一种具有动平衡去重结构的轴对称转子及其动平衡去重方法与流程

本发明涉及转子动力学及设备振动分析技术领域，尤其涉及一种具有动平衡去重结构的轴对称转子及其动平衡去重方法。

背景技术：

旋转运动的零部件，例如各种传动轴、主轴、风机、水泵叶轮、刀具、电动机和汽轮机的转子等，统称为转子。在理想的情况下转子旋转与不旋转时，对轴承产生的压力是一样的，这样的转子是平衡的转子。由于材质不均、工艺误差、叶轮叶片不均匀分布、不均匀磨损等因素的影响，转动设备的转子上总是存在着不平衡。转子不平衡是设备主要的激振源；不平衡还可以引起转子振动，加速轴承、轴封等部件的磨损，降低机器的使用寿命和效率。为此，在设备制造或者维修过程中，需要对转子进行动平衡试验，使其达到允许的平衡精度等级。

现有技术中，对于不规则形状的转子零件，如叶轮，动平衡试验去重的方法为打磨或采用机床铣削叶轮盖板，打磨或铣削去重质量大，且去重后需进行表面探伤；对于规则形状(轴对称)的转子零件，如泵轴、电机转子、飞轮、推力轴承盘、联轴器等零件，因其形状结构规则制造过程中产生的不平衡质量小，通常采用外圆端面钻小孔方法去除不平衡质量，钻孔孔径的大小有限制，且钻孔数量太多会影响零件的外观质量，钻孔后有的转子仍需加装包覆结构使其外表面达到规则形状，以避免影响其周围液体的流动条件；若采用加重的形式减少不平衡质量，加重过程实施复杂，通常采用焊接方法，操作复杂。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种具有动平衡去重结构的轴对称转子及其动平衡去重方法，操作简单，快捷，不影响转子的外观质量，且动平衡去重后无需增加包覆结构，有效缩短动平衡试验所需的时间。

为达此目的，本发明一方面提供一种具有动平衡去重结构的轴对称转子，包括：

转子本体，所述转子本体的两侧端面上分别设有多个去重孔，所述去重孔沿所述转子本体的周向均匀分布；

重量平衡组件，包括多组不同重量的平衡件，所述平衡件与所述去重孔可拆卸连接，通过向部分或全部所述去重孔内配置所述平衡件，能够调整所述轴对称转子的动平衡。

以上技术方案优选的，所述去重孔为螺纹孔，所述平衡件为平衡螺钉，所述螺纹孔与所述平衡螺钉螺纹连接。

以上技术方案优选的，所述螺纹孔设置于所述侧端面的半径的1/2处至所述侧端面的外圆周之间。

以上技术方案优选的，所述螺纹孔为沉头孔。

以上技术方案优选的，所述平衡螺钉包括多种不同长度的螺钉。

以上技术方案优选的，所述平衡螺钉还包括内孔螺钉，所述内孔螺钉的螺杆上设有轴向的减重孔。

以上技术方案优选的，所述内孔螺钉的重量小于同等长度的其他所述平衡螺钉。

本发明另一方面提供一种针对前述的具有动平衡去重结构的轴对称转子的动平衡去重方法，包括：

安装所述平衡件，将相同重量的所述平衡件安装到所述转子本体的各个所述去重孔内；

动平衡试验，根据试验结果找出所述轴对称转子上不平衡质量的角度；

调整所述平衡件，根据所述不平衡质量的角度调整对应的所述平衡件的重量；

重复上述动平衡试验和调整平衡件的步骤，直至所述轴对称转子符合动平衡要求。

以上技术方案优选的，安装所述平衡件步骤中，原始安装的所述平衡件均为重量最大的一组平衡件。

以上技术方案优选的，调整所述平衡件步骤具体为：根据所述不平衡质量的角度找到对应的所述平衡件；拆卸对应的所述平衡件，用重量较小的所述平衡件替换原来的所述平衡件。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种具有动平衡去重结构的轴对称转子，包括转子本体和重量平衡组件。转子本体上设有去重孔，重量平衡组件包括多个不同重量的平衡件，平衡件与去重孔可拆卸连接，通过向部分或全部去重孔内配置相应重量的平衡件，使轴对称转子符合动平衡要求。动平衡去重方法由传统的在转子本体上加工去重孔改进到通过调整平衡件的重量来达到动平衡要求，而转子本体不发生结构及重量变化，操作简便，去重过程对转子本体不产生影响；去重孔由平衡件覆盖，平衡去重后转子表面无需额外包覆其他结构，有效缩短动平衡试验所需的时间；去重孔均布于转子本体的侧端面，使转子外观美观。

附图说明

图1是本发明实施例所提供的飞轮的结构示意图；

图2是图1的a-a剖视图；

图3是本发明实施例所提供的电机轴的结构示意图；

图4是图3的b-b剖视图；

图5是本发明实施例所提供的标准螺钉的结构示意图；

图6是本发明实施例所提供的短螺钉的结构示意图；

图7是本发明实施例所提供的内孔螺钉的结构示意图；

图8是本发明实施例所提供的飞轮去重后装配了平衡螺钉的结构示意图。

图中：

1、转子本体；2、重量平衡组件；3、飞轮；4、电机轴；11、螺纹孔；21、标准螺钉；22、短螺钉；23、内孔螺钉；231、减重孔。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

针对轴对称转子零件，通常采用外圆端面钻小孔方法去除不平衡质量，钻孔孔径的大小有限制，且钻孔数量太多会影响零件的外观质量，钻孔后有的转子仍需加装包覆结构使其外表面达到规则形状，以避免影响其周围液体的流动条件；若采用加重的形式减少不平衡质量，加重过程实施复杂。为此本实施例一方面提供一种具有动平衡去重结构的轴对称转子，包括转子本体1和重量平衡组件2，转子本体1的两侧端面上分别设有多个去重孔，去重孔沿转子本体1的轴线均匀分布；重量平衡组件2包括多组不同重量的平衡件，平衡件与去重孔可拆卸连接，通过向部分或全部去重孔内配置相应重量的平衡件，使轴对称转子符合动平衡要求。

去重孔均由平衡件覆盖，平衡去重后转子表面无需额外包覆其他结构，有效缩短动平衡试验所需的时间；去重孔均布于转子本体1的侧端面，使转子外观美观。

去重孔内可以设置有卡槽，平衡件上设置有卡块，去重孔与平衡件卡接。去重孔也可以为螺纹孔11，平衡件为平衡螺钉，螺纹孔11与平衡螺钉螺纹连接。本实施例中采用第二种形式。如图1-4所示，以飞轮3和电机轴4作为轴对称转子零件的代表，对具有动平衡去重结构的轴对称转子的结构做详细说明。飞轮3或电机轴4的两侧端面均匀加工若干个螺纹孔11，螺纹孔11的深度大于后续装配的平衡螺钉的最大长度。将螺纹孔11设置于两侧端面上，是由于飞轮3或其他转子零件内部多是多个零件的装配结构，内部无法布置螺纹孔11。轴对称转子的不平衡质量多分布在1/2半径到最大外径范围内，也是标准要求的去重范围，对零件去重更容易达到所需的动平衡精度。因此可选地，螺纹孔11设置于侧端面的半径的1/2处至侧端面的外圆周之间。螺纹孔11的具体位置根据各转子零件的结构最终确定。为了外观美观，螺纹孔11为沉头孔。平衡螺钉的螺帽安装于沉头孔内，使转子的外观完整且美观，转子外表面达到规则形状，有效避免后续使用时影响其周围液体的流动。本实施例中飞轮3两侧端面分别均匀设置有24个螺纹孔11，电机轴4两侧端面分别均匀设置有8个螺纹孔11。本发明中对螺纹孔11的数量、尺寸不做具体限制，只要满足螺纹孔11可加工并留有余量，满足转子强度要求即可。

平衡螺钉包括多组不同重量的螺钉，为了利于加工，本实施例优选地相同规格的平衡螺钉的螺杆长度不同，以此实现多组不同重量的螺钉。本实施例中考虑到螺钉的加工性及生产成本，螺钉包括标准螺钉21和短螺钉22，如图5、6所示，标准螺钉21为市售的标准件。短螺钉22的长度小于标准螺钉21的长度，短螺钉22由标准螺钉21对其螺杆上的光杆部分进行切除加工而成，采用减少螺杆长度的方法减轻标准螺钉21的重量，加工性好，操作简便。短螺钉22也可以根据实际结构设计加工成多种不同重量的螺钉。

为了增加平衡螺钉的去重可调范围，平衡螺钉还包括内孔螺钉23，如图7所示，内孔螺钉23的螺杆上设有轴向的减重孔231。减重孔231轴向的设置是为了保证内孔螺钉23与螺纹孔11的螺纹连接强度的同时，又能满足去重所需的不平衡质量。内孔短螺纹可以由标准螺钉21直接加工减重孔而成，也可以由短螺钉22加工减重孔而成。内孔螺钉23的重量小于同等长度的其他平衡螺钉，即内孔螺钉23的重量小于同等长度的标准螺钉21的重量，内孔螺钉23的重量小于同等长度的短螺钉22的重量。

本发明另一方面提供一种针对前述的具有动平衡去重结构的轴对称转子的动平衡去重方法，包括：

安装平衡件，为了降低动平衡试验中转子的不平衡质量分布，将相同重量的平衡件安装到转子本体1的各个去重孔内；为了扩大平衡件的去重可调范围，本实施例中，将重量级最大的标准螺钉21作为平衡件安装到转子本体1的螺纹孔11内；

动平衡试验，找出轴对称转子上不平衡质量的角度，得出试验结果；将轴对称转子安装到动平衡机进行动平衡试验，找出不平衡质量的角度；

调整平衡件，根据试验结果调整平衡件的重量，直至轴对称转子符合动平衡要求：根据上一步中得到的不平衡质量的角度找到对应的标准螺钉21进行拆卸；或者根据上一步中试验结果，用短螺钉22或内孔螺钉23替换不平衡质量的角度找到的对应的标准螺钉21；再次进行动平衡试验，若试验结果满足动平衡的要求，则去重过程结束；若试验结果不满足动平衡的要求，则根据此次试验结果，拆卸对应的平衡螺钉，或者用不同重量的短螺钉22或内孔螺钉23替换不平衡处的平衡螺钉，再次进行动平衡试验，重复上述操作，直至轴对称转子符合动平衡要求。其中短螺钉22由标准螺钉21在长度方向上切割加工而成；内孔螺钉23由标准螺钉21和/或短螺钉22在螺杆的端面上加工轴向的减重孔231而成。图8中左上角三组为转子本体1上同圆周直径处不同形式平衡螺钉可能出现的使用情况。去重后轴对称转子中可能出现的平衡螺钉使用的情况：螺纹孔11内可能存在标准螺钉21、短螺钉22和内孔螺钉23共存的情况，也可能存在标准螺钉21和短螺钉22共存的情况，或标准螺钉21和内孔螺钉23共存的情况。

动平衡去重方法由传统的在转子本体1上加工去重孔改进到通过调整平衡件的重量来达到平衡要求，而转子本体1不发生结构及重量变化，操作简便，省时省力，提高工作效率。轴对称转子的加工成本高于平衡螺钉的加工成本，采用传统钻孔或焊接加重块的方式，对转子的结构影响较大，去重过程操作不当可能引起转子的报废，而平衡螺钉成本低，加工性好，去重过程对转子本体1不产生影响，能够有效避免转子的报废。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所述领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。