一種基于磁流變液電磁控制動平衡的平衡頭結構的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種基于磁流變液電磁控制動平衡的平衡頭結構，包括平衡頭主體盤和端面蓋板，平衡頭主體盤中心兩端軸設有連接待平衡轉子或測試機構的固定接口，平衡頭主體盤中心上部設有用于套裝導電滑環的軸，平衡頭主體盤主體部分開設有環形通槽，環形通槽的槽壁上開設有矩形槽，電磁鐵插裝在該矩形槽內，端面蓋板蓋在平衡頭主體盤上將其整體封閉；解決中高速回轉體在運行過程中因不平衡導致的振動問題，平衡頭主體盤通過端面蓋板封閉，封閉結構設計避免了二次加注問題，使用方便持久。
【專利說明】一種基于磁流變液電磁控制動平衡的平衡頭結構 【技術領域】
[0001] 本發明屬于旋轉機械轉子動平衡領域，具體涉及一種基于磁流變液電磁控制動平 衡的平衡頭結構。 【【背景技術】】
[0002] 動平衡技術作為一項旋轉機械的關鍵和基礎性的技術，一直受到工業界和學術界 的密切關注和重視。大量的統計數據表明轉子的不平衡通常是引起旋轉機械振動的主要原 因。不平衡會引起轉子的撓曲和內應力變化，使機器的振動加劇，降低機器的工作效率，嚴 重時還會引起各種事故;不平衡不僅是旋轉機械主要的激振源，而且也是許多種自激振動 的誘發因素。一旦平衡狀況得以改善，其他一些故障現象也將隨之緩解甚至消失。所以動平 衡技術的發展與完善，對旋轉機械設備正常運轉有著重要意義。
[0003] 轉子平衡從形式上主要分為兩個方面:一是離線平衡，即利用設備，主要指動平衡 機對轉子進行平衡測試與校正;一是現場平衡，主要應用于拆卸困難、運輸不便的現場工況 平衡。在線動平衡是現場平衡中的一種，通過實時測量回轉機械的振動，根據測量的振動確 定不平衡量大小和相角位置，并且通過實時添加補償質量的方式，來取代停機后手動添加 補償質量的方式實現在線動平衡。平衡頭就是實現在不停機的狀態下進行質量補償的關 鍵，因此，平衡頭的結構設計是在線動平衡系統設計的關鍵。 【
【發明內容】
】
[0004] 本發明的目的是提出一種用于中高轉速的基于磁流變液電磁控制動平衡的平衡 頭結構。
[0005] 本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：
[0006] -種基于磁流變液電磁控制動平衡的平衡頭結構，包括平衡頭主體盤和端面蓋 板，平衡頭主體盤上設置有垂直穿過平衡頭主體盤中心的中心軸，中心軸的兩端設有連接 待平衡轉子或測試機構的固定接口，導電滑環套裝在平衡頭主體盤上部的中心軸上，平衡 頭主體盤主體部分開圍繞中心軸開設有環形通槽，環形通槽的槽壁上開設有矩形槽，電磁 鐵插裝在該矩形槽內，端面蓋板蓋在平衡頭主體盤上將其整體封閉。
[0007] 進一步，所述平衡頭主體盤環形通槽的內側圓壁面和外側圓壁面上以120度角均 勻開設出內外相對的三組矩形槽。
[0008] 進一步，所述電磁鐵為對稱結構。
[0009] 進一步，所述平衡頭主體盤外緣上和端面蓋板上開設螺孔，端面蓋板通過螺栓固 定在平衡頭主體盤上將其封閉。
[0010] 進一步，所述螺孔均勻間隔分布在沿平衡頭主體盤外緣和端面蓋板上。
[0011] 本發明基于磁流變液電磁控制動平衡的平衡頭結構，包括平衡頭主體盤和端面蓋 板，平衡頭主體盤主體部分開設有環形通槽，環形通槽的設計可以實現最大限度地承裝磁 流變液進而提高平衡效能，實現一次儲液長期使用，實現中高速情況下轉子不停車動態平 衡，解決中高速回轉體在運行過程中因不平衡導致的振動問題;本結構采用封閉通槽承裝 磁流變液，通過可控磁場控制磁流變液質量位移的方式，無需考慮不斷加注液體的問題，封 閉結構設計避免了二次加注問題，使用方便持久。
[0012] 進一步，本結構設計應用于轉子轉速在200r/min至3000r/min轉速情況下的轉子 動平衡，通過端面蓋板外緣部分的螺孔和平衡頭主體盤外緣部分的螺孔的配合，將整個結 構實現一體化，同時，螺孔還可以用于添加補償質量以實現本發明結構自身的平衡。
[0013] 進一步，導電滑環可以套裝在平衡頭主體盤中心上部的軸上，實現同步轉動，解決 旋轉過程中電磁鐵導線引出的問題。
[0014] 本發明與現有平衡頭設計相比，具有以下優點：
[0015] 1.補償質量采用磁流變液，一種可在磁場作用下可發生位移的穩定有機溶液；
[0016] 2.采用電磁控制方式實現在線動平衡，利用磁場作用下磁流變液發生可控位移為 基本原理，通過電流控制改變電磁鐵產生的磁場強度，改變并控制磁流變液分布質量，從而 實現補償質量的在線添加；
[0017] 3.將電磁鐵插入平衡盤，實現同步運動，解決了二者存在相對運動時復雜的磁場 控制問題；
[0018] 4.三個互為120度的電磁鐵，可滿足各方位角度的配平需求，同時精簡了結構零件 數量。 【【附圖說明】】
[0019] 圖1是本發明平衡頭整體裝配完成的結構示意圖；
[0020] 其中：1為平衡頭主體盤;2為電磁鐵;3為端面蓋板;4為導電滑環;5固定接口；6為 螺孔。 【【具體實施方式】】
[0021] 下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明，但不限于這些實施例。
[0022] 如圖1所示，本發明用于中高轉速的旋轉機械在線動平衡的平衡頭結構，包括平衡 頭主體盤1和端面蓋板3,平衡頭主體盤1主體部分開設有環形通槽用以承裝磁流變液同時 插裝三個電磁鐵2,環形通槽的槽壁上開設有矩形槽，電磁鐵2插裝在該矩形槽內，平衡頭主 體盤1中心上部設有用于套裝導電滑環4的軸，外邊緣的螺孔6配合端面蓋板3用于密封通槽 的作用，在螺孔處還可以添加補償質量用于本平衡自身的平衡校對，平衡頭主體盤上下兩 端為測試用固定接口 5,將本發明與平衡機相固定，用以定量測定本發明的平衡能力。
[0023] 該結構的平衡頭結構簡單，所有部件一體化運作，可直接安裝在旋轉機械上實現 動態不停機情況下的平衡活動，降低機械振動，解決了以往機械式和注液式平衡頭結構復 雜和二次注液等問題，本發明適用于中高速情況下轉子的在線動平衡。
[0024]平衡頭主體盤中有360度通槽用于承裝磁流變液，同時，以120度夾角開出三組矩 形槽用于插入電磁鐵2。
[0025]電磁鐵2為對稱結構，使得電磁鐵可插入平衡頭主體盤1中，實現一體化;導電滑環 4套裝在平衡頭主體盤1中心上部的軸上，安裝方便，采用導電滑環方式實現平衡頭整體隨 待平衡構件轉動時電磁鐵接線的接出。
[0026] 對本發明進行實驗驗證，采用德國SCHENCK型號為HV2-30立式硬支承動平衡機，通 過其內置傳感器和計算機，可以實時顯示固定在其上的構件的不平衡情況。在實驗驗證時， 首先將本發明平衡頭通過下端固定接口 5固定在平衡機上，連接導線，注入磁流變液并封閉 之后，啟動平衡機，將轉速設置為800r/min，通過直流電源對電磁鐵進行供電，通過改變電 流大小可以實現平衡補償質量的變化。
[0027] 下表提供了本發明逐漸改變供電電流大小后，不平衡量減少的情況：
[0029] 從表1中可以發現:通過不斷提高電流強度進而控制電磁鐵產生的磁場強度，在 164度位置附近，最初不平衡量為8.15g，通過本發明的校正，在電流達到1.5A時，不平衡量 已經減弱到0.30g，為原始不平衡量的3.68%，不平衡情況得到了明顯的控制和修正。實驗 表明，經過本發明的平衡頭在線動平衡后，不平衡情況得到了顯著的改善，本發明能夠有效 地對轉子實現在線平衡。
[0030] 以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳盡說明，不能認定 本發明的【具體實施方式】僅限于此，對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫 離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應當視為屬于本發明由所 提交的權利要求書確定專利保護范圍。
【主權項】
1. 一種基于磁流變液電磁控制動平衡的平衡頭結構，其特征在于:包括平衡頭主體盤 (1)和端面蓋板(3)，平衡頭主體盤（1)上設置有垂直穿過平衡頭主體盤（1)中心的中心軸， 中心軸的兩端設有連接待平衡轉子或測試機構的固定接口（5)，導電滑環(4)套裝在平衡頭 主體盤（1)上部的中心軸上，平衡頭主體盤（1)主體部分開圍繞中心軸開設有環形通槽，環 形通槽的槽壁上開設有矩形槽，電磁鐵(2)插裝在該矩形槽內，端面蓋板(3)蓋在平衡頭主 體盤(1)上將其整體封閉。2. 如權利要求1所述的基于磁流變液電磁控制動平衡的平衡頭結構，其特征在于:所述 平衡頭主體盤（1)環形通槽的內側圓壁面和外側圓壁面上以120度角均勻開設出內外相對 的二組矩形槽。3. 如權利要求1所述的基于磁流變液電磁控制動平衡的平衡頭結構，其特征在于:所述 電磁鐵(2)為對稱結構。4. 如權利要求1-3任一項所述的基于磁流變液電磁控制動平衡的平衡頭結構，其特征 在于:所述平衡頭主體盤（1)外緣上和端面蓋板(3)上開設螺孔(6)，端面蓋板(3)通過螺栓 固定在平衡頭主體盤(1)上將其封閉。5. 如權利要求1-3任一項所述的基于磁流變液電磁控制動平衡的平衡頭結構，其特征 在于:所述螺孔(6)均勻間隔分布在沿平衡頭主體盤(1)外緣和端面蓋板(3)上。
【文檔編號】F16F15/16GK105840732SQ201610182784
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月28日
【發明人】張西寧, 王奔, 張海星, 吳婷婷, 尤亞男
【申請人】西安交通大學