CN100462705C - 平衡机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于测量和补偿转子不平衡度的平衡机，其包括一个可旋转地支承一个待平衡转子(2)的滑动轴承(1)和一个向该滑动轴承(1)供应一种流体的供给装置，其中，该滑动轴承(1)有一具有空心圆柱形支承面的轴瓦(6)，具有圆柱形滑动面的转子部段支承在该轴瓦内。所述轴瓦(6)用硬质陶瓷材料制成，以及所述供给装置设计为用于供给最小量的流体。

Description

平衡机

技术领域

本发明涉及一种用于测量和补偿转子、尤其是曲轴的不平衡度的平衡机，其包括一个可旋转地支承一待平衡的转子的滑动轴承和一个向该滑动轴承提供一种流体的供给装置，其中，该滑动轴承有一个具有空心圆柱形支承面的轴瓦，具有圆柱形滑动面的一转子部段支承在该轴瓦内。

背景技术

在平衡机内，为待平衡的转子按照其结构和尺寸设置用于可旋转地支承的不同支承装置。常见的支承装置例如是托辊轴承，其中，转子支承在成对的托辊上。对于较轻的转子使用不同材料制的棱形轴承，此时只允许小的单位面积压力。对于较轻的转子可以采用空气静力或空气动力轴承。对于高转速和较重的转子，通常使用滑动轴承，例如静压或液力滑动轴承。在这种情况下使用与完全针对各自转子轴颈工作状态设计的非常类似或相同的轴承。

在由US 1486115已知的前言所述类型平衡机中，滑动轴承有两个彼此隔开距离排列的扇形轴瓦，它们这样固定在一支架上，即，它们能实施有限的摆动。这些轴瓦在支承面内有流入孔，流入孔通过柔性管与一个供给压力油的供给系统连接。在被支承的转子旋转时，在转子与轴瓦之间形成一个支承转子的楔形缓冲油层。

此外，由达姆施塔特的卡尔申克股份公司(Carl Schenck AG，Darmstadt)的公司文件B 1420“用于曲轴的平衡机(Auswuchtmaschinen fürKurbelwellen)”，还已知一种具有供给液体的滑动轴承的平衡机。在此平衡机中，滑动轴承在测量过程中通过过滤后的冷却剂润滑，该冷却剂在补偿过程中用于冷却补偿工具。

在平衡机中，已知供给液体的滑动轴承需要巨大的结构性费用，因为液体供给系统需要相对于周围环境防止喷溅和包封的特殊装置。

还已知，滑动轴承的滑动或支承面用陶瓷材料制成，在DE 19526497 A1中，例如已知一种滑动轴承，它有用于形成液力的润滑液楔的陶瓷滑动体和由陶瓷层构成的相配滑动面。此外还已知一些用于构成滑动轴承对的烧结的复合材料，其中这些复合材料有足够大的孔隙容积用于储存轴承润滑用的油，对此可参见DE 3822919 A1、DE 4214877 A1。在已知的陶瓷轴承或烧结轴承中，轴承对的共同作用的滑动面分别用相同或同类材料制成。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是创造一种前言所述类型的平衡机，它结构简单并因而能廉价地制造，以及具有高测量精度的特点。

为了解决上述技术问题，在按本发明的平衡机中滑动轴承设有硬质陶瓷材料制成的轴瓦，以及所述用于向滑动轴承提应流体的供给装置设计为用于供给最小量的流体，尤其是一种气溶胶或油气溶胶。由此使得所述滑动轴承在混合摩擦区域内运行并阻碍流体支承膜的形成，因而不导致转子部段的滑动面和轴瓦的支承面完全分离。

在按照本发明的扩展设计中，取代一种例如在支承重转子和高转速时通常使用的液力滑动轴承，而使用一种供给最小流体量的滑动轴承，该滑动轴承有一耐磨的硬质陶瓷轴瓦，这种轴瓦不易咬死。出人意料地表明，对于硬质和光滑的陶瓷轴瓦，很小的润滑和冷却剂供给量足以可靠地润滑和冷却。在这里轴承在混合摩擦区域内运行，因而不导致转子轴颈和轴瓦的表面完全分离。金属的转子轴颈与陶瓷轴瓦的组合在摩擦学上是特别有利的。尽管向支承面供给最小量的润滑剂，但是这种组合可靠地防止附着性磨损(“咬住”)。通过本发明，润滑和冷却剂的供给装置简化为一种简单的最小量系统，以及尤其避免了在液力液体润滑中产生的环境保护方面的问题。

按照本发明的用于滑动轴承的供给量在每小时几毫升的范围内，反之，在例如液力滑动轴承中的供给量要求在每分钟几升的范围内。液体润滑时通常应关注使用者独特的设备运行规范(spezielle Betriebsmittelvorschriften)，它对于每个使用者或视具体情况会有不同，然而在按照本发明的供给装置中有利地取消了这些问题。此外，在采用油作为工作液时在防燃烧、防爆炸和防排放等方面或水域保护规程方面存在的尤其是环境保护问题也得以避免。因此本发明确保有利于环保。

在可达到的平衡精度方面特别有利的是，可靠地抑制润滑和冷却液弄湿转子，这尤其在非旋转对称的转子如曲轴的情况下会导致歪曲测量结果。此外，在可达到的平衡精度方面还有利的是，支承刚度不受液体膜的影响并因而也不受转子角速度的影响。另外，还可以采取措施节省费用，即例如供给气溶胶可容易地与不同的工作条件相匹配。

有利地使用油气溶胶作为气溶胶，在这种情况下将在空气中微细地雾化的油供给润滑区，以及在那里起润滑和必要时还有冷却的作用。因为造成极细的油雾，所以保证节约地用油。但气溶胶也可以具有一些例如可以允许不粘附地固体润滑或可以对气溶胶的均匀雾化产生影响的物质或添加物。

在本发明的一扩展设计中，在轴瓦支承区内使用气溶胶，从而可继续采用一液力或静压支承装置的一些有利构件。这即使在滴落式用途中也是可以实现的。此外，通过吹入气溶胶而防止轴瓦被污染，或可由此或在需要时通过吹入空气方便地清洁轴瓦。

在一项特别简单的扩展设计中，流体使用在转子部段露出的、而不是被轴瓦围绕的表面上。在采用喷雾式方法时一雾化装置的出口以及在采用滴落式方法时液滴出口可以最佳地定位。喷雾式方法可有利地通过一优选在测量过程开始时实施的短时喷雾冲击进行。

为保证按照本发明的平衡机的滑动轴承的工作可靠性，按照本发明的另一项建议可设置所述滑动轴承或其轴瓦的一温度监测装置。基于轴瓦与转子轴颈之间在温度升高时逐渐增大的摩擦从而表明最小量润滑可能产生故障，因此通过温度监测可以早期识别并采取针对措施。

具有在测量过程和补偿过程之间转子不在其中移位的位置的平衡机中，例如一喷雾装置或一滴落装置的出口可按有利的方式在测量过程中定位在支承位置上，以便于轴承润滑和冷却，而在补偿过程中定位成用于补偿工具的冷却和润滑。因为在这种平衡机中可提供多个使用地点，由此可以简单的方式保证节约冷却和润滑剂的消耗。

为了能分开地以及在时间上先后地例如将气溶胶供给所述支承位置和补偿位置，可设置一些可运动的可以定位在各自的使用地点的供给管道。也可以相对每个使用地点设置一些设计为可接通和可切断的供给管道。

若将例如气溶胶只供给规定的或同时供给所有的使用地点，则可获得“干式”平衡机的重要优点，这时可以取消用于防止例如喷雾液或滴落液体的护衬或收集容器。通过本发明，无论在不平衡度测量过程中还是在补偿过程中，首次实现了流体润滑装置的“干式”设计。

附图说明

附图表示出本发明的一些有利的扩展设计并在下面详细说明。附图其中：

图1表示一按照本发明的支承装置的剖视图；以及

图2以侧视图表示一按照本发明的不平衡度测量和补偿装置。

具体实施方式

在图1中简略表示的支承装置包括一用于转子2的滑动轴承1、一设计用于供给最小量流体的供给装置3、一控制装置4以及一压力介质接头5。此支承装置是在图2中示意表示的用于转子2的不平衡度测量和补偿设备的组成部分，转子2通过其在两个设计为轴承架8、9的支承装置内的支承位置10、11装入到该设备中。为了平衡，按已知的方式使转子2旋转，测量和计算基于要排除的不平衡度所造成的不平衡振动，以及在事先规定的补偿平面12、13内通过在补偿位置去除材料使转子2平衡。

支承装置有轴瓦6，它们与转子2的具有支承位置10、11的支承轴颈相配。轴瓦6为容纳支承轴颈具有一空心圆柱形凹槽7，该凹槽带有一盒状的用于使用气溶胶或使空气吹过支承位置的凹槽20。盒状凹槽20通过一换向阀形式的控制装置4，或与压力介质接头5或与最小量流体供给装置3连接或中断。轴瓦6由两个用非常硬的陶瓷材料制成的自调位的轴承元件组件，以及有很光滑的支承面。尽可能优化轴瓦7与转子2之间的紧贴吻合度。

流体供给装置3设计为气溶胶-雾化装置。该流体供给装置3也可以设计为不同的，或设计为附加地用于将最小量的流体输出给滴液装置或用于供给一个在其体积内用流体浸渍的周期性地与转子部段2接触的润滑体。借助该气溶胶-雾化装置将例如油在空气中极细地雾化，并供往轴瓦6的在所述盒状凹槽20内的出口。为此，气溶胶-雾化装置与用于压缩空气的压力介质接头5连接，并在测量阶段中转子2旋转时通过控制装置4与该盒状凹槽20连接，如控制装置4的左段示意表示的那样。在试验时意外地发现，在约1至100ml/h范围内的小气溶胶量，即使在平衡高转速的较重转子时，也已经完全足以可靠地防止支承面的损坏和过度加热；为此仅在测量过程的一开始约持续1秒钟的气溶胶喷雾冲击就够了。压力介质接头在需要时可以如在控制装置4右段中示意表示的那样直接与盒状凹槽20连接，目的是通过吹过空气来清洁支承位置；此时切断气溶胶的供给。但支承位置的清洁也可以借助气溶胶进行。

为了监测工作温度，在轴瓦7上装一温度传感器21，它通过导线22与机器控制装置连接。若轴承工作温度超出一预定的极限值，可立即引起供给一附加的用于润滑滑动轴承的流体量。当温度进一步升高时，也可以命令转子停止旋转。

图2示意表示的不平衡度测量和补偿装置，为了可旋转地支承转子2具有两个包括轴瓦6的轴承架8、9，轴瓦的设计如图1所示以及有一润滑和冷却剂供给系统，该系统通过接头30、30′与一用于供应气溶胶的最小量流体供给装置连接。最小量流体供给装置基本上与参见图1所说明的装置一致。为了补偿已确定的不平衡度设一些补偿工具32，借助这些补偿工具在补偿平面12、13内的补偿位置去除转子材料。

润滑和冷却剂供给系统有两个管道系统31和31′，用于提供不同的使用位置。通过管道系统31′将气溶胶供给支承位置10和11，而管道系统31将气溶胶供给补偿位置和补偿工具32和33。管道系统31′的供给管道的出口设在支承位置10、11的未被轴瓦6围绕的转子部段附近，而管道系统31的供给管道的出口设在转子2的补偿面附近。

管道系统31′的供给管道的出口也可选择处于轴瓦6的内部，如图1所示。

为了节约地使用气溶胶，可以这样接通所述供给管道，即，在测量阶段只将气溶胶供给支承位置10、11。业已证明，在测量过程的一开始短时间的气溶胶喷雾冲击就够了。在转子2静止不动的补偿过程中，仅向在那里进行补偿过程的补偿位置供给气溶胶。

在本发明的一种没有详细表示的实施形式中，管道系统31具有一可运动的供给管道，该供给管道以其出口总是定位在实施补偿过程的补偿位置上。

在另一种实施方式中可规定，只设一个具有两根可运动的供给管道的管道系统，这两根供给管道分别或与两个支承位置10、11对应配设，或与两个补偿位置对应配设，并且在测量阶段向两个支承位置10、11供应气溶胶，以及在补偿过程只将气溶胶供给在那里当前正在实施补偿过程的那个补偿位置。

通过本发明，基于轴承润滑和工具冷却典型地设有用于润滑和冷却剂的操纵和供给装置的平衡机，首次可以设计成“干式的”。由此可以取消所有用于防护或收集喷雾液或滴落的液体的措施。平衡结果不受转子区域液体聚集的影响，从而导致更高的精度。

Claims (21)

1.一种用于测量和补偿转子的不平衡度的平衡机，其包括一可旋转地支承一待平衡的转子(2)的滑动轴承(1)和一向该滑动轴承供应一种流体的供给装置，其中，该滑动轴承(1)具有一带有空心圆柱形支承面的轴瓦(6)，具有一圆柱形滑动面的一转子部段支承在该轴瓦内，其特征为：所述轴瓦(6)用一种硬质陶瓷材料制成，以及所述供给装置设计为用于供给最小量的流体，由此使得所述滑动轴承在混合摩擦区域内运行并阻碍流体支承膜的形成，因而不导致转子部段的滑动面和轴瓦的支承面完全分离。

2.按照权利要求1所述的平衡机，其特征为：供给的所述最小量的流体为气溶胶。

3.按照权利要求2所述的平衡机，其特征为：所述气溶胶是油气溶胶。

4.按照权利要求1至3之一所述的平衡机，其特征为：所述供给装置间歇地供给所述最小量流体。

5.按照权利要求2或3所述的平衡机，其特征为：在输送气溶胶的间歇供给空气。

6.按照权利要求1至3中任一项所述的平衡机，其特征为：供给滑动轴承的流体量在1ml/h至100ml/h范围内。

7.按照权利要求1至3中任一项所述的平衡机，其特征为：所述流体被使用在所述轴瓦(6)的支承区域内。

8.按照权利要求1至3中任一项所述的平衡机，其特征为：所述流体被使用在所述转子部段的未被轴瓦(6)围绕的滑动面区域内。

9.按照权利要求1至3中任一项所述的平衡机，其特征为：所述流体的使用借助一滴落装置或一喷雾装置来进行。

10.按照权利要求1至3中任一项所述的平衡机，其特征为：所述陶瓷材料的硬度约为4000N/mm²HV或更高。

11.按照权利要求1至3中任一项所述的平衡机，其特征为：所述轴瓦的支承面具有低于0.2μm的粗糙度Ra。

12.按照权利要求1至3中任一项所述的平衡机，其特征为：采用非氧化陶瓷作为所述陶瓷材料。

13.按照权利要求1至3中任一项所述的平衡机，其特征为：所述转子部段的滑动面由金属制成。

14.按照权利要求1至3中任一项所述的平衡机，其特征为：所述轴瓦具有多个自动定向的轴承元件。

15.按照权利要求1至3中任一项所述的平衡机，其特征为：所述轴瓦的支承面和所述转子部段的滑动面具有高的紧贴吻合度。

16.按照权利要求1至3中任一项所述的平衡机，其特征为：所述滑动轴承配设有一温度监测装置。

17.按照权利要求1至3中任一项所述的平衡机，其包括一个用于流体润滑和冷却剂的供给系统，该流体润滑和冷却剂配设有多个使用地点，其特征为：所述供给系统为此设计和布置成，向所述用于支承一待平衡转子(2)的滑动轴承(1)和向一用于去除转子材料的补偿工具(32)供给最小量的流体。

18.按照权利要求17所述的平衡机，其特征为：所述供给系统具有通往各使用地点的供给管道(31、31′)。

19.按照权利要求17所述的平衡机，其特征为：所述供给系统具有至少一根可运动的供给管道，其出口可运动到不同的使用地点。

20.按照权利要求19所述的平衡机，其特征为：所述可运动的供给管道可配属于用于所述转子(6)的一个或多个支承面和一个或多个补偿平面(12、13)。

21.按照权利要求17所述的平衡机，其特征为：所述供给管道可根据测量或补偿过程被接通和切断。

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