为仅 对剪切力敏感，其它方向通过结构设计与制造工艺使其合力为零。 图2为本发明所提供的风机效率测量环A-A)向示意图(含蒙皮。图中所示为本 设计测量环结构另一主要构成部分即防漏风组件。它由加劲网格4及柔性防漏风材料5组 成。加劲网格4与防风蒙皮5结合体应具有对测量环的周向变形相对传感器有较大变形量， 以保证可以测得准确数据。防漏风蒙皮部分主要起过渡风道作用，在轴向、径向具有适当强 度而具有较小临界扭转力矩。 如图3所示，为本发明所提供的风机效率测量环B-B向示意图(含蒙皮)。该图主 要体现了防漏风组件与传感器的位置关系及传感器布局特点。 如图4所示，为本发明所提供的风机效率测量环C-C向示意图。该图为图1的补 充说明。该图说明了本设计提供的具有独特力学特性的正置正交薄壁壳体测量环的主体结 构形式。 本实施例在实际应用中1、安装方式为测量环一端与放置与支撑机构上的被测风 机柔性连接，另一端与标准风筒连接，借助重力支撑机构夹紧风筒。2、启动风机，测出无叶 片风机系统空载机械转矩TO ;3、装上风叶后，再启动风机，运转平稳后测出风机系统机械 转矩Tl，即可得到风机净输出机械转矩T2。
权利要求一种测量风机效率的测量环，其特征在于包括2个连接法兰盘(1)、4剪切式力传感器(2)、4个连接杆件(3)、圆筒形加劲金属网格(4)和防漏风蒙皮(5)；4个剪切式力传感器(2)的两端通过各自的连接杆件(3)与连接法兰盘(1)固定连接，4个剪切式力传感器(2)连接在法兰盘(1)的圆周4等分点处；圆筒形加劲金属网格(4)的两端胶接贴附于其外表面的防漏风蒙皮(5)，并安装于2个连接法兰盘(1)内侧方向相向的L形槽(6)内，端面处采用金属粘接剂形成端面固定方式。
2. 根据权利要求1所述的测量风机效率的测量环，其特征在于4个剪切式力传感器 (2)的内侧表面沿测量环轴向中心线和圆周方向中心线的4个交点位于同一圆周线上且与 圆筒形加劲金属网格(4)与防漏风蒙皮(5)的圆周外表面有2 3毫米间隙。
3. 根据权利要求1或2所述的测量风机效率的测量环，其特征在于所述的剪切式力 传感器(2)的精度为0.03级。
专利摘要本实用新型涉及一种测量风机效率的测量环，技术特征在于4个剪切式力传感器的两端通过各自的连接杆件与连接法兰盘固定连接，4个剪切式力传感器在连接法兰盘的圆周4等分点处；圆筒形加劲金属网格的两端胶接贴附于其外表面的防漏风蒙皮，并安装于2个连接法兰盘内侧方向相向的L形槽内，端面处采用金属粘接剂形成端面固定方式。本测量环使用方便、便于维护、高精度、高效率、低成本。在原理上和实现上为风机效率测量提供了新思路、新方法，该装置为一种专用小型风机效率测量设备，并可推广应用于具有薄壁回转结构件的扭矩测量，强度校验等。
文档编号G01L3/00GK201531403SQ20092003448
公开日2010年7月21日 申请日期2009年9月9日 优先权日2009年9月9日
发明者周东 申请人:中国航天科技集团公司第四研究院四○一所