專利名稱：轉(zhuǎn)子自動(dòng)平衡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種轉(zhuǎn)子自動(dòng)平衡頭，特別是一種用于大型轉(zhuǎn)爐除塵風(fēng)機(jī)和大容量燒結(jié)除塵風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡的自動(dòng)平衡頭，屬于旋轉(zhuǎn)機(jī)械在線監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
最早的動(dòng)力平衡頭是用于脫水機(jī)上平衡裝置，它采用自平衡的“自動(dòng)定心”的力學(xué)原理。轉(zhuǎn)子自動(dòng)平衡頭的型式主要有機(jī)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(chǎn)的外圓磨床和無心磨床使用三鋼球自動(dòng)沙輪平衡裝置以來，發(fā)展了不少動(dòng)平衡的裝置，有動(dòng)力消振式、對重式、消重式及電磁式等形式。結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零件多是這些平衡裝置的共同缺點(diǎn)。1963～1978年，機(jī)械式最具代表的是一種被稱為“Van de Vegte的垂直式和極坐標(biāo)式的轉(zhuǎn)子自動(dòng)平衡頭，并首次用于試驗(yàn)轉(zhuǎn)子的平衡上。1980年Gusarov利用可控電液沖擊裝置將固化液體快速噴射在失衡的轉(zhuǎn)子一側(cè)來調(diào)節(jié)平衡。雖然結(jié)構(gòu)簡單，但控制噴射的精度不高，調(diào)節(jié)能力也有限。此外，還有氣體式平衡裝置，它利用Halon氣體蒸發(fā)與凝結(jié)調(diào)節(jié)平衡量，但對大氣臭氧層嚴(yán)重破壞，已禁止使用。國內(nèi)對轉(zhuǎn)子自動(dòng)平衡裝置的研究比較少，起步較晚?，F(xiàn)有技術(shù)中，專利號為ZL98 2 06281.4的電磁式自動(dòng)平衡頭，其結(jié)構(gòu)類似于極坐標(biāo)式平衡頭。但結(jié)構(gòu)還嫌復(fù)雜，控制難度較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提出一種結(jié)構(gòu)新穎、簡單、易實(shí)現(xiàn)、平衡調(diào)節(jié)量大的、適用于大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子的自動(dòng)平衡頭。是電磁與機(jī)械混合式的。
本發(fā)明采用步進(jìn)電機(jī)原理，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸平衡頭中偏心盤的位置，即配重的相位，以達(dá)到平衡轉(zhuǎn)軸的目的。本發(fā)明主要包括工字形圓盤、錐形套筒、支承環(huán)、偏心盤、配重、滾動(dòng)軸承、步進(jìn)電機(jī)、電刷環(huán)、壓緊環(huán)、壓緊螺母等。工字形圓盤與通過紅套(是結(jié)構(gòu)加熱后再套，使其緊配的一種配合方式)在轉(zhuǎn)軸上的錐形套筒緊配合，并在端面用螺母固緊。當(dāng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，便帶動(dòng)工字形圓盤一起轉(zhuǎn)。在工字形圓盤槽的內(nèi)側(cè)和支承環(huán)內(nèi)圈之間裝有步進(jìn)電機(jī)，其中工字形圓盤槽的內(nèi)側(cè)為步進(jìn)電機(jī)的“靜子”，因工作時(shí)它始終隨轉(zhuǎn)軸一起旋轉(zhuǎn)，故相對于轉(zhuǎn)軸是靜止不動(dòng)的。而支承環(huán)的內(nèi)圈為步進(jìn)電機(jī)的“轉(zhuǎn)子”，它在受到控制系統(tǒng)的指令后不停地旋轉(zhuǎn)角度，故相對于轉(zhuǎn)軸是轉(zhuǎn)動(dòng)的。工字形圓盤與支承環(huán)的相對轉(zhuǎn)動(dòng)是通過滾動(dòng)軸承實(shí)現(xiàn)的，而支承環(huán)通過螺釘與偏心盤連接，使得偏心盤與支承環(huán)一起轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣偏心盤與工字形圓盤也相對轉(zhuǎn)動(dòng)。電刷環(huán)安裝在工字形圓盤槽上，步進(jìn)電機(jī)的引線通過電刷環(huán)沿著軸的表面連接到控制系統(tǒng)。轉(zhuǎn)軸上不平衡力主要是靠安裝在偏心盤上的偏心配重來調(diào)節(jié)的，在沿偏心盤直徑方向的外緣裝有兩個(gè)配重，并用螺釘緊固在偏心盤上，偏心配重的重量可根據(jù)不平衡量大小計(jì)算確定。當(dāng)不平衡力和相位確定時(shí)，偏心盤和配重將自動(dòng)轉(zhuǎn)到某一角度，組成一個(gè)與不平衡力大小相等、方向相反的力與之抵消，偏心盤的轉(zhuǎn)動(dòng)角度由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)安裝在轉(zhuǎn)軸附近的位移傳感器接收到轉(zhuǎn)軸不平衡力信號時(shí)，控制系統(tǒng)將分析后的信號，經(jīng)電刷環(huán)輸給步進(jìn)電機(jī)，來調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)作，使步進(jìn)電機(jī)的“轉(zhuǎn)子”轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度。每次控制動(dòng)作可使偏心盤轉(zhuǎn)動(dòng)1～5°(甚至在1°以下)，可實(shí)現(xiàn)微調(diào)控制，提高平衡頭的平衡精度，從而達(dá)到自動(dòng)平衡的目的。
轉(zhuǎn)子自動(dòng)平衡頭結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，使用可靠，既可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)跟蹤調(diào)節(jié)，又可實(shí)現(xiàn)間斷、定時(shí)操作，不論轉(zhuǎn)軸在何位置、何時(shí)刻所產(chǎn)生的不平衡力，都可達(dá)到自動(dòng)平衡的目的，對調(diào)節(jié)和控制旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子的不平衡量十分有效，尤其是對大型轉(zhuǎn)爐除塵風(fēng)機(jī)和大容量燒結(jié)除塵風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子的不平衡更具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。且當(dāng)外部電源因故突然中斷時(shí)，自動(dòng)平衡頭中的偏心盤可自動(dòng)鎖緊、定位。


圖1是轉(zhuǎn)子自動(dòng)平衡頭徑向剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1是工字形圓盤，2是錐形套筒，3是支承環(huán)，4是偏心盤，5是配重，6是滾動(dòng)軸承，7是步進(jìn)電機(jī)，8是電刷環(huán)，9是壓緊環(huán)，10是壓緊螺母。11是轉(zhuǎn)軸。12是位移傳感器。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施作進(jìn)一步描述
如圖1所示，本發(fā)明主要包括工字形圓盤1，錐形套筒2，支承環(huán)3，偏心盤4，配重5，滾動(dòng)軸承6，步進(jìn)電機(jī)7，電刷環(huán)8，壓緊環(huán)9，壓緊螺母10。
工字形圓盤1與錐形套筒2緊配合，并通過螺母10固緊，錐形套筒2紅套在轉(zhuǎn)軸11上，在工字形圓盤1槽的內(nèi)側(cè)和支承環(huán)3的內(nèi)圈之間裝有步進(jìn)電機(jī)7，步進(jìn)電機(jī)7的“靜子”是靠近工字形圓盤1的槽內(nèi)側(cè)，而步進(jìn)電機(jī)7的“轉(zhuǎn)子”是靠近支承環(huán)3的內(nèi)圈。步進(jìn)電機(jī)7的輸入、輸出信號的引線經(jīng)電刷環(huán)8連接到控制系統(tǒng)。工字形圓盤1通過滾動(dòng)軸承6與支承環(huán)3連接，壓緊環(huán)9用螺釘緊固在工字形圓盤1端面上，防止?jié)L動(dòng)軸承6從工字形圓盤1槽滑出，而支承環(huán)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(gè)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(zhuǎn)軸11表面的一定距離處，以接收轉(zhuǎn)軸11的振動(dòng)信號，位移傳感器12的信號輸出直接接到控制系統(tǒng)。電刷環(huán)8安裝在工字形圓盤1槽上，步進(jìn)電機(jī)7的引線通過電刷環(huán)8沿著轉(zhuǎn)軸11的表面連接到控制系統(tǒng)。
轉(zhuǎn)軸11工作時(shí)，安裝在轉(zhuǎn)軸11上的工字形圓盤1、錐形套筒2、壓緊環(huán)9和步進(jìn)電機(jī)7的“靜子”隨轉(zhuǎn)軸11一起旋轉(zhuǎn)，而工字形圓盤1通過滾動(dòng)軸承6使得支承環(huán)3、偏心盤4，配重5沒有相對轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)位移傳感器12接收到轉(zhuǎn)軸11產(chǎn)生不平衡力信號時(shí)，控制系統(tǒng)將分析后的信號，再通過電刷8來調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)作，使步進(jìn)電機(jī)7的“轉(zhuǎn)子”轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度。此時(shí)支承環(huán)3、偏心盤4和配重5也同步自動(dòng)地轉(zhuǎn)到相應(yīng)的角度，組成一個(gè)與不平衡力大小相等、方向相反的力與轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生的不平衡力抵消，這時(shí)支承環(huán)3、偏心盤4，配重5就一直停留平衡的狀態(tài)。當(dāng)轉(zhuǎn)子重新產(chǎn)生不平衡力時(shí)，位移傳感器12接收到轉(zhuǎn)軸11不平衡力信號后，通過電刷8重新進(jìn)入控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)再將分析后的信號通過電刷8來調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)作，使步進(jìn)電機(jī)7的“轉(zhuǎn)子”轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)相應(yīng)角度，使得轉(zhuǎn)軸重新取得平衡狀態(tài)。如此周而復(fù)始，步進(jìn)電機(jī)7一直受控于控制系統(tǒng)，不斷的轉(zhuǎn)動(dòng)，自動(dòng)平衡頭始終在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下工作，可達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測的功能。步進(jìn)電機(jī)7每次控制動(dòng)作可使偏心盤轉(zhuǎn)動(dòng)1～5°(甚至在1°以下)，可實(shí)現(xiàn)微調(diào)控制，提高自動(dòng)平衡頭的平衡精度，從而達(dá)到自動(dòng)平衡的目的。
權(quán)利要求
1.一種轉(zhuǎn)子自動(dòng)平衡頭，主要包括工字形圓盤(1)、錐形套筒(2)、支承環(huán)(3)、偏心盤(4)、偏心配重(5)、滾動(dòng)軸承(6)、步進(jìn)電機(jī)(7)、電刷環(huán)(8)、壓緊環(huán)(9)、壓緊螺絲(10)等，其特征在于工字形圓盤(1)與錐形套筒(2)緊配合，并通過螺母(10)固緊，錐形套筒(2)紅套在轉(zhuǎn)軸(11)上，在工字形圓盤(1)槽的內(nèi)側(cè)和支承環(huán)(3)的內(nèi)圈之間裝有步進(jìn)電機(jī)(7)，步進(jìn)電機(jī)(7)的“靜子”是靠近工字形圓盤(1)槽的內(nèi)側(cè)，而步進(jìn)電機(jī)(7)的“轉(zhuǎn)子”是靠近支承環(huán)(3)的內(nèi)圈，步進(jìn)電機(jī)(7)的輸入、輸出信號的引線經(jīng)電刷環(huán)(8)連接到控制系統(tǒng)，工字形圓盤(1)通過滾動(dòng)軸承(6)與支承環(huán)(3)連接，壓緊環(huán)(9)用螺釘緊固在工字形圓盤(1)端面上，支承環(huán)(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(gè)偏心配重(5)，并用螺釘固定在偏心盤(4)上，位移傳感器(12)安裝在離轉(zhuǎn)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(tǒng)，電刷環(huán)(8)安裝在工字形圓盤(1)槽上，步進(jìn)電機(jī)(7)的引線通過電刷環(huán)(8)沿著轉(zhuǎn)軸(11)的表面連接到控制系統(tǒng)。
全文摘要
轉(zhuǎn)子自動(dòng)平衡頭是一種用于大型轉(zhuǎn)爐除塵風(fēng)機(jī)和大容量燒結(jié)、除塵風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸不平衡的自動(dòng)平衡頭，其結(jié)構(gòu)主要包括工字形圓盤，錐形套筒，支承環(huán)，偏心盤，配重，滾動(dòng)軸承，步進(jìn)電機(jī)，電刷環(huán)，壓緊環(huán)，壓緊螺母等。該發(fā)明采用步進(jìn)電機(jī)原理，安裝在各種風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上后，可通過控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)自動(dòng)平衡頭中偏心盤、配重的大小及相位，從而產(chǎn)生與偏心力大小相等、方向相反的力，以抵消轉(zhuǎn)軸的不平衡力。不論轉(zhuǎn)軸在何位置、何時(shí)刻所產(chǎn)生的不平衡力，都可達(dá)到自動(dòng)平衡的目的。本發(fā)明的轉(zhuǎn)子自動(dòng)平衡頭具有結(jié)構(gòu)簡單、控制方便，既可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)跟蹤調(diào)節(jié)，又可實(shí)現(xiàn)間斷、定時(shí)操作。尤其當(dāng)外部電源因故突然中斷時(shí)，轉(zhuǎn)子自動(dòng)平衡頭的偏心盤可自動(dòng)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(yōu)先權(quán)日2003年5月29日
發(fā)明者周海亭, 傅志方 申請人:上海交通大學(xué)