用于轴内安装的气压液体转移式主动平衡系统的制作方法
【专利摘要】一种用于轴内安装的气压液体转移式主动平衡系统，属于减振系统技术领域，包括平衡盘、平衡盘盖板、气源分配器、振动传感器、转速传感器、测控器、四个进气管路、减压阀、气源，平衡盘内的四个储液腔分别与气源分配器上的一个进气通道连通，气源分配器上的四个进气通道的末端分别与一个进气管路连通，各进气管路上分别设有一个电磁阀形成电磁阀组，气源连接有进气总管，进气总管与四个进气管路连通，电磁阀组、振动传感器及转速传感器均与测控器连接。本发明克服了现有的气压液体式转子在线自动平衡器无法安装在转轴内部的技术问题，其可以实际应用于转轴部分中空或全部中空的旋转设备，在线抑制不平衡振动幅值至允许的范围内。
【专利说明】
用于轴内安装的气压液体转移式主动平衡系统
技术领域
[0001]本发明涉及一种减振系统，具体说涉及一种安装于旋转设备的轴内的减振系统。
【背景技术】
[0002]高速化和智能化一直是旋转机械的主要发展目标，但因不平衡力与转速的平方成正比，随着转轴工作转速的提高，旋转部件的不平衡问题日益突出。尤其对于高端机床，因为刀具或砂轮工作过程中的不均匀磨损以及刀具自动对刀时的不对中等问题，即使安装前已对刀具或砂轮进行动平衡，机加工过程中仍会产生新的不平衡量，且该不平衡量随着加工过程的进行逐渐增大。在高速和超高速场合，即使微小的不平衡量也会产生极大的不平衡力，导致机床振动加剧，严重影响机加工产品的表面质量和加工精度。因此，能够实时抑制机床不平衡振动的主动平衡系统是高端机床的重要组成部分。
[0003]电机滑块式和注液式主动平衡装置是当前自动平衡市场上的两款主要产品。其中，电机滑块式平衡装置因使用方便、平衡速度快等优点，已在磨床领域取得了广泛应用，但因该装置内部复杂的齿轮、齿条以及偏心质量块等结构，在高速场合下会在离心力作用下出现卡死等情况，适用转速一般限制在lOOOOr/min以内，不足以满足机床日益提高的转速需求。注液式平衡装置结构简单，适合于高速的场合，但平衡能力随平衡次数的增加而减少，不具备停机保持功能，注液时的液体飞溅也对环境有影响，这几方面的缺点限制了该类装置的发展。为此，本
【申请人】于2012年提出了名称为气压液体式转子在线自动平衡器、申请号为CN201280029260.0的发明专利申请，该装置利用压缩空气驱动平衡液体在相对的两储液室间流动转移，通过改变平衡盘内部的液体分布，在线形成补偿质量抑制被测设备的不平衡振动。该平衡装置从本质上摆脱了注排液过程，平衡过程中仅需平衡液在封闭环境内部转移，且旋转部分无可动部件，尤其适用于高速和超高速场合的使用。虽然上述发明专利申请所涉及的气压液体式转子在线自动平衡器具有上述诸多优点，但是其具体实现还需要克服很多困难，针对轴内安装的工程需求，设计可安装在转轴内部的执行器结构以及相应的自动平衡系统对于扩展该类产品的应用场合是非常必要的。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种用于轴内安装的气压液体转移式主动平衡系统，其可以实际应用于转轴部分中空或全部中空的旋转设备，在线抑制不平衡振动幅值至允许的范围内，尤其适用于转轴部分中空或全部中空的高速或超高速旋转设备。
[0005]为了实现上述目的，本发明的技术解决方案为:一种用于轴内安装的气压液体转移式主动平衡系统，包括平衡盘、平衡盘盖板、气源分配器，所述平衡盘内设有四个储液腔，还包括振动传感器、转速传感器、测控器、四个进气管路，所述平衡盘、平衡盘盖板均用于固定于所述待平衡设备的转轴内，所述平衡盘盖板固定于所述平衡盘上，所述平衡盘内的四个储液腔分别与气源分配器上的一个进气通道连通，所述振动传感器设置于所述待平衡设备的机壳上与前轴承所对应的位置处，所述转速传感器设置于靠近所述待平衡设备的转轴的端部处，所述气源分配器上的四个进气通道的末端分别与一个所述进气管路连通，所述各进气管路上分别设有一个电磁阀形成电磁阀组，所述电磁阀组、所述振动传感器及所述转速传感器均与所述测控器连接。
[0006]本发明用于轴内安装的气压液体转移式主动平衡系统，其中，所述气源分配器包括中心转子、静止中间套及静止外套，所述气源分配器位于所述待平衡设备的转轴外，所述平衡盘盖板的外伸段通过四根气路接头与第一连接管相连，第一连接管外端设置有第一连接法兰，所述第一连接管、第一连接法兰均位于所述待平衡设备的转轴内，所述第一连接法兰与所述待平衡设备的转轴及中心转子均相互固定，并且所述第一连接法兰上设有四个气路通道，所述四个气路通道一端与所述第一连接管连通、另一端分别与所述气源分配器上的一个进气通道连通。
[0007]本发明用于轴内安装的气压液体转移式主动平衡系统，其中，所述转速传感器设置于所述外套上，所述第一连接法兰的外端面上与所述转速传感器相对应的位置处开有键槽或设有凸台。
[0008]本发明用于轴内安装的气压液体转移式主动平衡系统，其中，所述气源分配器包括中间定子、旋转中间套及旋转外套，所述旋转外套与所述平衡盘盖板相互固定，所述气源分配器上的四个进气通道的末端连接有第二连接管，所述气源分配器、第二连接管均位于所述待平衡设备的转轴内，所述机壳上与所述第二连接管的末端相对应的位置固定有第二连接法兰，所述第二连接法兰上开有四个进气通路，所述四个进气管路分别通过一个所述进气通路与所述第二连接管连通。
[0009]本发明用于轴内安装的气压液体转移式主动平衡系统，其中，所述转速传感器设置于所述第二连接法兰上，所述待平衡设备的转轴上与所述转速传感器相对应的位置处设有凸台或开有键槽。
[0010]本发明用于轴内安装的气压液体转移式主动平衡系统，其中，所述气源还连接有进气总管，所述进气总管上设有减压阀，所述进气总管与所述四个进气管路连通，所述进气总管上设有空气过滤器。
[0011]采用上述方案后，与现有技术相比，由于本发明用于轴内安装的气压液体转移式主动平衡系统还包括振动传感器、转速传感器、测控器、四个进气管路，在待平衡设备启动后，测控器可实时监测该设备的不平衡振动数据，当该不平衡振动幅值超标时，测控器自动定位初始不平衡量的位置，并形成控制指令，使气源与平衡盘的一个储液腔连通，在线抑制不平衡振动幅值至允许范围内；本发明的重点即为设计适用于轴内安装的气压液体式平衡执行器结构，并为该执行器搭建一套可行的主动平衡系统。
[0012]下面结合附图具体说明本发明用于轴内安装的气压液体转移式主动平衡系统。
【附图说明】
[0013]图1是本发明用于轴内安装的气压液体转移式主动平衡系统实施例一的结构图；
[0014]图2是本发明用于轴内安装的气压液体转移式主动平衡系统实施例一中气源分配器的结构图；
[0015]图3是本发明用于轴内安装的气压液体转移式主动平衡系统实施例二去除振动传感器、转速传感器、测控器、减压阀、气源的结构图；
[0016]图4是本发明用于轴内安装的气压液体转移式主动平衡系统实施例二中气源分配器的结构图。
【具体实施方式】
[0017]如图1所示实施例一，本发明用于轴内安装的气压液体转移式主动平衡系统包括平衡盘11、平衡盘盖板12、气源分配器13、振动传感器21、转速传感器22、测控器23、四个进气管路24、减压阀25、气源26、空气过滤器28，平衡盘11内的四个储液腔分别与气源分配器13上的一个进气通道连通，振动传感器21设置于待平衡设备的机壳32上与前轴承31所对应的位置处，转速传感器22设置于靠近待平衡设备的转轴14的端部处，气源分配器13上的四个进气通道的末端131分别与一个进气管路24连通，各进气管路24上分别设有一个电磁阀形成电磁阀组241，气源26连接有进气总管27，减压阀25、空气过滤器28设置于进气总管27上，进气总管27与四个进气管路24均连通，电磁阀组241、振动传感器21及转速传感器22均与测控器23连接，如图1、2所述，在该实施例中，气源分配器13包括中心转子132、静止中间套133及静止外套134，气源分配器13位于待平衡设备的转轴14外，平衡盘盖板12的外伸段121通过四根气路接头122与第一连接管15相连，第一连接管15外侧设置有第一连接法兰17，平衡盘11、平衡盘盖板12、第一连接管15及第一连接法兰17均位于转轴14内，平衡盘11的外端部通过螺钉固定于待平衡设备的转轴14内，平衡盘盖板12通过真空钎焊的方式固定于平衡盘11内端面上，第一连接法兰17外端部与待平衡设备的转轴14通过螺钉相互固定，并且第一连接法兰17与中心转子132—体成型，使中心转子132、第一连接法兰17与待平衡设备的转轴14同步转动，第一连接法兰17上设有四个气路通道171，四个气路通道171—端与第一连接管15连通、另一端分别与气源分配器13上的一个进气通道连通，转速传感器22设置于外套134上，第一连接法兰17的外端面上与转速传感器22相对应的位置处开有键槽172或设置凸台，用于生成所需的脉冲信号。
[0018]本发明用于轴内安装的气压液体转移式主动平衡系统启动前，根据待平衡设备的转轴14的工作状态以及平衡盘11的结构参数，预先将减压阀25的输出气体压力调整至理论计算值范围内，设备运行过程中，振动传感器21和转速传感器22分别实时测量待平衡转轴14的振动和转速信号，并将两信号实时传输至测控器23中，测控器23从两输入信号中实时提取转轴的同频振动幅值和相位，并在振动幅值超出设定范围后，基于革G向控制算法计算并输出控制指令，驱动电磁阀组241动作，电磁阀组中的某一电磁阀打开后，该电磁阀所在气体回路导通，压缩空气经过滤器28、减压阀25、进气总管27、电磁阀、进气管路24、气源分配器13、第一连接管15等部件，进入该气体回路所对应的平衡盘储液腔，该储液腔内的液体在气压作用下，沿连通管转移至与其位置相对的储液腔，平衡液转移量的大小由电磁阀的打开时间控制，通过在线改变平衡盘内部的质量分布，形成补偿质量，实时抑制被测转轴的不平衡振动。当待平衡设备的转轴14的不平衡振动幅值降低至允许范围内时，测控器停止输出指令，电磁阀组关闭，对应各气体回路断开，平衡液停止转移，平衡过程结束。
[0019]如图3、4所示实施例二，与实施例一不同之处在于气源分配器13’包括中间定子132’、旋转中间套133’及旋转外套134’，旋转外套134’与平衡盘盖板12—体成型相互固定，使旋转中间套133 ’、旋转外套134 ’与待平衡设备的转轴14同步转动，气源分配器13 ’上的四个进气通道的末端131’连接有第二连接管15’，气源分配器13’、第二连接管15’均位于待平衡设备的转轴14内，机壳32上与第二连接管15’的末端相对应的位置延伸出固定架321，固定架321上通过螺钉固定有第二连接法兰17’，转速传感器22设置于第二连接法兰17’上，待平衡设备的转轴14上与转速传感器22相对应的位置处设有凸台141，用于生成所需的脉冲信号，第二连接法兰17’上开有四个进气通路，四个进气管路24分别通过一个进气通路与第二连接管15’连通。
[0020]实施例二的工作过程与实施例一相同。
[0021]以上所述实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
【主权项】
1.一种用于轴内安装的气压液体转移式主动平衡系统，包括平衡盘(U)、平衡盘盖板(12)、气源分配器(13、13’)，所述平衡盘(11)内设有四个储液腔，其特征在于:还包括振动传感器(21)、转速传感器(22)、测控器(23)、四个进气管路(24)，所述平衡盘(11)、平衡盘盖板(12)均用于固定于所述待平衡设备的转轴(14)内，所述平衡盘盖板(12)固定于所述平衡盘(11)上，所述平衡盘(11)内的四个储液腔分别与气源分配器(13、13’)上的一个进气通道连通，所述振动传感器(21)设置于所述待平衡设备的机壳(32)上与前轴承(31)所对应的位置处，所述转速传感器(22)设置于靠近所述待平衡设备的转轴(14)的端部处，所述气源分配器(13、13’)上的四个进气通道的末端(131、131’)分别与一个所述进气管路(24)连通，所述各进气管路(24)上分别设有一个电磁阀形成电磁阀组(241)，所述电磁阀组(241)、所述振动传感器(21)及所述转速传感器(22)均与所述测控器(23)连接。2.如权利要求1所述的用于轴内安装的气压液体转移式主动平衡系统，其特征在于:所述气源分配器(13)包括中心转子(132)、静止中间套(133)及静止外套(134)，所述气源分配器(13)位于所述待平衡设备的转轴(14)外，所述平衡盘盖板(12)的外伸段(121)通过四根气路接头(122)与第一连接管(15)相连，第一连接管(15)外端设置有第一连接法兰(17)，所述第一连接管(15)、第一连接法兰(17)均位于所述待平衡设备的转轴(14)内，所述第一连接法兰(17)与所述待平衡设备的转轴(14)及中心转子(132)均相互固定，并且所述第一连接法兰(17)上设有四个气路通道(171)，所述四个气路通道(171) —端与所述第一连接管(15)连通、另一端分别与所述气源分配器(13)上的一个进气通道连通。3.如权利要求2所述的用于轴内安装的气压液体转移式主动平衡系统，其特征在于:所述转速传感器(22)设置于所述外套(134)上，所述第一连接法兰(17)的外端面上与所述转速传感器(22)相对应的位置处开有键槽(172)或设有凸台。4.如权利要求1所述的用于轴内安装的气压液体转移式主动平衡系统，其特征在于:所述气源分配器(13’)包括中间定子(132’)、旋转中间套(133’)及旋转外套(134’)，所述旋转外套(134’)与所述平衡盘盖板(12)相互固定，所述气源分配器(13’)上的四个进气通道的末端(131’)连接有第二连接管(15’)，所述气源分配器(13’)、第二连接管(15’)均位于所述待平衡设备的转轴(14)内，所述机壳(32)上与所述第二连接管(15’)的末端相对应的位置固定有第二连接法兰(17’)，所述第二连接法兰(I7’)上开有四个进气通路(I71’)，所述四个进气管路(24)分别通过一个所述进气通路(171’)与所述第二连接管(15’)连通。5.如权利要求4所述的用于轴内安装的气压液体转移式主动平衡系统，其特征在于:所述转速传感器(22)设置于所述第二连接法兰(17’)上，所述待平衡设备的转轴(14)上与所述转速传感器(22)相对应的位置处设有凸台(141)或开有凹槽。6.如权利要求3或5所述的用于轴内安装的气压液体转移式主动平衡系统，其特征在于:所述气源(26)还连接有进气总管(27)，所述进气总管(27)上设有减压阀(25)，所述进气总管(27)与所述四个进气管路(24)连通，所述进气总管(27)上设有空气过滤器(28)。
【文档编号】F16F15/167GK106090120SQ201610516188
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月1日
【发明人】潘鑫, 吴海琦, 高金吉
【申请人】北京化工大学