一種基于應(yīng)變的旋轉(zhuǎn)零部件動(dòng)平衡方法技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了一種基于應(yīng)變的旋轉(zhuǎn)零部件動(dòng)平衡方法，通過(guò)測(cè)試旋轉(zhuǎn)零部件旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的應(yīng)變來(lái)完成旋轉(zhuǎn)零部件的不平衡校正。本方法無(wú)需試重，可由應(yīng)變數(shù)據(jù)直接計(jì)算出所需加重的大小和角度，所要求掌握的動(dòng)平衡理論水平較低，適用于所有技術(shù)人員；本方法是一種在線動(dòng)平衡法，具有快捷、方便等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)零部件動(dòng)平衡工藝批量化操作。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)涉及。
技術(shù)介紹
旋轉(zhuǎn)零部件是機(jī)械系統(tǒng)中最常用、最基本，也是最重要的組成部分，已廣泛應(yīng)用于航空、電力、石油、化工等領(lǐng)域。其中轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)零件中最常見(jiàn)的一種。對(duì)于諸如飛輪、轉(zhuǎn)盤(pán)、離合器等做高速旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)體，由于轉(zhuǎn)子的材料性質(zhì)、加工裝配誤差等原因，造成了大小不等的不平衡質(zhì)量分布，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的質(zhì)心與實(shí)際的旋轉(zhuǎn)中心不重合。主慣性軸偏離其相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)軸線，隨之產(chǎn)生很大的離心力，致使設(shè)備產(chǎn)生較大振動(dòng)，從而加速機(jī)器零部件的磨損，影響設(shè)備工作性能，降低設(shè)備的工作精度和使用壽命，嚴(yán)重影響設(shè)備的正常生產(chǎn)。因此，如何快速準(zhǔn)確的校正旋轉(zhuǎn)機(jī)械零部件的動(dòng)不平衡量，是人們一直關(guān)注的問(wèn)題。總的來(lái)說(shuō)，目前用于校正旋轉(zhuǎn)零部件動(dòng)不平衡量的方法主要有三種。(I)依靠轉(zhuǎn)子自身的重力作用來(lái)測(cè)量不平衡力。將待測(cè)轉(zhuǎn)子放在用靜壓軸承支承的支座上，在支座下面嵌裝一片反光鏡。當(dāng)轉(zhuǎn)子不存在不平衡量時(shí)，由光源射出的光束經(jīng)此反光鏡反射后，投射在不平衡量指示器的極坐標(biāo)原點(diǎn)。如果轉(zhuǎn)子存在不平衡量，則轉(zhuǎn)子支座在不平衡量的重力矩作用下發(fā)生傾斜，支座下的反光鏡也隨之傾斜并使反射出的光束偏轉(zhuǎn)，此時(shí)光束投在極坐標(biāo)指示器上的光點(diǎn)便離開(kāi)原點(diǎn)。根據(jù)這個(gè)光點(diǎn)偏轉(zhuǎn)的坐標(biāo)位置，可以得到不平衡量的大小和位置。這種方法僅適用于某些平衡要求不高的盤(pán)狀零件。(2)測(cè)量支承動(dòng)態(tài)力來(lái)校正不平衡量。通過(guò)在轉(zhuǎn)子與支承軸承之間安裝測(cè)力傳感器，測(cè)量轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)過(guò)程中軸承的受力情況來(lái)測(cè)量不平衡力的大小和方向。目前這種方法主要應(yīng)用于各種動(dòng)平衡機(jī)上，這種方法需要一套比較精密且靈敏的擺架系統(tǒng)，用于支撐被平衡轉(zhuǎn)子使之在不平衡力下發(fā)生振動(dòng)。擺架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)既要擺架能保證有足夠的剛度，也要保證有足夠的靈敏度。擺架系統(tǒng)的動(dòng)力特性直接影響動(dòng)平衡機(jī)的性能，因此其測(cè)量精度受到了一定的限制。(3)測(cè)量支承的振動(dòng)來(lái)校正不平衡量。在支承轉(zhuǎn)子的軸承座水平和垂直方向布置傳感器，首先測(cè)出原始不平衡量在測(cè)量點(diǎn)的振動(dòng)值，然后對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行試加重并測(cè)量試加重后軸承座的振動(dòng)位移量，通過(guò)計(jì)算影響系數(shù)來(lái)校正不平衡力。該方法是一種離線平衡法，需要試加重才能完成不平衡力的校正，配重大小需要憑經(jīng)驗(yàn)確定。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)提供基于應(yīng)變的旋轉(zhuǎn)零部件動(dòng)平衡方法。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，采用如下技術(shù)方案:，通過(guò)測(cè)試旋轉(zhuǎn)零部件旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的應(yīng)變來(lái)完成旋轉(zhuǎn)零部件的不平衡校正。上述的基于應(yīng)變的旋轉(zhuǎn)零部件動(dòng)平衡方法，其特征在于:包括如下步驟:A、將待測(cè)旋轉(zhuǎn)零部件通過(guò)萬(wàn)向節(jié)安裝在動(dòng)平衡檢測(cè)臺(tái)架上；B、在動(dòng)平衡檢測(cè)臺(tái)架的軸段上安裝渦流傳感器，將渦流傳感器對(duì)準(zhǔn)鍵槽，測(cè)量轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)，以此作為多測(cè)點(diǎn)同步整周期采樣分析的基準(zhǔn)；C、在動(dòng)平衡檢測(cè)臺(tái)架的轉(zhuǎn)軸表面選擇兩個(gè)測(cè)量截面安裝應(yīng)變測(cè)點(diǎn)，這兩個(gè)測(cè)量截面分別位于連接旋轉(zhuǎn)零部件的兩個(gè)萬(wàn)向節(jié)聯(lián)軸器與動(dòng)平衡檢測(cè)臺(tái)架的兩個(gè)支承軸承之間，每個(gè)截面需布置兩組應(yīng)變片，其中一組應(yīng)變片應(yīng)和鍵槽處于同一條母線上，另一組應(yīng)變片位于順轉(zhuǎn)速方向和鍵槽成90°的位置；D、用電機(jī)帶動(dòng)動(dòng)平衡檢測(cè)臺(tái)架的轉(zhuǎn)軸在轉(zhuǎn)速n下旋轉(zhuǎn)，記錄旋轉(zhuǎn)過(guò)程中各組應(yīng)變測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變值，分別記為:elx(t)，ely(t), e2x(t), e 2y (t)，其中，下標(biāo)1、2代表測(cè)量截面編號(hào)，X, y代表兩組不同方向的應(yīng)變；E、建立固定直角坐標(biāo)系，該固定坐標(biāo)系的y軸為渦流傳感器的布置方向，X軸為順轉(zhuǎn)速與鍵槽成90°的方向，將測(cè)量的旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的應(yīng)變值轉(zhuǎn)換為固定坐標(biāo)系下的應(yīng)變值，記為S1-U), e1±(t), e2_(t), e2i(t)，其中，e卜代表第一個(gè)測(cè)量截面的應(yīng)變?cè)趚軸方向的分量，hi代表第一個(gè)測(cè)量截面的應(yīng)變?cè)趛軸方向的分量，S2-代表第二個(gè)測(cè)量截面的應(yīng)變?cè)赬軸方向的分量，e 21代表第二個(gè)測(cè)量截面的應(yīng)變?cè)贗軸方向的分量；·e (t) = e lx cos co t+ e ly sin co te j 丄(t) =_ e lx sin co t+ e ly cos co te 2_ (t) = e 2x cos co t+ e 2y sin co te 2 丄(t) =_ e 2x sin co t+ e 2y cost ( I)式中，co為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角速度，t為時(shí)間。F、根據(jù)固定坐標(biāo)系下的應(yīng)變值，分別計(jì)算軸系旋轉(zhuǎn)過(guò)程中測(cè)量截面在X軸方向和y軸方向上的彎矩:M1 ± (t) =E W e 1± ⑴M1^ (t) =E W S1-Ct)M2 丄(t)=E*W* e 2 丄(t) (2)M2- (t) =E W e 2_ ⑴其中代表第一個(gè)測(cè)量截面在X軸方向上的彎矩，M11代表第一個(gè)測(cè)量截面在y軸方向上的彎矩，M2-代表第二個(gè)測(cè)量截面在X軸方向上的彎矩，M21代表第二個(gè)測(cè)量截面在y軸方向上的彎矩，E，W分別為轉(zhuǎn)軸彈性模量和截面模量，對(duì)于圓軸而言，權(quán)利要求1.，其特征在于:通過(guò)測(cè)試旋轉(zhuǎn)零部件旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的應(yīng)變來(lái)完成旋轉(zhuǎn)零部件的不平衡校正。2.如權(quán)利要求1所述的基于應(yīng)變的旋轉(zhuǎn)零部件動(dòng)平衡方法，其特征在于:包括如下步驟: A、將待測(cè)旋轉(zhuǎn)零部件通過(guò)萬(wàn)向節(jié)安裝在動(dòng)平衡檢測(cè)臺(tái)架上； B、在動(dòng)平衡檢測(cè)臺(tái)架的軸段上安裝渦流傳感器，將渦流傳感器對(duì)準(zhǔn)鍵槽，測(cè)量轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)，以此作為多測(cè)點(diǎn)同步整周期采樣分析的基準(zhǔn)； C、在動(dòng)平衡檢測(cè)臺(tái)架的轉(zhuǎn)軸表面選擇兩個(gè)測(cè)量截面安裝應(yīng)變測(cè)點(diǎn)，這兩個(gè)測(cè)量截面分別位于連接旋轉(zhuǎn)零部件的兩個(gè)萬(wàn)向節(jié)聯(lián)軸器與動(dòng)平衡檢測(cè)臺(tái)架的兩個(gè)支承軸承之間，每個(gè)截面需布置兩組應(yīng)變片， 其中一組應(yīng)變片應(yīng)和鍵槽處于同一條母線上，另一組應(yīng)變片位于順轉(zhuǎn)速方向和鍵槽成90°的位置； D、用電機(jī)帶動(dòng)動(dòng)平衡檢測(cè)臺(tái)架的轉(zhuǎn)軸在轉(zhuǎn)速n下旋轉(zhuǎn)，記錄旋轉(zhuǎn)過(guò)程中各組應(yīng)變測(cè)點(diǎn)的應(yīng)變值，分別記為:e Ix(t)，ely(t)，e 2x(t), e 2y(t)，其中，下標(biāo)1、2代表測(cè)量截面編號(hào)，X, y代表兩組不同方向的應(yīng)變； E、建立固定直角坐標(biāo)系，該固定坐標(biāo)系的y軸為渦流傳感器的布置方向，X軸為順轉(zhuǎn)速與鍵槽成90°的方向，將測(cè)量的旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的應(yīng)變值轉(zhuǎn)換為固定坐標(biāo)系下的應(yīng)變值，記為 e2_(t), e2±(t)，其中，e卜代表第一個(gè)測(cè)量截面的應(yīng)變?cè)趚軸方向的分 量，e 代表第一個(gè)測(cè)量截面的應(yīng)變?cè)趛軸方向的分量，e2-代表第二個(gè)測(cè)量截面的應(yīng)變?cè)? X軸方向的分量，e 21代表第二個(gè)測(cè)量截面的應(yīng)變?cè)贗軸方向的分量； e 卜(t)= e lx coscot+ e ly sin cot e i 丄(t) =_ e lx sin co t+ e ly cos co t e 2_ (t) = e 2x cos co t+ e 2y sin co t (I) e 2 丄(t) =_ e 2x sin co t+ e 2y cost 式中，CO為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角速度，t為時(shí)間 F、根據(jù)固定坐標(biāo)系下的應(yīng)變值，分別計(jì)算軸系旋轉(zhuǎn)過(guò)程中測(cè)量截面在X軸方向和y軸方向上的彎矩:M1± (t)=E - W e 1± (t) M1-(t) =E ff e !_(t) Mu (t)=E W e 2丄(t) (2) M2-(t) =E W e 2_(t) 其中代表第一個(gè)測(cè)量截面在X軸方向上的彎矩，M11代表第一個(gè)測(cè)量截面在y軸方向上的彎矩，M本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于應(yīng)變的旋轉(zhuǎn)零部件動(dòng)平衡方法，其特征在于：通過(guò)測(cè)試旋轉(zhuǎn)零部件旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的應(yīng)變來(lái)完成旋轉(zhuǎn)零部件的不平衡校正。

【技術(shù)特征摘要】

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊建剛，張世東，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：東南大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：