轉子自動平衡頭的製作方法

2024-02-02 18:42:15 2

專利名稱：轉子自動平衡頭的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種轉子自動平衡頭，特別是一種用於大型轉爐除塵風機和大容量燒結除塵風機轉子不平衡的自動平衡頭，屬於旋轉機械在線監測技術領域。
背景技術：
最早的動力平衡頭是用於脫水機上平衡裝置，它採用自平衡的「自動定心」的力學原理。轉子自動平衡頭的型式主要有機械式、電磁式、液體式三大類。從五十年代初美國Cicinnati Milacron公司在其生產的外圓磨床和無心磨床使用三鋼球自動沙輪平衡裝置以來，發展了不少動平衡的裝置，有動力消振式、對重式、消重式及電磁式等形式。結構複雜、零件多是這些平衡裝置的共同缺點。1963～1978年，機械式最具代表的是一種被稱為「Van de Vegte的垂直式和極坐標式的轉子自動平衡頭，並首次用於試驗轉子的平衡上。1980年Gusarov利用可控電液衝擊裝置將固化液體快速噴射在失衡的轉子一側來調節平衡。雖然結構簡單，但控制噴射的精度不高，調節能力也有限。此外，還有氣體式平衡裝置，它利用Halon氣體蒸發與凝結調節平衡量，但對大氣臭氧層嚴重破壞，已禁止使用。國內對轉子自動平衡裝置的研究比較少，起步較晚。現有技術中，專利號為ZL98 2 06281.4的電磁式自動平衡頭，其結構類似於極坐標式平衡頭。但結構還嫌複雜，控制難度較大。

發明內容
本發明的目的在於彌補現有技術中的不足，提出一種結構新穎、簡單、易實現、平衡調節量大的、適用於大型旋轉機械轉子的自動平衡頭。是電磁與機械混合式的。
本發明採用步進電機原理，調節轉軸平衡頭中偏心盤的位置，即配重的相位，以達到平衡轉軸的目的。本發明主要包括工字形圓盤、錐形套筒、支承環、偏心盤、配重、滾動軸承、步進電機、電刷環、壓緊環、壓緊螺母等。工字形圓盤與通過紅套(是結構加熱後再套，使其緊配的一種配合方式)在轉軸上的錐形套筒緊配合，並在端面用螺母固緊。當轉軸旋轉時，便帶動工字形圓盤一起轉。在工字形圓盤槽的內側和支承環內圈之間裝有步進電機，其中工字形圓盤槽的內側為步進電機的「靜子」，因工作時它始終隨轉軸一起旋轉，故相對於轉軸是靜止不動的。而支承環的內圈為步進電機的「轉子」，它在受到控制系統的指令後不停地旋轉角度，故相對於轉軸是轉動的。工字形圓盤與支承環的相對轉動是通過滾動軸承實現的，而支承環通過螺釘與偏心盤連接，使得偏心盤與支承環一起轉動。這樣偏心盤與工字形圓盤也相對轉動。電刷環安裝在工字形圓盤槽上，步進電機的引線通過電刷環沿著軸的表面連接到控制系統。轉軸上不平衡力主要是靠安裝在偏心盤上的偏心配重來調節的，在沿偏心盤直徑方向的外緣裝有兩個配重，並用螺釘緊固在偏心盤上，偏心配重的重量可根據不平衡量大小計算確定。當不平衡力和相位確定時，偏心盤和配重將自動轉到某一角度，組成一個與不平衡力大小相等、方向相反的力與之抵消，偏心盤的轉動角度由步進電機驅動，當安裝在轉軸附近的位移傳感器接收到轉軸不平衡力信號時，控制系統將分析後的信號，經電刷環輸給步進電機，來調節步進電機的動作，使步進電機的「轉子」轉動一定的角度。每次控制動作可使偏心盤轉動1～5°(甚至在1°以下)，可實現微調控制，提高平衡頭的平衡精度，從而達到自動平衡的目的。
轉子自動平衡頭結構簡單，控制方便，使用可靠，既可實現實時跟蹤調節，又可實現間斷、定時操作，不論轉軸在何位置、何時刻所產生的不平衡力，都可達到自動平衡的目的，對調節和控制旋轉機械轉子的不平衡量十分有效，尤其是對大型轉爐除塵風機和大容量燒結除塵風機轉子的不平衡更具有獨特的優點。且當外部電源因故突然中斷時，自動平衡頭中的偏心盤可自動鎖緊、定位。


圖1是轉子自動平衡頭徑向剖面結構示意圖。
圖中1是工字形圓盤，2是錐形套筒，3是支承環，4是偏心盤，5是配重，6是滾動軸承，7是步進電機，8是電刷環，9是壓緊環，10是壓緊螺母。11是轉軸。12是位移傳感器。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的具體實施作進一步描述
如圖1所示，本發明主要包括工字形圓盤1，錐形套筒2，支承環3，偏心盤4，配重5，滾動軸承6，步進電機7，電刷環8，壓緊環9，壓緊螺母10。
工字形圓盤1與錐形套筒2緊配合，並通過螺母10固緊，錐形套筒2紅套在轉軸11上，在工字形圓盤1槽的內側和支承環3的內圈之間裝有步進電機7，步進電機7的「靜子」是靠近工字形圓盤1的槽內側，而步進電機7的「轉子」是靠近支承環3的內圈。步進電機7的輸入、輸出信號的引線經電刷環8連接到控制系統。工字形圓盤1通過滾動軸承6與支承環3連接，壓緊環9用螺釘緊固在工字形圓盤1端面上，防止滾動軸承6從工字形圓盤1槽滑出，而支承環3通過螺釘與偏心盤4連接，在沿偏心盤4直徑方向的外緣裝有兩個配重5，用螺釘固定在偏心盤4上。位移傳感器12安裝在離轉軸11表面的一定距離處，以接收轉軸11的振動信號，位移傳感器12的信號輸出直接接到控制系統。電刷環8安裝在工字形圓盤1槽上，步進電機7的引線通過電刷環8沿著轉軸11的表面連接到控制系統。
轉軸11工作時，安裝在轉軸11上的工字形圓盤1、錐形套筒2、壓緊環9和步進電機7的「靜子」隨轉軸11一起旋轉，而工字形圓盤1通過滾動軸承6使得支承環3、偏心盤4，配重5沒有相對轉動。當位移傳感器12接收到轉軸11產生不平衡力信號時，控制系統將分析後的信號，再通過電刷8來調節步進電機的動作，使步進電機7的「轉子」轉動一定的角度。此時支承環3、偏心盤4和配重5也同步自動地轉到相應的角度，組成一個與不平衡力大小相等、方向相反的力與轉軸產生的不平衡力抵消，這時支承環3、偏心盤4，配重5就一直停留平衡的狀態。當轉子重新產生不平衡力時，位移傳感器12接收到轉軸11不平衡力信號後，通過電刷8重新進入控制系統，控制系統再將分析後的信號通過電刷8來調節步進電機的動作，使步進電機7的「轉子」轉動一個相應角度，使得轉軸重新取得平衡狀態。如此周而復始，步進電機7一直受控於控制系統，不斷的轉動，自動平衡頭始終在旋轉狀態下工作，可達到實時監測的功能。步進電機7每次控制動作可使偏心盤轉動1～5°(甚至在1°以下)，可實現微調控制，提高自動平衡頭的平衡精度，從而達到自動平衡的目的。
權利要求
1.一種轉子自動平衡頭，主要包括工字形圓盤(1)、錐形套筒(2)、支承環(3)、偏心盤(4)、偏心配重(5)、滾動軸承(6)、步進電機(7)、電刷環(8)、壓緊環(9)、壓緊螺絲(10)等，其特徵在於工字形圓盤(1)與錐形套筒(2)緊配合，並通過螺母(10)固緊，錐形套筒(2)紅套在轉軸(11)上，在工字形圓盤(1)槽的內側和支承環(3)的內圈之間裝有步進電機(7)，步進電機(7)的「靜子」是靠近工字形圓盤(1)槽的內側，而步進電機(7)的「轉子」是靠近支承環(3)的內圈，步進電機(7)的輸入、輸出信號的引線經電刷環(8)連接到控制系統，工字形圓盤(1)通過滾動軸承(6)與支承環(3)連接，壓緊環(9)用螺釘緊固在工字形圓盤(1)端面上，支承環(3)通過螺釘與偏心盤(4)連接，在沿偏心盤(4)直徑方向的外緣裝有兩個偏心配重(5)，並用螺釘固定在偏心盤(4)上，位移傳感器(12)安裝在離轉軸(11)表面的一定距離處，位移傳感器(12)的輸出信號直接連接到控制系統，電刷環(8)安裝在工字形圓盤(1)槽上，步進電機(7)的引線通過電刷環(8)沿著轉軸(11)的表面連接到控制系統。
全文摘要
轉子自動平衡頭是一種用於大型轉爐除塵風機和大容量燒結、除塵風機轉軸不平衡的自動平衡頭，其結構主要包括工字形圓盤，錐形套筒，支承環，偏心盤，配重，滾動軸承，步進電機，電刷環，壓緊環，壓緊螺母等。該發明採用步進電機原理，安裝在各種風機轉軸上後，可通過控制系統調節自動平衡頭中偏心盤、配重的大小及相位，從而產生與偏心力大小相等、方向相反的力，以抵消轉軸的不平衡力。不論轉軸在何位置、何時刻所產生的不平衡力，都可達到自動平衡的目的。本發明的轉子自動平衡頭具有結構簡單、控制方便，既可實現實時跟蹤調節，又可實現間斷、定時操作。尤其當外部電源因故突然中斷時，轉子自動平衡頭的偏心盤可自動鎖緊、定位，具有良好的平衡效果。
文檔編號F16F15/10GK1455128SQ03128919
公開日2003年11月12日 申請日期2003年5月29日 優先權日2003年5月29日
發明者周海亭, 傅志方 申請人:上海交通大學