專(zhuān)利名稱(chēng)：高精度平衡測(cè)量?jī)x的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種用于測(cè)量旋轉(zhuǎn)部件的不平衡質(zhì)量的設(shè)備，屬于懸浮式高精度平衡測(cè)量設(shè)備。
背景技術(shù)：
旋轉(zhuǎn)物體如果質(zhì)量不與旋轉(zhuǎn)軸對(duì)稱(chēng)平衡，則在旋轉(zhuǎn)中會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中許多旋轉(zhuǎn)部件如車(chē)輪、飛輪、發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸、電機(jī)轉(zhuǎn)子等都需要進(jìn)行平衡測(cè)量。而當(dāng)前的平衡測(cè)量技術(shù)，通常采用擺架硬支承測(cè)力式結(jié)構(gòu)，雖然可以達(dá)到很高精度，但要進(jìn)一步提高精度，將面臨以下問(wèn)題滾動(dòng)球軸承的制造裝配誤差及磨損會(huì)影響精度、擺架剛度限制了力傳感器的信號(hào)幅值、擺架結(jié)構(gòu)使測(cè)量存在盲區(qū)、皮帶張力和電機(jī)轉(zhuǎn)速的波動(dòng)構(gòu)成同頻或近頻干擾等。較為先進(jìn)的國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(50275100)；中國(guó)工程物理研究院科學(xué)技術(shù)基金資助項(xiàng)目(20030326)《氣浮式高精度雙面立式動(dòng)平衡測(cè)量》(作者陶繼忠 殷國(guó)富 汪法根)《機(jī)械設(shè)計(jì)JOURNAL OF MACHINE DESIGN》2004 Vol.21 No.9 P.25-27所提出的方案又存在以下問(wèn)題1、仍然需要驅(qū)動(dòng)裝置，同樣會(huì)造成干擾。2、精密恒壓控制系統(tǒng)、球面內(nèi)氣壓場(chǎng)測(cè)量與仿真的精度難以保證。3、供氣系統(tǒng)耗能大，測(cè)量速度慢。因此，目前的技術(shù)方案存在技術(shù)、設(shè)備本身精度低，無(wú)法徹底避免干擾的引入，并由于間接測(cè)量存在的誤差，使測(cè)量精度無(wú)法進(jìn)一步提高。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)、設(shè)備本身精度低、引入干擾多、間接測(cè)量存在的誤差的不足，本發(fā)明提供一種高精度平衡測(cè)量?jī)x，通過(guò)磁懸浮體帶動(dòng)被測(cè)部件自由轉(zhuǎn)動(dòng)，徹底避免干擾的引入，設(shè)備本身能進(jìn)行高精度平衡校正，同時(shí)采用直接測(cè)量的方法大大降低誤差，從而極大提高測(cè)量精度。
技術(shù)方案本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是由磁場(chǎng)均勻的磁筒和圓弧形磁槽組成，磁體材料為強(qiáng)磁體如稀土強(qiáng)磁體、電磁鐵、超導(dǎo)磁體，磁筒放在比其稍大的磁槽中，磁筒外側(cè)極性與磁槽內(nèi)側(cè)極性相同且相對(duì)因而產(chǎn)生互斥作用從而構(gòu)成懸浮部件。優(yōu)選的方案是由兩組大小相同的磁筒和磁槽組成，兩個(gè)磁筒由一小口徑的輕質(zhì)支撐圓管連接在一起，其中兩個(gè)磁筒和輕質(zhì)支撐圓管的軸心線在同一水平直線上，且與正下方的兩個(gè)磁槽的軸心線平行，磁筒可在磁槽中無(wú)阻力地自由滾動(dòng)。在其中一個(gè)磁筒的外端，連接一個(gè)帶兩根相垂直的指針的指示盤(pán)，在同一邊的磁槽外端固定一個(gè)外側(cè)標(biāo)有刻度的刻度盤(pán)。在輕質(zhì)支撐圓管上勒有兩組較長(zhǎng)的輕質(zhì)高強(qiáng)度環(huán)形繩索，用于帶動(dòng)被測(cè)部件。在磁筒軸心線的正下方設(shè)有一個(gè)非接觸式標(biāo)記器如激光標(biāo)記器。磁體材料為稀土強(qiáng)磁體時(shí)，指示盤(pán)、磁筒、輕質(zhì)支撐圓管、輕質(zhì)高強(qiáng)度環(huán)形繩索、被測(cè)部件與其他部件無(wú)任何接觸。被測(cè)部件可通過(guò)適當(dāng)口徑的套筒直接套接在兩個(gè)磁筒上，或用兩組輕質(zhì)高強(qiáng)度環(huán)形繩索勒起旋轉(zhuǎn)軸的兩端，若被測(cè)部件中間通孔，則通過(guò)適當(dāng)口徑的套筒套接后再由繩索從兩端勒起，被測(cè)部件在繩索的帶動(dòng)下與磁筒一起自由轉(zhuǎn)動(dòng)。這時(shí)相當(dāng)于使被測(cè)部件懸浮。如果被測(cè)部件存在不平衡質(zhì)量，根據(jù)重心下垂原理，當(dāng)被測(cè)部件的旋轉(zhuǎn)靜止下來(lái)時(shí)，不平衡質(zhì)量就在部件軸心的正下方，通過(guò)標(biāo)記器標(biāo)記其位置后，再輕輕旋轉(zhuǎn)指示盤(pán)90度，則不平衡質(zhì)量通過(guò)繩索的帶動(dòng)也轉(zhuǎn)到了水平位置，測(cè)出此時(shí)的偏心扭矩即為不平衡質(zhì)量在重力作用下的偏心扭矩，根據(jù)公式F(力)*S(距離)＝F*S，F(xiàn)＝G，G(重力)＝mg(g為重力加速度)，可算出某一偏心距離S上不平衡質(zhì)量的大小。經(jīng)多次測(cè)量、去重后，當(dāng)磁筒可靜止在多個(gè)不同位置上時(shí)，理論上不平衡量為零。卸去被測(cè)部件即可進(jìn)行設(shè)備本身平衡校正，方法同上。同時(shí)，可方便地在支撐圓管下方安裝夾具和切削工具從而構(gòu)成平衡去重系統(tǒng)。
本發(fā)明的有益效果是測(cè)量精度高，一般的實(shí)驗(yàn)表明，最小剩余不平衡度達(dá)0.5μm(經(jīng)3到4次測(cè)量、去重后理論上不平衡量為零)，測(cè)量范圍廣、類(lèi)型多(各種復(fù)雜形狀回旋體如風(fēng)葉，螺旋漿等)，耗能特別少，測(cè)量速度快，無(wú)噪音，環(huán)保，模塊化設(shè)計(jì)，擴(kuò)展功能強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，遷拆方便，生產(chǎn)成本低。


圖1為原理2為實(shí)施例一的左側(cè)視3為實(shí)施例一的經(jīng)磁筒軸心線的縱剖面構(gòu)造4為實(shí)施例一的右側(cè)視圖及磁性擋板(7)形狀中，1.磁筒，2.刻度盤(pán)，3.指示盤(pán)，4.鋁合金圓管，5.磁槽，6.方管支柱，7.磁性擋板，8.磁筒底封板，9.鋼板式指針，10.標(biāo)記器導(dǎo)軌，11.激光標(biāo)記器，12.環(huán)形尼龍繩索
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一，在圖3中，兩個(gè)大小相同的磁場(chǎng)均勻的稀土強(qiáng)磁體磁筒(1)由管壁厚為0.5厘米的鋁合金圓管(4)連接在一起，其中兩個(gè)磁筒(1)和鋁合金圓管(4)的軸心線在同一水平直線上，且與正下方的兩個(gè)半圓形磁槽(5)的軸心線平行，磁筒(1)放在比其稍大的磁槽(5)中，磁筒(1)外側(cè)極性與磁槽(5)內(nèi)側(cè)極性相同且相對(duì)因而產(chǎn)生互斥作用從而構(gòu)成懸浮部件，磁筒(1)可在磁槽(5)中無(wú)阻力地自由滾動(dòng)。鋁合金圓管(4)的一端伸出磁筒底封板(8)并在末端固定一指示盤(pán)(3)，同一邊的磁槽(5)外端固定一環(huán)形刻度盤(pán)(2)。如圖1所示，指示盤(pán)(3)上指針1為畫(huà)在指示盤(pán)上、以圓心為起點(diǎn)的一條直線，且垂直于帶刻度的鋼板式指針(9)。在磁筒(1)的內(nèi)端設(shè)一環(huán)形磁性擋板(7)，用于固定磁筒(1)和鋁合金圓管(4)，承受重力。在磁槽(5)內(nèi)端固定一弧形磁性擋板(7)，與磁筒(1)上的磁性擋板(7)配對(duì)，兩者相向的一面磁性相同，從而產(chǎn)生斥力，防止懸浮的磁筒(1)左右移動(dòng)。磁槽(5)分三層，最內(nèi)層為強(qiáng)磁材料厚2.6厘米，中間層為隔磁鋼板厚0.1厘米，最外層為普通鋼板厚0.3厘米并與方管支柱(6)焊接在一起，用于承受重量。方管支柱(6)由厚度為0.3厘米的鋼板焊合而成。標(biāo)記器導(dǎo)軌(10)和激光標(biāo)記器(11)所發(fā)出的激光束位于磁筒(1)軸心線正下方，激光器標(biāo)記器(11)可在標(biāo)記器導(dǎo)軌(10)上上下移動(dòng)。環(huán)形尼龍繩索(12)的長(zhǎng)度、粗細(xì)、位置可根據(jù)所測(cè)物體適當(dāng)選擇，為了防止打滑，還可在鋁合金圓管(4)和所測(cè)物體的旋轉(zhuǎn)軸上各繞一圈，同時(shí)在兩個(gè)磁筒(1)中間的一段鋁合金圓管(4)上打上防滑條紋。
測(cè)量步驟如圖1所示，用環(huán)形尼龍繩索(12)勒住被測(cè)物體兩端的旋轉(zhuǎn)軸，如果被測(cè)物體軸心位置為孔狀，則用適當(dāng)口徑的套筒套接后再勒住套筒兩端，被測(cè)物體在懸浮的磁筒(1)的帶動(dòng)下自由轉(zhuǎn)動(dòng)，相當(dāng)于使被測(cè)物體懸浮，根據(jù)重心下垂原理，當(dāng)被測(cè)物體轉(zhuǎn)動(dòng)靜止下來(lái)時(shí)，不平衡質(zhì)量位于物體旋轉(zhuǎn)軸心的正下方位置A，此時(shí)指針1指向刻度A，鋼板式指針(9)指示刻度B。移動(dòng)激光標(biāo)記器(11)標(biāo)記后，輕輕拔動(dòng)指示盤(pán)(3)使指針1指向刻度B，則不平衡質(zhì)量轉(zhuǎn)動(dòng)到水平位置B，此時(shí)的偏心扭矩即為不平衡質(zhì)量因重力而產(chǎn)生的偏心扭矩，測(cè)出指示盤(pán)(3)的鋼板式指針(9)上，某一偏心距離S上的垂直于鋼板式指針(9)的壓力F，即為在偏心距離S上不平衡質(zhì)量產(chǎn)生的重力G，由G＝mg(g為重力加速度)可算出不平衡質(zhì)量的大小m。
實(shí)施例二，將磁筒和磁槽的稀土強(qiáng)磁材料換成電磁鐵或超導(dǎo)磁體。其它相同。
權(quán)利要求
1.一種高精度平衡測(cè)量?jī)x，屬于一種懸浮式平衡測(cè)量?jī)x器，其特征是由兩塊磁體的互斥作用使其中之一懸浮，從而帶動(dòng)被測(cè)部件自由滾動(dòng)，根據(jù)重心下垂原理，測(cè)出其不平衡量的分布和大小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度平衡測(cè)量?jī)x，其特征是由強(qiáng)磁筒體放在比其稍大的圓弧形磁槽中，磁筒和磁槽相對(duì)的一面磁極相同，從而產(chǎn)生互斥作用使磁筒懸浮。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度平衡測(cè)量?jī)x，其特征是被測(cè)部件通過(guò)適當(dāng)口徑的套筒套接在磁筒上進(jìn)行帶動(dòng)，或由勒在磁筒支撐圓管上的輕質(zhì)高強(qiáng)度環(huán)形繩索帶動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精度平衡測(cè)量?jī)x，其特征是根據(jù)自由轉(zhuǎn)動(dòng)物體重心下垂原理，當(dāng)被測(cè)部件轉(zhuǎn)動(dòng)靜止下來(lái)時(shí)，不平衡質(zhì)量位于被測(cè)部件旋轉(zhuǎn)軸軸心的正下方，轉(zhuǎn)動(dòng)90度角度后不平衡質(zhì)量轉(zhuǎn)動(dòng)到水平位置，此時(shí)的偏心扭矩即為不平衡質(zhì)量因重力而產(chǎn)生的偏心扭矩，根據(jù)公式F(力)*S(距離)＝F*S，F(xiàn)＝G，G(重力)＝m*g(g為重力加速度)，可算出某一偏心距離S上不平衡質(zhì)量的大小。
全文摘要
一種用于測(cè)量旋轉(zhuǎn)部件不平衡質(zhì)量的高精度平衡測(cè)量?jī)x。它是將磁筒放在比其稍大的磁槽中，兩者相對(duì)的一面極性相同產(chǎn)生斥力因而使磁筒懸浮，通過(guò)套筒聯(lián)接或繩索的帶動(dòng)使被測(cè)部件隨磁筒自由滾動(dòng)，根據(jù)重心下垂原理，測(cè)出其不平衡質(zhì)量的分布和大小。從而避免干擾的引入，極大地提高了測(cè)量的精度。
文檔編號(hào)G01M1/16GK1932463SQ20051010620
公開(kāi)日2007年3月21日 申請(qǐng)日期2005年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月17日
發(fā)明者馮昌榮 申請(qǐng)人:馮昌榮