用于軸內(nèi)安裝的氣壓液體轉移式主動平衡系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種用于軸內(nèi)安裝的氣壓液體轉移式主動平衡系統(tǒng)，屬于減振系統(tǒng)技術領域，包括平衡盤、平衡盤蓋板、氣源分配器、振動傳感器、轉速傳感器、測控器、四個進氣管路、減壓閥、氣源，平衡盤內(nèi)的四個儲液腔分別與氣源分配器上的一個進氣通道連通，氣源分配器上的四個進氣通道的末端分別與一個進氣管路連通，各進氣管路上分別設有一個電磁閥形成電磁閥組，氣源連接有進氣總管，進氣總管與四個進氣管路連通，電磁閥組、振動傳感器及轉速傳感器均與測控器連接。本發(fā)明克服了現(xiàn)有的氣壓液體式轉子在線自動平衡器無法安裝在轉軸內(nèi)部的技術問題，其可以實際應用于轉軸部分中空或全部中空的旋轉設備，在線抑制不平衡振動幅值至允許的范圍內(nèi)。
【專利說明】
用于軸內(nèi)安裝的氣壓液體轉移式主動平衡系統(tǒng)
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種減振系統(tǒng)，具體說涉及一種安裝于旋轉設備的軸內(nèi)的減振系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]高速化和智能化一直是旋轉機械的主要發(fā)展目標，但因不平衡力與轉速的平方成正比，隨著轉軸工作轉速的提高，旋轉部件的不平衡問題日益突出。尤其對于高端機床，因為刀具或砂輪工作過程中的不均勻磨損以及刀具自動對刀時的不對中等問題，即使安裝前已對刀具或砂輪進行動平衡，機加工過程中仍會產(chǎn)生新的不平衡量，且該不平衡量隨著加工過程的進行逐漸增大。在高速和超高速場合，即使微小的不平衡量也會產(chǎn)生極大的不平衡力，導致機床振動加劇，嚴重影響機加工產(chǎn)品的表面質量和加工精度。因此，能夠實時抑制機床不平衡振動的主動平衡系統(tǒng)是高端機床的重要組成部分。
[0003]電機滑塊式和注液式主動平衡裝置是當前自動平衡市場上的兩款主要產(chǎn)品。其中，電機滑塊式平衡裝置因使用方便、平衡速度快等優(yōu)點，已在磨床領域取得了廣泛應用，但因該裝置內(nèi)部復雜的齒輪、齒條以及偏心質量塊等結構，在高速場合下會在離心力作用下出現(xiàn)卡死等情況，適用轉速一般限制在lOOOOr/min以內(nèi)，不足以滿足機床日益提高的轉速需求。注液式平衡裝置結構簡單，適合于高速的場合，但平衡能力隨平衡次數(shù)的增加而減少，不具備停機保持功能，注液時的液體飛濺也對環(huán)境有影響，這幾方面的缺點限制了該類裝置的發(fā)展。為此，本
【申請人】于2012年提出了名稱為氣壓液體式轉子在線自動平衡器、申請?zhí)枮镃N201280029260.0的發(fā)明專利申請，該裝置利用壓縮空氣驅動平衡液體在相對的兩儲液室間流動轉移，通過改變平衡盤內(nèi)部的液體分布，在線形成補償質量抑制被測設備的不平衡振動。該平衡裝置從本質上擺脫了注排液過程，平衡過程中僅需平衡液在封閉環(huán)境內(nèi)部轉移，且旋轉部分無可動部件，尤其適用于高速和超高速場合的使用。雖然上述發(fā)明專利申請所涉及的氣壓液體式轉子在線自動平衡器具有上述諸多優(yōu)點，但是其具體實現(xiàn)還需要克服很多困難，針對軸內(nèi)安裝的工程需求，設計可安裝在轉軸內(nèi)部的執(zhí)行器結構以及相應的自動平衡系統(tǒng)對于擴展該類產(chǎn)品的應用場合是非常必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種用于軸內(nèi)安裝的氣壓液體轉移式主動平衡系統(tǒng)，其可以實際應用于轉軸部分中空或全部中空的旋轉設備，在線抑制不平衡振動幅值至允許的范圍內(nèi)，尤其適用于轉軸部分中空或全部中空的高速或超高速旋轉設備。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術解決方案為:一種用于軸內(nèi)安裝的氣壓液體轉移式主動平衡系統(tǒng)，包括平衡盤、平衡盤蓋板、氣源分配器，所述平衡盤內(nèi)設有四個儲液腔，還包括振動傳感器、轉速傳感器、測控器、四個進氣管路，所述平衡盤、平衡盤蓋板均用于固定于所述待平衡設備的轉軸內(nèi)，所述平衡盤蓋板固定于所述平衡盤上，所述平衡盤內(nèi)的四個儲液腔分別與氣源分配器上的一個進氣通道連通，所述振動傳感器設置于所述待平衡設備的機殼上與前軸承所對應的位置處，所述轉速傳感器設置于靠近所述待平衡設備的轉軸的端部處，所述氣源分配器上的四個進氣通道的末端分別與一個所述進氣管路連通，所述各進氣管路上分別設有一個電磁閥形成電磁閥組，所述電磁閥組、所述振動傳感器及所述轉速傳感器均與所述測控器連接。
[0006]本發(fā)明用于軸內(nèi)安裝的氣壓液體轉移式主動平衡系統(tǒng)，其中，所述氣源分配器包括中心轉子、靜止中間套及靜止外套，所述氣源分配器位于所述待平衡設備的轉軸外，所述平衡盤蓋板的外伸段通過四根氣路接頭與第一連接管相連，第一連接管外端設置有第一連接法蘭，所述第一連接管、第一連接法蘭均位于所述待平衡設備的轉軸內(nèi)，所述第一連接法蘭與所述待平衡設備的轉軸及中心轉子均相互固定，并且所述第一連接法蘭上設有四個氣路通道，所述四個氣路通道一端與所述第一連接管連通、另一端分別與所述氣源分配器上的一個進氣通道連通。
[0007]本發(fā)明用于軸內(nèi)安裝的氣壓液體轉移式主動平衡系統(tǒng)，其中，所述轉速傳感器設置于所述外套上，所述第一連接法蘭的外端面上與所述轉速傳感器相對應的位置處開有鍵槽或設有凸臺。
[0008]本發(fā)明用于軸內(nèi)安裝的氣壓液體轉移式主動平衡系統(tǒng)，其中，所述氣源分配器包括中間定子、旋轉中間套及旋轉外套，所述旋轉外套與所述平衡盤蓋板相互固定，所述氣源分配器上的四個進氣通道的末端連接有第二連接管，所述氣源分配器、第二連接管均位于所述待平衡設備的轉軸內(nèi)，所述機殼上與所述第二連接管的末端相對應的位置固定有第二連接法蘭，所述第二連接法蘭上開有四個進氣通路，所述四個進氣管路分別通過一個所述進氣通路與所述第二連接管連通。
[0009]本發(fā)明用于軸內(nèi)安裝的氣壓液體轉移式主動平衡系統(tǒng)，其中，所述轉速傳感器設置于所述第二連接法蘭上，所述待平衡設備的轉軸上與所述轉速傳感器相對應的位置處設有凸臺或開有鍵槽。
[0010]本發(fā)明用于軸內(nèi)安裝的氣壓液體轉移式主動平衡系統(tǒng)，其中，所述氣源還連接有進氣總管，所述進氣總管上設有減壓閥，所述進氣總管與所述四個進氣管路連通，所述進氣總管上設有空氣過濾器。
[0011]采用上述方案后，與現(xiàn)有技術相比，由于本發(fā)明用于軸內(nèi)安裝的氣壓液體轉移式主動平衡系統(tǒng)還包括振動傳感器、轉速傳感器、測控器、四個進氣管路，在待平衡設備啟動后，測控器可實時監(jiān)測該設備的不平衡振動數(shù)據(jù)，當該不平衡振動幅值超標時，測控器自動定位初始不平衡量的位置，并形成控制指令，使氣源與平衡盤的一個儲液腔連通，在線抑制不平衡振動幅值至允許范圍內(nèi)；本發(fā)明的重點即為設計適用于軸內(nèi)安裝的氣壓液體式平衡執(zhí)行器結構，并為該執(zhí)行器搭建一套可行的主動平衡系統(tǒng)。
[0012]下面結合附圖具體說明本發(fā)明用于軸內(nèi)安裝的氣壓液體轉移式主動平衡系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明用于軸內(nèi)安裝的氣壓液體轉移式主動平衡系統(tǒng)實施例一的結構圖；
[0014]圖2是本發(fā)明用于軸內(nèi)安裝的氣壓液體轉移式主動平衡系統(tǒng)實施例一中氣源分配器的結構圖；
[0015]圖3是本發(fā)明用于軸內(nèi)安裝的氣壓液體轉移式主動平衡系統(tǒng)實施例二去除振動傳感器、轉速傳感器、測控器、減壓閥、氣源的結構圖；
[0016]圖4是本發(fā)明用于軸內(nèi)安裝的氣壓液體轉移式主動平衡系統(tǒng)實施例二中氣源分配器的結構圖。
【具體實施方式】
[0017]如圖1所示實施例一，本發(fā)明用于軸內(nèi)安裝的氣壓液體轉移式主動平衡系統(tǒng)包括平衡盤11、平衡盤蓋板12、氣源分配器13、振動傳感器21、轉速傳感器22、測控器23、四個進氣管路24、減壓閥25、氣源26、空氣過濾器28，平衡盤11內(nèi)的四個儲液腔分別與氣源分配器13上的一個進氣通道連通，振動傳感器21設置于待平衡設備的機殼32上與前軸承31所對應的位置處，轉速傳感器22設置于靠近待平衡設備的轉軸14的端部處，氣源分配器13上的四個進氣通道的末端131分別與一個進氣管路24連通，各進氣管路24上分別設有一個電磁閥形成電磁閥組241，氣源26連接有進氣總管27，減壓閥25、空氣過濾器28設置于進氣總管27上，進氣總管27與四個進氣管路24均連通，電磁閥組241、振動傳感器21及轉速傳感器22均與測控器23連接，如圖1、2所述，在該實施例中，氣源分配器13包括中心轉子132、靜止中間套133及靜止外套134，氣源分配器13位于待平衡設備的轉軸14外，平衡盤蓋板12的外伸段121通過四根氣路接頭122與第一連接管15相連，第一連接管15外側設置有第一連接法蘭17，平衡盤11、平衡盤蓋板12、第一連接管15及第一連接法蘭17均位于轉軸14內(nèi)，平衡盤11的外端部通過螺釘固定于待平衡設備的轉軸14內(nèi)，平衡盤蓋板12通過真空釬焊的方式固定于平衡盤11內(nèi)端面上，第一連接法蘭17外端部與待平衡設備的轉軸14通過螺釘相互固定，并且第一連接法蘭17與中心轉子132—體成型，使中心轉子132、第一連接法蘭17與待平衡設備的轉軸14同步轉動，第一連接法蘭17上設有四個氣路通道171，四個氣路通道171—端與第一連接管15連通、另一端分別與氣源分配器13上的一個進氣通道連通，轉速傳感器22設置于外套134上，第一連接法蘭17的外端面上與轉速傳感器22相對應的位置處開有鍵槽172或設置凸臺，用于生成所需的脈沖信號。
[0018]本發(fā)明用于軸內(nèi)安裝的氣壓液體轉移式主動平衡系統(tǒng)啟動前，根據(jù)待平衡設備的轉軸14的工作狀態(tài)以及平衡盤11的結構參數(shù)，預先將減壓閥25的輸出氣體壓力調整至理論計算值范圍內(nèi)，設備運行過程中，振動傳感器21和轉速傳感器22分別實時測量待平衡轉軸14的振動和轉速信號，并將兩信號實時傳輸至測控器23中，測控器23從兩輸入信號中實時提取轉軸的同頻振動幅值和相位，并在振動幅值超出設定范圍后，基于革G向控制算法計算并輸出控制指令，驅動電磁閥組241動作，電磁閥組中的某一電磁閥打開后，該電磁閥所在氣體回路導通，壓縮空氣經(jīng)過濾器28、減壓閥25、進氣總管27、電磁閥、進氣管路24、氣源分配器13、第一連接管15等部件，進入該氣體回路所對應的平衡盤儲液腔，該儲液腔內(nèi)的液體在氣壓作用下，沿連通管轉移至與其位置相對的儲液腔，平衡液轉移量的大小由電磁閥的打開時間控制，通過在線改變平衡盤內(nèi)部的質量分布，形成補償質量，實時抑制被測轉軸的不平衡振動。當待平衡設備的轉軸14的不平衡振動幅值降低至允許范圍內(nèi)時，測控器停止輸出指令，電磁閥組關閉，對應各氣體回路斷開，平衡液停止轉移，平衡過程結束。
[0019]如圖3、4所示實施例二，與實施例一不同之處在于氣源分配器13’包括中間定子132’、旋轉中間套133’及旋轉外套134’，旋轉外套134’與平衡盤蓋板12—體成型相互固定，使旋轉中間套133 ’、旋轉外套134 ’與待平衡設備的轉軸14同步轉動，氣源分配器13 ’上的四個進氣通道的末端131’連接有第二連接管15’，氣源分配器13’、第二連接管15’均位于待平衡設備的轉軸14內(nèi)，機殼32上與第二連接管15’的末端相對應的位置延伸出固定架321，固定架321上通過螺釘固定有第二連接法蘭17’，轉速傳感器22設置于第二連接法蘭17’上，待平衡設備的轉軸14上與轉速傳感器22相對應的位置處設有凸臺141，用于生成所需的脈沖信號，第二連接法蘭17’上開有四個進氣通路，四個進氣管路24分別通過一個進氣通路與第二連接管15’連通。
[0020]實施例二的工作過程與實施例一相同。
[0021]以上所述實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設計精神的前提下，本領域普通工程技術人員對本發(fā)明的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本發(fā)明的權利要求書確定的保護范圍內(nèi)。
【主權項】
1.一種用于軸內(nèi)安裝的氣壓液體轉移式主動平衡系統(tǒng)，包括平衡盤(U)、平衡盤蓋板(12)、氣源分配器(13、13’)，所述平衡盤(11)內(nèi)設有四個儲液腔，其特征在于:還包括振動傳感器(21)、轉速傳感器(22)、測控器(23)、四個進氣管路(24)，所述平衡盤(11)、平衡盤蓋板(12)均用于固定于所述待平衡設備的轉軸(14)內(nèi)，所述平衡盤蓋板(12)固定于所述平衡盤(11)上，所述平衡盤(11)內(nèi)的四個儲液腔分別與氣源分配器(13、13’)上的一個進氣通道連通，所述振動傳感器(21)設置于所述待平衡設備的機殼(32)上與前軸承(31)所對應的位置處，所述轉速傳感器(22)設置于靠近所述待平衡設備的轉軸(14)的端部處，所述氣源分配器(13、13’)上的四個進氣通道的末端(131、131’)分別與一個所述進氣管路(24)連通，所述各進氣管路(24)上分別設有一個電磁閥形成電磁閥組(241)，所述電磁閥組(241)、所述振動傳感器(21)及所述轉速傳感器(22)均與所述測控器(23)連接。2.如權利要求1所述的用于軸內(nèi)安裝的氣壓液體轉移式主動平衡系統(tǒng)，其特征在于:所述氣源分配器(13)包括中心轉子(132)、靜止中間套(133)及靜止外套(134)，所述氣源分配器(13)位于所述待平衡設備的轉軸(14)外，所述平衡盤蓋板(12)的外伸段(121)通過四根氣路接頭(122)與第一連接管(15)相連，第一連接管(15)外端設置有第一連接法蘭(17)，所述第一連接管(15)、第一連接法蘭(17)均位于所述待平衡設備的轉軸(14)內(nèi)，所述第一連接法蘭(17)與所述待平衡設備的轉軸(14)及中心轉子(132)均相互固定，并且所述第一連接法蘭(17)上設有四個氣路通道(171)，所述四個氣路通道(171) —端與所述第一連接管(15)連通、另一端分別與所述氣源分配器(13)上的一個進氣通道連通。3.如權利要求2所述的用于軸內(nèi)安裝的氣壓液體轉移式主動平衡系統(tǒng)，其特征在于:所述轉速傳感器(22)設置于所述外套(134)上，所述第一連接法蘭(17)的外端面上與所述轉速傳感器(22)相對應的位置處開有鍵槽(172)或設有凸臺。4.如權利要求1所述的用于軸內(nèi)安裝的氣壓液體轉移式主動平衡系統(tǒng)，其特征在于:所述氣源分配器(13’)包括中間定子(132’)、旋轉中間套(133’)及旋轉外套(134’)，所述旋轉外套(134’)與所述平衡盤蓋板(12)相互固定，所述氣源分配器(13’)上的四個進氣通道的末端(131’)連接有第二連接管(15’)，所述氣源分配器(13’)、第二連接管(15’)均位于所述待平衡設備的轉軸(14)內(nèi)，所述機殼(32)上與所述第二連接管(15’)的末端相對應的位置固定有第二連接法蘭(17’)，所述第二連接法蘭(I7’)上開有四個進氣通路(I71’)，所述四個進氣管路(24)分別通過一個所述進氣通路(171’)與所述第二連接管(15’)連通。5.如權利要求4所述的用于軸內(nèi)安裝的氣壓液體轉移式主動平衡系統(tǒng)，其特征在于:所述轉速傳感器(22)設置于所述第二連接法蘭(17’)上，所述待平衡設備的轉軸(14)上與所述轉速傳感器(22)相對應的位置處設有凸臺(141)或開有凹槽。6.如權利要求3或5所述的用于軸內(nèi)安裝的氣壓液體轉移式主動平衡系統(tǒng)，其特征在于:所述氣源(26)還連接有進氣總管(27)，所述進氣總管(27)上設有減壓閥(25)，所述進氣總管(27)與所述四個進氣管路(24)連通，所述進氣總管(27)上設有空氣過濾器(28)。
【文檔編號】F16F15/167GK106090120SQ201610516188
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月1日
【發(fā)明人】潘鑫, 吳海琦, 高金吉
【申請人】北京化工大學