小口径旋翼式水表传动轴系研究及优化探讨.PDFVIP

小口径旋翼式水表传动轴系研究及优化探讨 宁波水表股份有限公司 徐亮 摘要 ：介绍了小口径旋翼式水表传动轴系的组成，对构成轴系的部件及各部件对于轴系影响的因素做了分析。在对影响因 素分析的基础上，提出了具有针对性地改进优化设计方案。提出了以寻找叶轮重心的思想来结合轴系的优化设计。最后，提出 了用轴承作为轴系组成部件的设计方案。对提高轴系的运行稳定性作了分析和探讨。 关键词：传动轴系；影响因素；优化设计；重心；轴承 0 引言 “水表”是流量仪器仪表范畴中应用最广泛、品种规格最为丰富的一种水计量产品，在用 水量的计量与贸易结算，工业过程测量与控制等方面有着举足轻重的地位和作用。在现在水 资源普遍缺乏的情况下，全社会对水计量的要求越来越高，因此，研究和探索满足新形势下 适合各种使用条件的水表，并扩大其流量测量范围、延长工作寿命、提高仪表智能化程度等 已成为水表行业研究人员不懈的追求。 从上世纪90年代开始，随着工业制造水平、模具制造及注塑工艺水平的提高，水表的零 件制造精度较之前有了较大水平的进步，水表的计量等级一跃从A级表跨入到B级表的时代， 并在此基础上，向C级表乃至D级表的发展方向迈进。 从2007年开始，水表执行标准由原来的GB/T 778- 1996变为GB/T 778-2007 ，新标准对于 水表小流量到分界流量的范围较老标准要窄得多，因此对于水表的流量误差以及水表的制造 精度提出了更高的要求。尤其是在水表量程范围扩大时，这一要求就显得更高。如何在现有 的技术条件下，优化及改变现有的水表结构特点，从而改善和稳定流量特性，提高一次性合 格率，是我们必须面对及考虑的问题。 在总的水表市场需求来说，小口径水表在水表总量中占有绝对多数，每年有大量的小口 径水表投放市场使用，为用水计量和节约用水管理提供有效测量工具，因此它在水计量领域 的重要性是不言而喻的。就机械式小口径水表而言，其分为旋翼式水表和活塞式水表两种， 而旋翼式水表占的比重最大。因此，对于小口径旋翼式水表的研究就显得尤为重要。 而影响小口径旋翼式水表性能的关键因素，是水表计量机构的传动轴系部分。分析、研 究水表的轴系结构，对于提高和稳定水表流量特性，优化水表产品结构有着至关重要的作用。 1 小口径旋翼式水表现有传动轴系结构组成 小口径旋翼式水表分为单流束水表和多流束水表两种，而这两种水表在轴系传动的结构 是类似的。现以多流束水表为例，来介绍现有的小口径旋翼式水表的传动轴系结构现状。 小口径旋翼式水表按计数器是否浸水又可分为湿式水表和干式水表两种。先分析一下湿 式水表的传动轴系组成，见图1。 从图1我们可以看出，小口径多流束湿式水表的传动轴系由以下几部分组成：Ⅰ叶轮盒； Ⅱ叶轮盒顶尖组件；Ⅲ 叶轮； Ⅳ 玛瑙；Ⅴ 叶轮衬套；Ⅵ 叶轮轴；Ⅶ 上夹板；Ⅷ 上夹 板衬套； 其中，叶轮盒顶尖组件压在叶轮盒里面，玛瑙压在衬套中，衬套压在叶轮中，叶轮盒顶 尖跟玛瑙接触配合；上夹板衬套注塑在上夹板中，叶轮轴在上夹板衬套中配合；叶轮盒顶尖 组件在制作过程中也一套工艺流程来保证它的同轴度。所有与轴系有关的元素相关的配合尺 寸与形位公差都有很高的要求。 图1 湿式水表的传动轴系组成 与湿式水表轴系结构类似，小口径干式水表的轴系结构如图2所示： 图2 干式水表的传动轴系组成 从图2我们可以看出，小口径多流束干式水表的传动轴系由以下几部分组成：Ⅰ叶轮盒； Ⅱ叶轮盒顶尖组件；Ⅲ 叶轮；Ⅳ 玛瑙；Ⅴ 叶轮轴；Ⅵ 齿轮盒。 相关的配合要求与湿式水表类似，这里不作累述。 2 影响旋翼式水表传动轴系稳定的因素分析 以下以湿式多流水表轴系结构为例说明。 影响轴系配合有关的因素有两个方面组成：传动轴系组成部分的制造精度以及轴系结构 的设计方式。 2.1 传动轴系组成部分的制造精度 在传动轴系的组成部分中，叶