基于能量转换的轴功率测量装置及测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于能量转换的轴功率测量装置及测量方法，装置包括盛装有液体工质的保温室，保温室上装有一个盲板，转动轴穿过盲板中心伸入到液体工质中，转动轴前端固定安装有风扇扇叶、后端通过联轴器与待测轴连接，盲板上等距离分布有6个通孔，6个热电偶分别穿过6个通孔伸入到液体工质中，热电偶数据输出端与多点温度记录仪连接，测量时将转动轴后端与待测轴相连，使待测轴转动并带动转动轴转动，转动轴带动前端风扇扇叶转动，风扇扇叶搅拌液体工质，多点记录仪计算出单位时间液体工质平均温度变化量，根据液体工质的比热容和质量，计算出待测轴的轴功率，本装置结构简单，测量方法易操作，测量效率高，易于应用和推广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种机械能与热力学能转换及测量
，具体涉及一种基于能量转换的轴功率测量装置及测量方法。
技术介绍
目前国内外测量轴功率大多是通过测量轴的输出扭矩和转速进而计算得到。轴旋转时向个输出机械能，轴功率满足如下关系：P=Tω=2πnT60=πnT30]]>其中，P为转动轴功率，单位kW；T为转动轴的输出扭矩，单位N·m；n为转动轴的转速，单位r/min。其中转速测量技术已经十分成熟，可是扭矩测量技术相比之下并不十分成熟，目前应用比较广泛的有应变型传感器和相位差式扭矩传感器，应变片技术具有应用范围广、测量精度高、性能稳定等特点,但应变片的安装及环境因素对精度影响比较明显。相位差式扭矩测量仪属于非接触式测量,具有结构简单、响应速度快、灵敏度高等特点,但缺点也因不同类型而异,如钢弦测功仪不能测高速轴且精度低、磁弹式准确度低且易受外界电磁干扰等。由此可见扭矩测量技术有待进一步发展,以提高测量的精度。近年来,扭矩仪进行检测的方法较多,各种检测仪器性能各异,结构形式繁多,它们在各种不同的场合及环境下各有一定的使用价值，但使用时都要做大量的准备工作,如:轴及传感器的反复安装、信号的传输等，需要多次停机并反复进行信号修正。专利201320459236.2公开了一种检测设备，其中的核心部件磁滞测功机采用磁滞制动器与传感装置进行配合。这种检测装置虽然结构简单，操作方便，但是当磁滞测功机工作时，r>转动轴拖动涡流盘旋转，激磁线圈通以可调节的电压。由于在磁极周围产生磁场，该磁场将对检测结果产生较大的影响，而且由于转动轴拖动涡流盘旋转，所以它不能进行低速转动轴的检测。专利201420087678.3公开了一种电力测功器，它是通过将扭矩传感器与传动轴连接，采用多种传感器连接相应的部件测量出所需数据。但是它的结构中有多个电机，联轴器，齿轮箱，转动法兰盘等，过于复杂，操作中有很多的不确定性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的结构复杂，操作难度高等问题，提供了一种基于能量转换的轴功率测量装置及测量方法。本专利技术的目的是为了解决目前转动轴功率测量装置复杂的问题，避开转动轴功率的直接测量的难点，本专利技术提供一种结构简单应用性广的测量装置及测量方法。为满足上述技术要求，本专利技术是采用如下技术方案实现的：本专利技术利用能量转换定律，将轴的机械能转化为液体工质的热力学能，通过对单位时间内液体工质热力学能增量的计算求得功率。基于能量转换的轴功率测量装置，其特征在于，包括一个保温室，保温室由白钢容器与顶部的法兰盘内圈焊接而成，保温室内部盛装有液体工质，保温室上部通过螺栓装有一个可盖住法兰盘上表面的圆盘形的盲板，盲板圆心处开有沉孔，沉孔包括上部的沉头部分和下部的过孔部分，沉孔的沉头部分固定有轴承，转动轴与轴承配合并穿过沉孔的过孔部分伸入到保温室内的液体工质中，转动轴前端固定安装有风扇扇叶，转动轴后端通过联轴器与待测轴连接，盲板上以沉孔的圆心为圆心、大于沉孔半径且小于盲板半径的长度为半径的圆周上等距离分布有6个通孔，6个热电偶分别穿过6个通孔伸入到保温室内的液体工质中，6个热电偶从上而下穿出通孔下表面的长度，按逆时针方向，依次为保温室高度的并用密封胶密封通孔与热电偶之间的缝隙，每个热电偶的数据输出端与多点温度记录仪的数据输入端连接。所述的保温室的外表面包裹有保温材料制成的保温层。使用上述基于能量转换的轴功率测量装置的测量方法，其特征在于，步骤如下：第一步、将转动轴后端与待测轴通过相应规格型号的联轴器相连；第二步、使待测轴转动，待测轴通过联轴器带动转动轴转动，转动轴带动前端风扇扇叶转动，风扇扇叶开始搅拌保温室内的液体工质，待测轴的旋转机械能通过转动轴和风扇扇叶转化成了液体工质的热力学能；第三步、开始温度测量，将多点记录仪显示的六个测量点的温度求和取平均值记录下来，用平均温度代表此时刻液体工质的实际温度，液体工质初始平均温度记为T0，然后每相隔6秒为一个测量时间点记录一次液体工质的平均温度，共计记录10分钟，每个时间测量点对应的温度平均值分别记为T1，T2…T100，则T0，T1，T2…T100共有101组数据；第四步、绘制曲线，按照T0-T100这101组温度平均值数据绘制平均温度—时间变化曲线，选取其中平均温度上升速率平稳的曲线段，即平均温度变化曲线呈一条斜直线段，记所选取曲线段始端的时间测量点对应的平均温度值记为Ta，末端的时间测量点对应的平均温度值记为Tb，a和b均为整数，且0≤a≤b≤100，则选取曲线段平均温度变化量△T＝Tb-Ta，所选取曲线段的时间段长度t＝6×(b-a)；第五步、进行计算，计算待测轴的轴功率时满足如下关系：P=Wt=Qt=cmΔTt]]>其中，P为待测轴的轴功率，单位kW；c为保温室内的液体工质的比热容，单位kJ/(kg·K)；m为保温室内的液体工质的质量，单位kg；△T为所选时间段内的液体工质平均温度变化量，单位K；t为所选曲线段的时间长度，单位s。与现有技术相比本专利技术的有益效果是：本专利技术的有益效果在于，本专利技术所述的基于能量转换的轴功率测量装置及测量方法，可以通过机械能转换为热力学能实现轴功率的准确测量。整个测量装置可适用于多种测量场合，各种轴的功率测量，便捷易行，应用性广。本专利技术结构合理，操作简单，工作性能好。通过热电偶和多点温度记录仪测量并记录保温室内液体工质温度变化，更加精确。通过转动轴带动风扇扇叶转动，进而加热保温室内液体工质，原理简单，数据处理方便。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步的说明：图1为本专利技术所述的基于能量转换的轴功率测量装置的结构示意图；图2为本专利技术所述的基于能量转换的轴功率测量装置的盲板的主视图；图3为本专利技术所述的基于能量转换的轴功率测量装置的盲板的加工俯视图；图4为本专利技术所述的基于能量转换的轴功率测量装置的热电偶分布示意图；图5位本专利技术所述的基于能量转换的轴功率测量方法的流程图。图中：1.转动轴，2.轴承，3.保温材料，4.保温室，5.液体工质，6.风扇扇叶，7.热电偶，8.多点温度记录仪，9.盲板，10.沉孔，11.通孔。具体实施方式本专利技术提供了一种基于能量转换的轴功率测量装置，包括一个保温室4，保温室4由白钢容器与顶部的法兰盘内圈焊接而成，保温室4内部盛装有液体工质5，保温室4上部通过螺栓装有一个可盖住法兰盘上表面的圆盘形的盲板9，盲板9圆心处开有沉孔10，沉孔10包括上部的沉头部分和下部的过孔部本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于能量转换的轴功率测量装置，其特征在于，包括一个保温室(4)，保温室(4)由白钢容器与顶部的法兰盘内圈焊接而成，保温室(4)内部盛装有液体工质(5)，保温室(4)上部通过螺栓装有一个可盖住法兰盘上表面的圆盘形的盲板(9)，盲板(9)圆心处开有沉孔(10)，沉孔(10)包括上部的沉头部分和下部的过孔部分，沉孔(10)的沉头部分固定有轴承(2)，转动轴(1)与轴承(2)配合并穿过沉孔(10)的过孔部分伸入到保温室(4)内的液体工质(5)中，转动轴(1)前端固定安装有风扇扇叶(6)，转动轴(1)后端通过联轴器与待测轴连接，盲板(9)上以沉孔(10)的圆心为圆心、大于沉孔(10)半径且小于盲板(9)半径的长度为半径的圆周上等距离分布有6个通孔(11)，6个热电偶(7)分别穿过6个通孔(11)伸入到保温室(4)内的液体工质(5)中，6个热电偶(7)从上而下穿出通孔(11)下表面的长度，按逆时针方向，依次为保温室(4)高度的并用密封胶密封通孔(11)与热电偶(7)之间的缝隙，每条热电偶(7)的数据输出端与多点温度记录仪(8)的数据输入端连接。

【技术特征摘要】
1.基于能量转换的轴功率测量装置，其特征在于，包括一个保温室(4)，保温室(4)由白钢
容器与顶部的法兰盘内圈焊接而成，保温室(4)内部盛装有液体工质(5)，保温室(4)上
部通过螺栓装有一个可盖住法兰盘上表面的圆盘形的盲板(9)，盲板(9)圆心处开有沉孔(10)，
沉孔(10)包括上部的沉头部分和下部的过孔部分，沉孔(10)的沉头部分固定有轴承(2)，
转动轴(1)与轴承(2)配合并穿过沉孔(10)的过孔部分伸入到保温室(4)内的液体工质
(5)中，转动轴(1)前端固定安装有风扇扇叶(6)，转动轴(1)后端通过联轴器与待测轴
连接，盲板(9)上以沉孔(10)的圆心为圆心、大于沉孔(10)半径且小于盲板(9)半径
的长度为半径的圆周上等距离分布有6个通孔(11)，6个热电偶(7)分别穿过6个通孔(11)
伸入到保温室(4)内的液体工质(5)中，6个热电偶(7)从上而下穿出通孔(11)下表面
的长度，按逆时针方向，依次为保温室(4)高度的并用密封胶密
封通孔(11)与热电偶(7)之间的缝隙，每条热电偶(7)的数据输出端与多点温度记录仪
(8)的数据输入端连接。
2.根据权利要求1所述的基于能量转换的轴功率测量装置，其特征在于，所述的保温室(4)
的外表面包裹有保温材料制成的保温层(3)。
3.使用权利要求1所述的基于能量转换的轴功率测量装置的测量方法，其特征在于，步骤如
下：
第一步、将转动轴(1)后端与待测轴通过相应规格型号的联轴器相连；
第二步、使待测轴转动，待测轴通过联轴器带动转动轴(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：金英爱，邵致远，胡宝宝，于宁，李胜男，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22