轴向力的测试

　　现有的轴向力预测方法一般分为试验测量采用经验公式计算两种， 水泵厂很多由经验法和理论计算法所得出的轴向力精度及适用性较差，对于重要用途的离心泵需要进行轴向力的实际测量，以保证正确设计轴向力平衡装置，选用合适的轴向推力轴承，防止轴向力平衡装置或轴承破坏引发的失效等故障。同时，通过测试还可以获取准确的轴向力数值，用来校正和修改经验计算公式及理论计算模型。综合国内外多种轴向力测试方法，可分为以下几类：

　　1、安装拉压力传感器

　　2010年，俄罗斯学者提出在测试轴向力时，可以将该测力仪安装在泵转子末端，直接测量轴向力，利用弹性元件及应变片产生的形变进行测量，其测试方法如下图所示。该方法结构简单，易于安装，但体积较大，不适合内部结构紧凑的水泵装置。

　　2、液压测力机构

　　利用液压测力机构测试单级离心泵轴向力的装置,如图2所示，该装置由轴向力输出、轴向力输入、轴向力数值显示和砝码测力机构四部分组成。其基本原理是泵运行时，泵轴在轴向力与静态液压测力机构给予的相反方向力轴向力的作用下，达到轴向平衡，不产生轴向位移。由于该装置能够自动消除滑动摩擦力和静摩擦力的干扰，所以液压测力机构给予泵轴的反向轴向力正好等于泵腔内运动流体给予叶轮的轴向力。读出两个显示装置的压力差，就能得到轴向力的大小.还可以用静态液压测力机构和砝码测力机构互相配合测出轴向力，对比两套测力装置的测试结果。该方法可以在一种工况下用两种方法同时测量，从而具有自校功能，准确性高，读取数据方便快捷，但装置体积较大，装配复杂。

　　3、直接粘贴应变片

　　在结构紧凑的泵上，由于轴向空间被机械密封占据，没有足够的空间给予安装测量装置，难以测定轴向力。用“多点应力法”测量多级离心泵轴向力和径向力，该方法是根据多级离心泵的受力特点，对离心泵后端轴承的支架进行测量，该支架的形状通常都为一定厚度的准半圆柱壳体，选取适当的截面粘贴应变片，读取测试值后，再计算轴承支架的惯性矩、金属截面积形心位置等几何特性，通过轴向力计算公式求得轴向力。该方法所占空间小，但计算复杂。

　　4、测力弹性元件

　　测量燃气轮压气机转子轴向力的传感器，当转子轴承腔内有一定的安装空间时，可以考虑在轴承的两侧安装传感器弹性元件，弹性元件设计为圆环形，其几何尺寸近似于转子推力轴承的外环的尺寸，分别将圆环形传感器安装在轴承的两端面，直接感受轴承外环轴向力。该方法结构简单，尺寸小，实时性好，但测量结果易受到环境干扰。

　　5、弹簧秤测量装置

　　以弹簧秤为测力核心，轴承座与定子固定，轴承套与右轴承座为间隙配合，安装在轴承套内的零件可随转子一起作轴向位移，压盖与测力拉杆连接，利用杠杆原理，通过弹簧枰进行轴向力测量。当 水泵运转时，叶轮转子体在轴向力的作用下偏向一端，用外力拉动转子居中，此拉力与轴向力相等，测力机构测得的拉力即为轴向力。该方法原理简单易懂，但测试精度不高，数据不能即时与微机数据处理系统相连接，不能实现实时的数据采集。

　　6、电涡流效应测量装置

　　可以使用电涡流式测力仪来测量主轴回转精度，当被测对象的尺寸、位移等参数发生改变时，会引起测力仪感应线圈电感、阻抗等特性发生变化，并具备特定对应关系。如果上述参数中的某一个发生改变，即可用来实现各类测试。测量时，在主轴的轴线平行方向安装这个电涡流式测力仪，当有轴向力产生时，主轴产生位移，使主轴末端与涡流式测力仪线圈之间的距离发生变化，与侧向测力伩配合，将位移量转化为电信号，经放大、滤波、A/D转化等处理转化为数字信号，再经计算机处理即可得到使主轴产生此位移量的轴向力大小，该方法可结合计算机处理数据，实时性好，抗干扰能力强，但不适于内部结构紧凑的机械装置。除了以上介绍的方式外， 水泵厂还有利用即应变计填埋法，轴向电磁力，等离子电弧力等方法测量轴向力。

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