回轉體動平衡儀制造技術

本發明專利技術涉及一種回轉體動平衡儀，其特征在于：包括調速交流電動機、由調速交流電動機驅動的傳動圓盤、與傳動圓盤固連的支架組件、回轉體、位移信號發生器、控制箱及磨削機構，由支架組件將回轉體定位夾緊，傳動圓盤設于工作臺上，交流電動機一帶動傳動圓盤和支架組件為回轉體提供轉矩，驅動回轉體轉動，由位移信號發生器將回轉體在X-Y平面上高速回轉的偏心位移信號反映到傳感器可以檢測到的位置上，由傳感器檢測回轉體的偏心位移信號并輸出到控制器中，控制系統控制回轉體的轉速、磨削的位置深度及處理反饋信號。本發明專利技術測量和加工的原理是：存在質量偏心的回轉體在旋轉運動時會受到離心力的作用，其采用統一的測量基準和加工基準、采用人機交互式閉環反饋控制方式，可實現不同精度的測量和加工要求。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種對回轉體類零件或機構進行動平衡測試的儀器，可應用于精密測量和精密加工領域。
技術介紹
各類機械中普遍存在質量分布不均勻、質心作變速運動的回轉體構件。這類構件運動時產生離心力，構件的離心力會在運動副中引起附加應力，增加摩擦力，加速構件磨損，降低有效承載能力，縮短構件壽命。離心力的大小和方向是周期性變化的，在慣性力的作用下運動構件會發生振動，產生噪音聲，從而限制了速度和工作效率的提升，因此消除和減小回轉運動件的離心力是提高機械工作性能的一項重要措施。目前國內很多加工企業為能夠高效生產并優化工作環境，耗費巨資購買國外的先進設備，而國內設備無法達到高速、 高效的要求，很大程度上是由于機構運動時的振動和噪音問題。現有的解決回轉體在旋轉時的動不平衡問題都沒有給出完整的、精度較高的、可行性較強的解決方案。針對回轉體動不平衡問題，蘇順在題為《振動測試在解決現場回轉件動平衡中的應用研究》的論文中，提出了解決大型礦工設備動不平衡問題的一種經驗方法利用振動測試法測出振動數據，將所測得數據作為動平衡指標，通過增減配重，把振動調整到允許范圍，即通過在垂直于回轉軸線的一個平面上安裝平衡質量，使工作機械的振動達到標準范圍。此方法通過經驗嘗試，需要有經驗的人員操作，而且，此方法只能減小不能消除動不平衡。針對回轉體動不平衡問題，羅金榮在題為《回轉件機加工中的同步檢測》的論文中提出了實時圖像拍攝跟蹤法，即通過實時圖像拍攝跟蹤加工實況，并對采樣信息進行處理， 反饋到加工發生信號處理器中，實現同步檢測、加工，統一檢測基準和加工基準，縮小測量誤差，提高測量精度。此法只保證了尺寸精度，無法改善由于材料不均引起的質量偏心。針對回轉體動不平衡問題，曹美珍、高永全在題為《磁懸浮剛性回轉件的動平衡測量》的論文中，提出了利用磁懸浮軸承技術將回轉體懸浮，以減小滾動摩擦、提高測量精度； 利用壓電傳感器檢測偏心位移信號，計算偏心質量和位置。此法可計算出偏心質量、但是無法確定偏心位置，而且測量、加工分開操作，不同的基準會引入基準不重合誤差。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種對回轉體零件或機構的動不平衡進行精密測量和精密加工的儀器。為了達到上述目的，本專利技術的技術方案是提供了一種回轉體動平衡儀，其特征在于包括調速交流電動機、由調速交流電動機驅動的傳動圓盤、與傳動圓盤網連的支架組件、回轉體、位移信號發生器、控制箱及磨削機構，由支架組件將回轉體定位夾緊，傳動圓盤設于工作臺上，調速交流電動機一帶動傳動圓盤和支架組件為回轉體提供轉矩，驅動回轉體轉動，由位移信號發生器將回轉體在X-Y平面上高速回轉的偏心位移信號反映到傳感器可以檢測到的位置上；磨削機構位于回轉體的上方，包括橫架在支架組件上方的大U型架、與大U型架固連的小U型架、凸輪、驅動凸輪的交流電機二、垂直步進電機、垂直絲杠螺母機構、水平絲杠螺母副及水平步進電機，垂直步進電機與大U型架之間構成滑動副，垂直步進電機驅動垂直絲杠螺母機構上下移動，從而在將回轉體放置定位后可確定垂直絲杠螺母機構在Z軸上的初始位置，在磨削時，由交流電機二通過凸輪驅動垂直絲杠螺母機構上下運動，水平步進電機通過水平絲杠螺母副驅動大U型架前后移動；控制箱包括傳感裝置及控制系統，傳感裝置連接位移信號發生器及控制系統，控制系統控制支架組件、交流電動機一、交流電機二及步進電機。優選地，所述支架組件包括支架、穿設在支架上的伸縮連桿及套在伸縮連桿外的彈簧，伸縮連桿的一端抵住所述回轉體的外圓周面，在另一端上設有橡膠輪，橡膠輪以滾動摩擦形式連接所述位移信號發生器。優選地，所述傳動圓盤與所述工作臺的接觸面及所述傳動圓盤與所述回轉體的接觸面均有較低的粗糙度要求值。優選地，垂直絲杠螺母機構包括絲桿、螺母及凸輪桿，凸輪桿與螺母固連，絲桿由所述垂直步進電機驅動，所述交流電機二通過所述凸輪驅動垂直絲杠螺母機構從而帶動凸輪桿上下移動。優選地，在所述回轉體的上方設有磨削片，磨削片與回轉體固連，利用磨削片的磨削位置和磨削量判斷所述回轉體的偏心位置和質量。本專利技術測量和加工的原理是存在質量偏心的回轉體在旋轉運動時會受到離心力的作用，其采用統一的測量基準和加工基準、采用人機交互式閉環反饋控制方式，可實現不同精度的測量和加工要求。附圖說明圖I為回轉體動平衡儀的前視剖示圖2為回轉體動平衡儀的磨削機構的軸測圖圖3為回轉體動平衡儀的軸測圖4為回轉體動平衡儀的控制流程框圖。具體實施方式為使本專利技術更明顯易懂，茲以優選實施例，并配合附圖作詳細說明如下。如圖I所示，在本專利技術提供的一種回轉體動平衡儀中，由交流電動機一 I帶動傳動圓盤2和圓環形的支架5為回轉體3提供轉矩，驅動回轉體3轉動，該驅動方式為加工機構提供了安裝空間。交流電動機一 I采用可調速電動機，可調速交流電動機可實現不同的精度要求和步進式的測量與加工。通過控制箱10的控制面板設置交流電機一 I的轉速及轉速步進增量。傳動圓盤2和支架5固連在一起，通過聯軸器連接到交流電動機一 I的輸出軸上，傳動圓盤2采用輕質、易加工、易表面處理的復合材料，傳動圓盤2與工作臺、傳動圓盤2與回轉體3的接觸面均有較低的粗糙度要求值，以減少摩擦損耗和提高測量精度。支4架5與傳動圓盤2采用相同材料，支架5內部有伸縮連桿9和彈簧7。采用伸縮連桿9是為了滿足不同徑向尺寸的回轉體3的要求，當固定好回轉體3時，伸縮連桿9的長度固定，由已知的彈簧7的彈性系數k、回轉體3的質量m及回轉體3的半徑，控制箱10內的控制系統即可通過公式F = mw2r = kl計算得到使彈簧伸縮定長I的最小偏心力F所對應的交流電動機一 I的最低轉速W。伸縮連桿9的末端通過橡膠輪6以滾動摩擦形式連接位移信號發生器8，位移信號發生器8只做X-Y平面上的平移，不繞Z軸轉動。在圖I所示的控制箱10內集成了傳感裝置和完成信號接收、處理、發送、控制面板顯示等功能的控制系統，傳感裝置可以采用位移傳感器或壓電傳感器等。本專利技術的傳感器系統采用壓電傳感器或位移傳感器接收回轉體3離心運動時的位移信號，采用在回轉體3 軸線垂直面上定點跟蹤的方式，即通過傳感器和回轉體3之間的位移信號發生器8將回轉時X-Y平面上的偏心移動信號傳遞給傳感器。本專利技術的控制系統通過分析傳感器的輸出信號即可得到被測回轉體3的動平衡特性。對于待加工回轉體3還需要控制系統對采集的位移信號進行處理，控制磨削機構對質量偏心進行調節。通過控制面板實現回轉體3初始信息的輸入，包括質量、材料、徑向和軸向尺寸、 速度步進增量的選擇、測量或加工精度的選擇等。其中回轉體3的質量對應交流電機一 I 的最小初始速度和速度步進增量的設定，回轉體3的徑向尺寸對應伸縮連桿9的伸縮系數和速度步進增量的設定(因速度步進增量的選擇還受到機構尺寸的限制，如水平絲杠螺母副11中的絲桿位置的限制等)，回轉體3的材料屬性和軸向尺寸對應垂直絲杠螺母機構在 Z軸上初始位置的設定。本專利技術的控制系統采用交互式閉環反饋方式，通過操作面板向控制系統輸入回轉體的材料、尺寸和加工要求(設置不同的加工精度)、轉速及其步進增量等。 通過設置轉速及其步進增量，可以滿足不同測量或加工的精度需求，實現步進式的測量或加工。如圖I所示，磨削片4是用在回轉體3有外形要求的場合，磨削片4作為加工輔助件，在使用前本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種回轉體動平衡儀，其特征在于：包括調速交流電動機(1)、由調速交流電動機(1)驅動的傳動圓盤(2)、與傳動圓盤(2)固連的支架組件、回轉體(3)、位移信號發生器(8)、控制箱(10)及磨削機構，由支架組件將回轉體(3)定位夾緊，傳動圓盤(2)設于工作臺上，調速交流電動機一(1)帶動傳動圓盤(2)和支架組件為回轉體(3)提供轉矩，驅動回轉體(3)轉動，由位移信號發生器(8)將回轉體(3)在X?Y平面上高速回轉的偏心位移信號反映到傳感器可以檢測到的位置上；磨削機構位于回轉體(3)的上方，包括橫架在支架組件上方的大U型架(12)、與大U型架(12)固連的小U型架(19)、凸輪(17)、驅動凸輪(17)的交流電機二(18)、垂直步進電機(16)、垂直絲杠螺母機構、水平絲杠螺母副(11)及水平步進電機(15)，垂直步進電機(16)與大U型架(12)之間構成滑動副，垂直步進電機(16)驅動垂直絲杠螺母機構上升下降，從而確定垂直絲杠螺母機構的初始位置，在磨削時，由交流電機二(18)通過凸輪(17)驅動垂直絲杠螺母機構上下運動，水平步進電機(15)通過水平絲杠螺母副(11)驅動大U型架(12)前后移動；控制箱(10)包括傳感裝置及控制系統，傳感裝置連接位移信號發生器(8)及控制系統，控制系統控制調速交流電動機一(1)、交流電機二(18)及步進電機(16)。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：于京明，孟婥，孫以澤，
申請(專利權)人：東華大學，
類型：發明
國別省市：