CN102575968B - 用于对转子进行平衡测试的平衡试验分度工具 - Google Patents

Abstract

一种用于在平衡试验机器中使用以便辅助使用者测试转子中的不平衡性的平衡试验分度工具。该工具包括一个被置于所测试的转子上的转子安装座面。该转子安装座面可以被机加工在该转子的一个表面中或被提供在临时固定到该转子上的一个分离的转子安装座中。该工具还包括一个转子安装座接收件，该接收件被配置成将该转子安装座面接收在该平衡测试机器中。该转子安装座面和转子安装座接收件被配置成提供一个分度连接，这个分度连接允许将该转子容易地分度至用于在该测试机器中进行不平衡性测试的多个分度位置中的任何一个。该工具允许通过重新分度该转子所需的较小的努力来进行多次平衡运转。在一些实施方案中，该工具包括一个运动学连接，这个运动学连接提供了高度准确且可重复的分度。

Description

用于对转子进行平衡测试的平衡试验分度工具

相关申请数据

本申请要求2009年10月8日提交的、标题为“用于对转子进行平衡测试的平衡试验分度工具”的美国专利申请号61/249,710的权益，该申请通过引用全文结合在此。本申请也是2010年3月29日提交的美国专利申请号12/748,499的部分继续申请。

发明领域

本发明总体上涉及转动部件的平衡测试领域。具体而言，本发明是针对一种用于对转子进行平衡测试的平衡试验分度工具。

背景

许多类型的旋转机械装置的转子需要进行平衡以确保顺畅的运行和长寿命。例如，燃气涡轮机的涡轮机和压缩机转子以及泵的叶轮要求进行平衡以矫正作为初始制造的一部分并且通常与定期维护相关的任何不平衡。这些转子可以横跨大范围的尺寸和重量，并且那些非常大(例如重达几百至几千磅)的可能使得平衡测试以及平衡矫正是有挑战性的、费时的并且昂贵的。

披露的概述

在一个实现方式中，本披露是针对一种系统。该系统包括：一个平衡试验分度工具，该分度工具用于辅助使用一个具有驱动机构的平衡测试机器对机械装置的一个转子进行平衡测试，该平衡试验分度工具包括：一个被置于该转子上的转子安装座面；以及一个转子安装座接收件，该转子安装座 接收件被配置成被连接在该平衡测试机器的驱动机构与该转子安装座面之间；其中，当该转子与该转子安装座面和该转子安装座接收件一起被安装在该平衡测试机器中时，该转子安装座面和该转子安装座接收件彼此协作以便在该驱动机构与该转子之间提供一个分度连接。

在另一个实现方式中，本披露是针对一种系统。该系统包括：一个模块式平衡试验分度工具系统，该模块式平衡试验分度工具系统用于辅助在一个具有驱动机构的平衡测试机器上对机械装置的转子进行平衡，该模块式平衡试验分度工具包括：一个被置于该转子上的转子安装座面；一个平衡测试机器心轴，该心轴被配置成连接在该平衡测试机器的驱动机构与该转子安装座面之间，其中，当该转子、该转子安装座面和该心轴被安装于该平衡测试机器中时，该转子安装座面和该平衡测试机器心轴彼此协作以便在该驱动机构与该转子之间提供一个第一分度连接；以及一个平衡模拟器，该平衡模拟器被配置成连接在该平衡测试机器的驱动机构与该转子安装座之间，其中该转子安装座面和该平衡模拟器彼此协作以便在该驱动机构与该转子之间提供一个第二分度连接。

在又一个实现方式中，本披露是针对一种系统。该系统包括：一个具有驱动机构的平衡测试机器；用于一个机械装置的一个转子，该转子被安装在该平衡测试机器中；一个平衡试验分度工具，该分度工具用于辅助在该平衡测试机器中对该转子进行平衡测试，该平衡试验分度工具被连接在该驱动机构与该转子之间并且包括：一个被置于该转子上的转子安装座面；以及一个转子安装座接收件，该转子安装座接收件被连接在该驱动机构与该转子安装座面之间；其中，该转子安装座面和该转子安装座接收件彼此协作以便在该驱动机构与该转子之间提供一个分度连接。

在又一个实现方式中，本披露是针对一种方法。该方法包括：提供一个机械装置的转子，该转子包括一个转子安装座面；并且将一个转子安装座接收件连接至该转子安装座面上，从而在该转子与该转子安装座接收件之间形成一个分度连接。

在又另一个实现方式中，本披露是针对一种方法。该方法包括：提供一个平衡测试机器；提供一个机械装置的转子；提供一个平衡试验分度工具；使用该平衡试验分度工具将该转子设定在一个第一分度位置；运行该平衡测试机器来使该平衡试验分度工具以及该转子转动，从而测试该转子在该第一分度位置的不平衡性；使用该分度工具将该转子设定在与该第一分度位置不相同的一个第二分度位置；并且运行该平衡测试机器来使该平衡试验分度工具以及该转子转动，从而测试该转子在该第二分度位置的不平衡性。

在一个进一步的实现方式中，本披露是针对一种用于对转子进行平衡测试的平衡试验分度工具，该转子是的一个单独的旋转机器的一个部件，该部件具有除了进行平衡测试之外的机器功能以及一个径向延伸的、至少基本上平面的、与该转子的旋转轴线垂直的转子表面。该工具包括：一个转子安装座接收件，该转子安装座接收件具有从一个轴而径向延伸的一个凸缘，该转子安装座接收件限定了一个接收件面；被置于该接收件面上的一个运动学安装座的一个第一部分；直接形成在该平面的转子表面中的一个安装座面，该安装座面包括该运动学安装座的一个第二部分，这样使得该第一部分和该第二部分一起在该转子与该转子安装座接收件之间形成了一个运动学安装座；以及将该安装座面与该接收件偏置在一起的装置。

附图简要说明

为了展示本发明的目的，这些附图示出了本发明的一个或多个实施方案的多个方面。然而，应该理解的是本发明不限于附图中所示的这些精确的安排和器械，在附图中：

图1是结合到一种用于测试转子的不平衡性的平衡系统中一种平衡试验分度工具的侧视正视图；

图2是一个转子以及与该转子接合的一个平衡试验分度工具的纵向截面等距视图；

图3A和3B分别是图2的转子安装座接收件和转子安装座的放大的轴向视图，显示了它们的运动学连接特征；

图4是另一个转子以及与该转子接合的另一个平衡试验分度工具的纵向截面等距视图；

图5A和5B分别是图4的转子安装座接收件和转子安装座的放大的轴向视图，显示了它们的运动学连接特征；

图6是展示了一种具有多个可互换部件的模块化平衡试验分度工具系统的一个图；

图7是包括一个具有分度标记的平衡试验分度工具的一种试验组件的局部截面等距视图；

图8A是一种平衡系统的俯视图，示出了被分度至该分度工具的0°分度位置的转子；图8B是图8A的平衡系统的俯视图，示出了被分度至该分度工具的120°分度位置的转子；图8C是图8A-B的平衡系统的俯视图，示出了被分度至该分度工具的240°分度位置的转子；

图9是一个流程图，展示了使用图8A-C的平衡系统的一种示例性平衡方法；并且

图10是根据本发明的一个转子以及平衡试验分度工具的一个替代实施方案的纵向截面视图。

详细说明

现在参见附图，图1展示了在整个平衡系统104的背景下的一种平衡试验分度工具100，其中正使用一个平衡测试机器112测试一个转子108的不平衡性。如下面将详细说明的，工具100允许使用者在整个测试过程中容易地且准确地将转子108设定或者分度至不同的分度位置并且对于所有这些分度位置实现非常高的就精确度而言的可重复性。因为本领域的普通技术人员在阅读这整个披露之后容易了解到，使用工具100可以显著减小不仅进行不平衡性测试、而且矫正一个转子(如转子108)中的任何不平衡所花费的时 间。例如，在测试过程中，转子108可以从一个当前的分度位置容易地重新分度到一个新的分度位置，而不需要如在常规工艺中典型地进行的将一个心轴移除并重新固定到转子上。作为另一个实例，在使用工具100检测到转子108中的不平衡并且修改这个转子而矫正了这个不平衡之后，可以将这个转子重新安装并使用该工具精确地分度至在早期试验中使用的这些分度位置。因此，可以用这种分度的非常高的可重复性来进行另一个平衡测试。下面对展示本披露的平衡试验分度工具的这些和其他特征的实例(如工具100)进行说明。然而，首先对于上下文进一步描述系统104的其他部件。

因为本领域的技术人员容易了解到，转子108可以是多种多样转动结构中的任何一种，如燃气涡轮机(例如，喷气发动机)的压缩机、涡轮机、或其部件(例如，叶片组件)，泵的叶轮、飞轮、以及事实上可能在运行过程中被不平衡的转子有害地影响的一个机械装置的任何其他转动结构。因此，如在此以及在所附权利要求书中使用的，术语“转子”应该表示如下的本体，该本体是被设计为在服务中进行转动的一个组件的部件或该组件本身并且在平衡该转子的过程中可能要求特殊的工具来将其适配至一个平衡机器上。虽然平衡试验分度工具100可以被适配用于事实上任何尺寸和重量的转子108，但是当由于其重量、几何形状、维修/更换成本，传统的平衡方法增大了风险的情况下，这可能对于转子是特别有利的。

平衡测试机器112可以是事实上任何适用于对转子108进行平衡测试的机器，如一种常规的平衡测试机器。用于平衡机器的标准以及用于航空行业的平衡测试标准的实例包括汽车工程师协会(SAE)的航空实践推荐草案(ARP)SAE ARP 587、SAE ARP 588、SAE ARP 4048和SAE ARP 4050(除其他之外)。其他行业可以对不同类型的转子具有类似的标准。平衡测试机器112及其使用可以符合这些标准或其他实践中的任何一个或多个。平衡测试机器112包括一个具有输出轴120的驱动机构116，该输出轴在测试过程中使转子108旋转。驱动机构116可以是任何适当的驱动机构，如直接驱动变速电动机、电动机/变速传动组合、皮带驱动或链条驱动的机构(除其他 之外)。在这个实例中，输出轴120连接到一个平衡心轴124上，该心轴进而连接到平衡试验分度工具100上。在其他实施方案中，输出轴120可以直接连接到工具100上或一个平衡模拟器(未示出)上，该平衡模拟器被连接在该输出轴与该工具之间。如本领域的技术人员将理解的，在一些不平衡测试中使用一个平衡模拟器来模拟当该转子处于组装的机械装置中时将随着接受测试的转子进行转动、但在测试过程中不存在的一个或多个部件。平衡模拟器是具有足够的刚度并且具有与它所替换的这个转子、或转子的一部分相同的动态特征(质心、质量和惯性矩)的一种附属物。应当理解的是，在此以及在所附权利要求书中使用的术语“平衡模拟器”以及类似术语旨在覆盖也以其他名字已知的装置，如“PMI”(极惯性矩(Polar Moment Inertia))和“假转子(dummy rotor)”。

在这个实例中，工具100包括一个转子安装座128和一个转子安装座接收件132。使用任何适当的固定技术来将转子安装座128牢固地固定到转子108上，例如将该转子收缩配合到该转子安装座上以产生一种紧密的摩擦配合或者使用整合在该转子安装座中的液压致动的区段(除其他之外)。重要的是，并且如下面更详细说明的，转子安装座128可以在多分度测试过程中和/或在测试与再次测试的依次过程中保持与转子108的固定的接合。在这个实例中，转子安装座接收件132被牢固地固定到平衡心轴124上并且转子108具有一个中心孔(未示出)，当该转子被组装到最终的机械装置中时，该中心孔接收了一个转轴(未示出)。为了容纳这种构型的转子108，转子安装座接收件132包括一个通轴136，该通轴延伸穿过该转子的中心孔并且接合该平衡测试机器112上的一个对应的转动轴承140。转子108在其相反侧上被平衡测试机器112上的转动轴承144支撑。

转子安装座128和转子安装座接收件132是相对于彼此可移动的，这样使得转子108可以相对于该转子安装座接收件在多于一个分度位置处被分度。在这个实例中，转子安装座128和转子安装座接收件132配置有三个彼此相隔120°的分度位置。在其他实施方案中，根据本披露制造的一种平衡 试验分度工具可以具有任何数目的分度位置。这些分度位置可以由多个离散的分度停止件限定或者可以不具有任何停止件从而允许转子108被分度至无限大数目的分度位置中的任何一个。在这个实例中，使用一组螺纹紧固件148来保持该转子安装座128以及转子安装座接收件132彼此牢固接合从而将转子108固定在其当前的分度位置中。为了将转子108从一个分度位置改变至另一个，则移除紧固件148，使转子和转子安装座128转动至一个不同的分度位置并重新安装这些紧固件。类似地，如果在进行进一步测试(例如来修改该转子)之前要将转子108从平衡测试机器112上去除，则去除紧固件148，这样可以只去除转子和转子安装座128。然后可以将转子108(与仍固定在转子上的转子安装座128一起)以及紧固件148重新安装到平衡测试机器112上，其中该转子相对于转子安装座接收件132位于所希望的分度位置，这可以是在将它从平衡测试机器上移除之前它所在的相同分度位置。在其他实施方案中，可以使用其他固定装置代替紧固件148以适应一种具体的设计。

如下面所讨论的，转子安装座128以及转子安装座接收件132可以被配置成当转子安装座与接收件彼此接合时在转子108与驱动机构116之间提供一种运动学连接或一种准运动学连接。如本领域已知的，一种运动学连接传统地提供了六个支撑点，这些支撑点提供了准确的限制(即，所希望的限制而无冗余)。也许在运动学连接中最常见的是3球/3槽构型，其中这种连接的一个部件具有三个中心到中心环圆周地间隔180°的“球”并且另一个部件具有三个对应的径向槽，这些槽也是中心到中心环圆周地间隔180°。当这些球就座于这些对应的相应槽中时，在这些球与槽侧壁之间恰好存在六个接触点。应指出的是虽然传统地将这一组特征称为“球”，因为它们通常在形状上是球形的，但也常将其他形状的类似特征，如截头锥形、椭圆形，等等称为“球”。因此，在本披露以及所附权利要求书中在运动学连接的背景下使用术语“球”旨在覆盖所有具有这样的类似功能特征的形状。运动学连接提供了亚微米的对准精度以及非常高的对准可重复性。适合用于本披露的平衡试验分度工具(如工具100)中的运动学连接的一个实例可以在授予 Culpepper的、标题为“用于准确、精确以及可调整的运动学连接的装置和方法(Apparatus And Method For Accurate，Precise，And Adjustable Kinematic Coupling)”的美国专利号6,746,172中找到，该专利关于运动学连接的传授内容通过引用结合在此。

准运动学连接非常类似于运动学连接，但是使用弧形的接触区域而不是点接触。这些弧形的接触区域提供了某些程度上不够明确的限制，但恰当地设计的准运动学连接可以像明确限制的运动学连接一样提供亚微米的对准精度以及非常高的对准可重复性。运动学和准运动学连接的另外的细节可以在M.L.Culpepper，“准运动学连接(Design of quasi-kinematic couplings)”精密工程(Precision Engineering)28(2004)338-357中找到，其关于运动学和准运动学连接的传授内容通过引用结合在此。由于运动学连接与准运动学连接之间的相似之处，从这一点起并且在所附权利要求书和摘要中，术语“运动学连接”旨在覆盖运动学连接和准运动学连接。下面将对结合了运动学连接的平衡试验分度工具的若干详细实例进行说明。

现在参见图2和图3A以及图3B，这些图展示了适合用于“半轴”(或“短轴”)转子(仅在转子的一侧上具有一个轴)、如图2所示的半轴转子204的一种平衡试验分度工具200。关于图1的转子108，转子204可以是来自多种机械装置中任何一种中的转子。在这个实例中，转子204包括一个轴208并且具有一个圆形槽212，该槽与转子的旋转轴线216是同心的。平衡试验分度工具200包括一个转子安装座220和一个转子安装座接收件224。如图2中所见，转子安装座220大致是圆盘形并且具有与转子204的旋转轴线216同心的一个中心孔228。在这个实例中，提供了一个圆柱形凸缘232来通过在转子中的圆形槽212内的摩擦配合而将转子安装座220固定到转子204上。如本领域的技术人员容易了解的，可以使用许多类型或类别的配合。作为另一个实例，可以使用收缩配合技术，这种技术涉及到对转子安装座220和转子204中的一个或另一个相对于另一个进行加热(或冷却)、从而使凸 缘232与槽212接合并且允许这两个部件达到一个平衡温度，这样在该凸缘与该槽的侧壁之间获得了一种过盈。

如最佳地在图2中看到的，转子安装座接收件224包括一个半轴236以及连接部分240。半轴236与轴208协作而对整个组件244提供在转子204两侧上的支撑点，用于安装在一个平衡测试机器中，如图1的平衡测试机器112或其他平衡测试机器中。在这个实例中，连接部分240接合了转子安装座220，从而提供了一种离散分度位置类型的可分度的连接。更确切地说，在这个实例中，转子安装座220和连接部分240被配置成使用运动学连接特征来相对于转子安装座接收件224而对转子204提供六个分度位置。

现在主要参见图3A和3B，转子安装座220上的这些运动学连接特征包括三个被置于安装座面221上并且中心到中心环圆周地隔开120°的球形球300。连接部分240包括六个被置于接收件面225上并且中心到中心环圆周地隔开60°的径向空腔304。每个空腔304与一个对应组的两个平行的销308相关联，这些销与该空腔的径向中线312相等地间隔开。当转子安装座220与转子安装座接收件224的连接部分240恰当地接合时，这三个球300以一种跳隔的图案接合了这六个空腔304的三个对应空腔并且与多个销308中的六个对应的销中的每个销仅在单个点处发生接触，从而实现了一种精确的运动学限制条件。如本领域的技术人员容易理解的，因为球300是中心到中心以120°隔开的并且空腔304与多个销对是中心到中心以60°隔开的，所以这些球能接合这些空腔的方式是提供在0°、60°、120°、180°、240°和300°的六个分度位置。一旦选择并且设定一个希望的分度位置，则使用一对螺栓248(在图2中仅显示一个，但在这个实例中有两个螺栓与图3A中的连接部分240中的这些螺栓孔316对应)而驱使转子安装座220牢固地与转子安装座接收件224的连接部分240相接合。转子安装座220具有六个有螺纹的螺栓孔320，用于接收螺栓248并且被定位为适应全部六个分度位置。

图4、图5A和图5B展示了一种平衡试验分度工具400，该工具具有一个通轴404用于适应一个无轴转子(如图4的转子408)，该转子可以是 多种机器中的任何一个的转子。首先参见图4，转子408被设计成围绕旋转轴线412转动并且包括一个中心孔416，该中心孔接收该组装的机器中的一个转轴(未示出)，该转轴是该机器的一部分。工具400包括一个转子安装座420和一个转子安装座接收件424。转子安装座420具有一个圆柱形凸缘428，该凸缘与转子408通过在孔416内的摩擦配合相接合，这种摩擦配合将该转子安装座牢固地并且不动地固定至该转子上。这种摩擦配合可以使用收缩配合技术来产生。将转子安装座420固定到转子408上的替代方式包括对凸缘428提供多个液压可移动的区段，将这些区段致动以便牢固地接合该孔416的内部周边。如果转子408会具有环绕孔416的多个螺栓孔用于将该转子连接到一个转轴上的带凸缘的安装座上的话，则可以从转子安装座420中省略凸缘428并且可以使用例如与该转子中的这些螺栓孔各自匹配的一组螺纹孔而直接将转子螺栓连接到该转子安装座上。也可以使用其他将转子安装座420固定至转子408上的方式。

转子安装座接收件424包括通轴404和形成在该通轴上的一个连接部分432。通轴404延伸穿过转子安装座420中的一个中心孔436并且具有一个为适应该平衡测试机器(未示出)的支撑间隔而选择的长度，其中该组件440将被安装在该平衡测试机器中用于不平衡性测试。连接部分432可以与通轴404是整体的、或者替代地可以作为一个分离的、随后被固定到该通轴上的部件而形成。在这个实例中，转子安装座420和转子安装座接收件424的连接部分432包括多个运动学连接特征，这些特征对工具400提供了用于转子408的六个分度位置。

如最好地在图5A和5B中看到的，转子安装座420上的这些运动学连接特征包括三个被置于安装座面421上并且中心到中心环圆周地隔开120°的球形球500。连接部分432包括三个被置于接收件面425上并且中心到中心环圆周地隔开120°的径向V形槽504。当转子安装座420与转子安装座接收件424的连接部分432恰当地接合时，这三个球500接合了V形槽504中对应的相应那些并且仅与对应的多个侧壁508中的每个侧壁在单个点处发 生接触，从而实现了一种精确的运动学限制条件。如本领域的技术人员容易理解的，因为球500是中心到中心以120°隔开的并且V形槽504是中心到中心以120°隔开的，所以这些球可以接合这些V形槽而提供在0°、120°、240°的三个分度位置。一旦已经选择并设定了所希望的分度位置，则使用与通轴404螺纹式接合的螺母444(图4)使转子安装座420牢固地偏置到与转子安装座接收件424的连接部分432相接合。

在一个进一步的替代实施方案中，如图10中所示，该转子安装座面可以使用该转子的一个表面直接形成，因此消除了对一个分离的转子安装座的需要。这样的转子典型地具有一个与该转子旋转轴线垂直的表面。这个表面常规地可以通过添加多个连接特征来利用，这些连接特征在其他情况下将不会被该转子用作它作为一个正常使用的机器的一部分所起到的作用的一部分。在一个这样的示例性实施方案中，半轴转子1204的转子面1221通过具有直接形成在其中的V形槽1504而形成该安装座面。这些V形槽可以如之前描述的进行配置。在这个实施方案中，多个球1300也如同之前描述的被置于接收件面1225上。为了将连接部分1240固定到半轴转子1204上，可以在以上结合图3A和图3B的实施方案所描述的每个部件中提供多个螺栓孔(未示出)。以这种方式，在半轴1236上转动的转子安装座接收件1224直接与在转子轴1208上转动的半轴转子1204接合，从而形成一种运动学连接。如图10中所示的一个实施方案可以由于将该运动学安装座的一半结合到如所描述的转子设计中而甚至进一步地通过消除这些连接部件之一而减少平衡过程的误差。

通过图10中所示的实施方案可以实现多个优点和益处。例如，通过消除一个分离的转子安装座，可以消除该转子安装座与该转子之间的界面误差。这可以导致在该转子与该运动学安装座之间的改进的安装重复性。另外，可以减小工具的成本并且该转子可以接受多种多样的工具设计选择。另外，可以减少平衡时间，因为该工具可以直接安装到转子上而不是首先必须将该连接的一半适配到该转子上，即，转子变为这种连接的一半。此外，在 一种这样的设计中，这种运动学连接可以适应多种转子而不需要订制的界面

图6展示了一种平衡试验分度工具系统600，该系统可用于将在具有不同类型和/或构型的多个转子(未示出)上进行平衡操作的时间最小化。为了展示，在这个实例中，模块式系统600包括四个转子安装座接收件604、608、612、616和三个转子安装座620、624、628。转子安装座接收件604、608具有以上结合图1所提到的模拟器类型，而转子安装座接收件612、616具有一种非模拟器的类型。如以上提到的，使用一个模拟器进行某些不平衡性测试以模拟在测试过程中不存在的一个完成的转动结构的一个或多个部分。这样的模拟器被配置成匹配、或几乎匹配这一个或多个不存在的部分的转动特征。因此，转子安装座接收件604、608各自具有一个模拟器部分604A、608A，以及用于接合一个平衡测试机器支撑件(未示出)的一个轴柱604B、608B，和用于将该接收件与任何一个转子安装座620、624、628相连的一个连接部分604C、608C。转子安装座接收件604、608之间的首要区别在于接收件604旨在用于一个半轴转子，而接收件608旨在用于一个无轴的转子。类似地，转子安装座支撑件612、616分别旨在用于一个无轴的转子和一个半轴转子。如以上提到的，转子安装座支撑件612、616具有非模拟器的类型，并且因此不包括如支撑件604、608中的模拟器部分。因此，转子安装座接收件612、616包括适合用于接合一个或多个平衡测试机器支撑件的一个较小直径的中心轴612A、616A以及用于将该接收件与任何一个转子安装座620、624、628相连的一个连接部分612B、616B。转子安装座接收件612、616适合用于在不必要或不希望模拟器时进行不平衡性测试。

转子安装座620、624、628被配置用于接合不同的转子。例如，转子安装座620包括一个圆柱形凸缘620A用于接合例如一个半轴转子中的圆形槽，像图2的转子安装座220。转子安装座624包括一个液压致动的可移动区段的夹持器624A，用于夹持例如一个无轴转子中的中心孔的内部周边。这种情况可以与图4的转子安装座420的情况相比，除了用夹持器624A的夹持来 代替收缩配合。应指出的是夹持器624A可以被设计成适应不同直径的孔，这样使得转子安装座624可以用于多种转子而不需要对于每个转子使用一个特定的安装座。转子安装座628简单地包括多个有螺纹的紧固件孔628A，用于接收具有对应的螺栓孔的一个转子的有螺纹的紧固件。这样的转子可以是无轴的或具有一个半轴的。

每个连接部分604C、608C、612B、616B和每个转子安装座620、624、628包括多个分度特征，这些分度特征允许每个转子安装座接收件604、608、612、616与每个转子安装座连接，其方式为对每个这样的对提供一个平衡试验分度工具。在所示的实例中，每个连接部分604C、608C、612B、616B包括与图3的球300类似的三个球604D、608D、612C、616C(在每个连接部分仅两个可见)并且每个转子安装座包括与图3所示的转子安装座220构型相似的六个销式球接收件620B、624B、628B(在每个安装座中仅指示了四个)。如以上结合图2和图3所讨论的，这种具体的分度特征的构型提供了一种具有六个彼此间隔60°的分度位置的运动学连接。当然，这些分度特征仅是展示性的，并且本领域的技术人员将了解的是可以使用其他类型的特征，包括提供无限的分度可调整性的特征。本领域的技术人员还将了解的是，转子安装座的数目和类型以及图6中所示的转子安装座的数目和类型仅是示例性的，并且在维持模块性的同时有可能使用这些部件的许多其他的尺寸和构型。

图7展示了以20°的增量提供分度的一种平衡试验分度工具700。工具700包括一个转子安装座704和一个转子安装座接收件708。在这个实例中，转子安装座704与图4中所示的转子安装座420类似，在于它具有一个类似的、用于接合一个转子(如转子716)的圆柱形凸缘712。这个实例的转子安装座接收件708与图2至图6中所示的转子安装座接收件224、424、604、608、612、616有一点不同，在于它被配置成用于简单的心轴720的一个适配器类型。利用这种构型，可以将转子安装座接收件708以任何适当的方式 (例如螺栓连接)而固定到心轴720上。工具700包括多个分度标记，用于辅助使用者选择并设定转子716相对于转子安装座接收件708的分度位置。

在这个实例中，分度标记包括位于转子安装座接收件708的外部周边上的记号标记724和角度值728以及位于转子安装座704的外部周边上的一个对应的对准标记732。如本领域的技术人员将了解的，图7中所示的分度标记仅是展示性的并且在其他实施方案中可以使用其他的标记。此外，所示的标记可以倒置，使记号标记724和角度值728位于转子安装座704上并且对准标记732位于转子安装座接收件708上。转子安装座704和转子安装座接收件708上的连接特征分别包括三个球736(在图7的视图中仅看到一个)以及一个连续的圆形槽740。这允许工具700对于给定的角度位置提供具有连续可变的可调整性以及高度可重复性的运动学连接。在这个实例中，每隔10°提供记号标记724。应指出的是，在具有10°增量的记号标记724的其他实施方案中，工具700可以被配置成提供离散的分度，即，分度位置仅位于这些10°增量处。工具700的其他未说明的特征可以与图1至图6的平衡试验分度工具的类似特征相似。图1至图6的平衡试验分度工具可以包括处于与刚才相对于工具700说明的方式相同或相似的方式的适当分度特征。

图8A-C和图9展示了使用根据本披露制造的平衡试验分度工具(如图8A-C的工具800)的一种方法900(图9)的一个实例。在描述方法900之前，首先提供该方法的背景。参见图8A-C，平衡测试机器804中使用工具800来在修改该转子以便矫正起初发现的不平衡之前以及之后检验转子808的不平衡性。这个实例中的工具800与图4和图5的工具400实质性相同，除了图8A-C的工具800包括多个可见的分度标记，这些分度标记的形式是位于转子安装座接收件820上的在0°、120°和240°分度位置的记号标记812和角度值816以及在转子安装座828上的一个对应的对准标记824。(注意图4和图5的工具400是如何包括了这些恰好提供在0°、120°和240°的三个分度位置的运动学连接特征。)在方法900中，这种不平衡性测试是通过 对转子808在0°、120°和240°分度位置中的每一个分度位置中时的不平衡性数据进行收集来实现的。

现在参见图9还以及所注意到的图8A-C，方法900可以在步骤905开始，其中将转子安装座828牢固地固定至转子808上以便形成安装座/转子组件832。虽然这可以按任何适当的方式来进行，但在一个实例中这是使用收缩配合技术来实现。在步骤910，将转子安装座接收件824与安装座/转子组件832接合，其中转子808被设定在0°分度位置(图8A)，并且安装螺母836来使该安装座/转子组件稳固地偏置而抵靠该转子安装座接收件的连接部分840并且产生该测试组件844。在步骤915，将测试组件844安装到平衡测试机器804之中，并且在步骤920，进行一个平衡运转，其中转子808设定在0°分度位置。除了使用根据本披露制造的平衡试验分度工具来分度该转子808的这种独特方式，平衡测试机器804的操作可以与在任何适当的已知平衡过程中的平衡测试机器的操作相同。因此，对于本领域的技术人员实践方法900而言，对步骤920的说明不是必要的。

在转子808被分度在0°时进行这个平衡运转之后，在步骤925将该转子分度至120°分度位置。这可以通过以下方式来实现，即拧松螺母836并且在平衡测试机器804内相对于转子安装座接收件820在原位转动安装座/转子组件832直到对准或几乎对准了转子安装座828上的对准标记824，其中记号标记812对应于120°分度位置(图8B)。然后将螺母836重新拧紧以便使转子安装座828稳固地偏置到与转子安装座接收件820的连接部件840相接合，从而通过使对应的相应运动学连接特征完全接合而精确地设定分度。在步骤930，在将转子808设定在120°分度位置时进行一个平衡运转。

在转子808被分度在120°时进行这个平衡运转之后，在步骤935将该转子分度至240°分度位置。同之前一样，这可以通过以下方式实现，即拧松螺母836并且在平衡测试机器804内相对于转子安装座接收件824在原位转动安装座/转子组件832，直到对准或几乎对准了转子安装座828上的对准标记824，其中记号标记812对应于240°分度位置(图8C)。然后将螺母 836重新拧紧以便使得转子安装座828稳固地偏置到与转子安装座接收件820的连接部件840相接合，从而通过使对应的相应运动学连接特征完全接合而精确地设定分度。在步骤940，在将转子设定在240°分度位置时进行一个平衡运转。

在步骤945，确定在0°、120°和240°分度位置中的每个分度位置之处所进行的平衡运转的结果是否指示该转子808通过了这个不平衡性测试。如本领域的技术人员已知的，这可以例如通过平衡测试机器804和/或可以对于这些处于不同分度位置的试验运转过程中所收集的数据进行分析的任何适当的不平衡性分析仪设备来实现。如果确定转子808已经通过，则在步骤950将测试组件844从平衡测试机器804中移除、将安装座/转子组件832从该测试组件中移除并且将转子安装座828从该转子中移除。现在转子808准备好返回到制造机器(未示出)(该转子将成为该机器的一部分)的制造过程之中。

如果在步骤945处确定转子808没有通过这个不平衡性测试，则在步骤955处确定需要对转子进行哪些调整以便矫正这种不平衡。这可以使用任何已知的技术来实现，例如使用平衡测试机器804和/或从步骤920、930、940中进行的平衡运转中产生的数据。在这个实例中，假定必须在平衡测试机器804之外进行修改，例如在工厂的一个特定的修改区域内。此外，在这个实例中，在转子安装座828仍然附连在转子808上时进行修改。然后，在步骤960将测试组件844从平衡测试机器804中移除、将安装座/转子组件832与转子安装座接收件820脱离接合并且将该转子安装座组件输送至该修改区域。在步骤965，对转子808进行修改以矫正这种不平衡。这可以使用已知的技术来实现，例如添加材料、去除材料、更换一个或多个部件、偏移部件、增加配重等等。在已经修改转子808之后，然后通过送回至步骤910而对其再次测试。平衡试验分度工具800的运动学连接允许以相对于转子808的每个在前的不平衡性测试而言以非常高的可重复性来进行再次测试。

在下面的段落中对本发明的进一步的替代的示例性实施方案进行说明。

在一个实例中，根据本发明的一个实施方案的一种系统包括：一个平衡试验分度工具，该分度工具用于辅助使用一个具有驱动机构的平衡测试机器来对机械装置的转子进行平衡测试，该平衡试验分度工具包括：一个被置于该转子上的转子安装座面；以及一个转子安装座接收件，该转子安装座接收件被配置成被连接在该平衡测试机器的驱动机构与该转子安装座面之间；当该转子与该转子安装座面和该转子安装座接收件一起被安装在该平衡测试机器中时，该转子安装座面和该转子安装座接收件彼此协作以便在该驱动机构与该转子之间提供一个分度连接。这样一个示例性实施方案还可以包括以下特征中的一个或多个：

该转子安装座面被形成在一个转子安装座上，该转子安装座被配置成牢固地固定至该转子上。

该分度连接是一个运动学连接。

该转子安装座面和该转子安装座接收件协作以便提供用于相对于该转子安装座接收件来对该转子进行分度的多个分度停止件。

该转子安装座面和该转子安装座接收件被配置成允许使用者在该转子被安装于该平衡测试机器中时改变该转子的分度。

该转子安装座接收件包括一个平衡测试机器心轴。

该转子安装座接收件包括一个平衡模拟器。

该转子安装座接收件被配置成安装到一个平衡测试机器心轴上。

该转子具有一条旋转轴线，在该机械装置中运行的过程中，该转子围绕该旋转轴线旋转。该系统进一步包括一个固定装置，该固定装置用于当该平衡工具和该转子被安装于该平衡测试机器中时将该转子安装座面和该转子安装座接收件偏置为在与该转子的旋转轴线平行的一个方向上彼此接合。

该转子安装座面被形成在该装置的一个表面中。

在另一个实例中，根据本发明的一个实施方案的一种系统包括一种模块式平衡试验分度工具系统，该模块式平衡试验分度工具系统用于辅助在一个具有驱动机构的平衡测试机器上对机械装置的转子进行平衡。该模块式平衡试验分度工具包括：一个被置于该转子上的转子安装座面；一个平衡测试机器心轴，该心轴被配置成连接在该平衡测试机器的驱动机构与该转子安装座面之间，其中，当该转子、该转子安装座面和该心轴被安装于该平衡测试机器中时，该转子安装座面和该平衡测试机器心轴彼此协作以便在该驱动机构与该转子之间提供一个第一分度连接；以及一个平衡模拟器，该平衡模拟器被配置成连接在该平衡测试机器的驱动机构与该转子安装座之间，并且该转子安装座面和该平衡模拟器彼此协作以便在该驱动机构与该转子之间提供一个第二分度连接。这样一个示例性实施方案还可以包括以下特征中的一个或多个：

该分度连接是一个运动学连接。

该转子安装座面和该转子安装座接收件协作以便提供用于相对于该转子安装座接收件来对该转子进行分度的多个分度停止件。

该转子安装座面和该转子安装座接收件被配置成允许使用者在该转子被安装于该平衡测试机器中时改变该转子的分度。

该转子安装座面被形成在一个转子安装座上，该转子安装座被配置成稳固地固定至该转子上。

该转子安装座面被形成在该转子的一个表面中。

在又一个实例中，根据本发明的一个实施方案的一种系统包括：一个具有驱动机构的平衡测试机器；用于一个机械装置的一个转子，该转子被安装在该平衡测试机器中；一个平衡试验分度工具，该分度工具用于辅助在该平衡测试机器中对该转子进行平衡测试，该平衡试验分度工具被连接在该驱动机构与该转子之间并且包括：一个被置于该转子上的转子安装座面；以及一个转子安装座接收件，该转子安装座接收件被连接在该驱动机构与该转子安装座面之间；并且，该转子安装座面和该转子安装座接收件彼此协作以 便在该驱动机构与该转子之间提供一个分度连接。这样一个示例性实施方案还可以包括以下特征中的一个或多个：

该分度连接是一个运动学连接。

该转子安装座面和该转子安装座接收件协作以便提供用于相对于该转子安装座接收件来对该转子进行分度的多个分度停止件。

该转子安装座和该转子安装座接收件被配置成允许使用者在该转子被安装于该平衡测试机器中时改变该转子的分度。

该转子安装座接收件包括一个平衡测试机器心轴。

该转子安装座接收件包括一个平衡模拟器。

该转子安装座接收件包括被配置成安装到一个平衡测试机器心轴上的一个适配器板。

该转子具有一条旋转轴线，在该机械装置中运行的过程中，该转子围绕该旋转轴线旋转。该系统进一步包括一种固定装置，该固定装置用于当该平衡工具和该转子被安装于该平衡测试机器中时驱使该转子安装座面和该转子安装座接收件在与该转子的旋转轴线平行的一个方向上彼此接合。

该转子安装座面被形成在一个转子安装座上，该转子安装座被配置成稳固地固定至该转子上。

该转子安装座面被形成在该装置的一个表面中。

在又另一个实例中，根据本发明的一个实施方案的一种方法包括：提供一个机械装置的转子，该转子包括一个转子安装座面；并且将一个转子安装座接收件连接至该转子安装座面上，从而在该转子与该转子安装座接收件之间形成一个分度连接。这样一个示例性实施方案还可以包括以下特征中的一个或多个：

将该组件以及该分度连接安装至一个平衡测试机器中。

使用该分度连接将该转子相对于该转子安装座接收件固定在一个第一分度位置、并且运行该平衡测试机器以便测试该转子在该第一分度位置处的不平衡性。

将该转子固定在与该第一分度位置不相同的一个第二分度位置、并且运行该平衡测试机器以便测试在该第二分度位置处的不平衡性。

将该转子安装座接收件连接至该转子安装座面上包括：将包括该转子安装座面的一个转子安装座稳固地固定至该转子上并且将该转子安装座连接至该转子安装座接收件上，从而在该转子与该转子安装座接收件之间形成一个运动学连接。

牢固地固定包括：使该转子与该转子安装座彼此过盈配合。

使用一个液压机构将该转子安装座牢固地固定至该转子上。

将该转子安装座接收件连接至该转子安装座面上包括：将该转子连接至一个平衡测试机器心轴上。

将该转子安装座接收件连接至该转子安装座面上包括：将该转子连接至一个平衡模拟器上。

在另一个实例中，根据本发明的一个实施方案的一种方法包括：提供一个平衡测试机器；提供一个机械装置的转子；提供一个平衡试验分度工具；使用该平衡试验分度工具将该转子设定在一个第一分度位置；运行该平衡测试机器来使该平衡试验分度工具以及该转子转动，从而测试该转子在该第一分度位置的不平衡性；使用该分度工具将该转子设定在与该第一分度位置不相同的一个第二分度位置；并且运行该平衡测试机器来使该平衡试验分度工具以及该转子转动，从而测试该转子在该第二分度位置的不平衡性。这样一个示例性实施方案还可以包括以下特征中的一个或多个：

提供该平衡试验分度工具包括：提供包括运一个动学连接的一个平衡试验分度工具。

提供该平衡试验分度工具包括：提供包括牢固地固定至该转子上的一个转子安装座、以及可移动地可固定至该转子安装座上的一个转子安装座接收件的一个平衡试验分度工具。

将该转子设定在该第二分度位置包括：调整一个运动学连接。

在又一个实例中，根据本发明的一个实施方案的一种平衡试验分度工具包括：一个转子安装座接收件，该接收件具有从一个轴而径向延伸的一个凸缘，该转子安装座接收件限定了一个接收件面；被置于该接收件面上的一个运动学安装座的一个第一部分；直接形成在该平面的转子表面中的一个安装座面，该安装座面包括该运动学安装座的一个第二部分，这样使得该第一部分和该第二部分一起在该转子与该转子安装座接收件之间形成了一个运动学安装座；以及将该安装座面与该接收件偏置在一起的装置。这样一种平衡试验分度工具是用于对转子进行平衡测试，其中该转子是的一种单独的旋转机器的一个部件，该部件具有除了进行平衡测试之外的机器功能以及一个径向延伸的、至少基本上平面的、与该转子的旋转轴线垂直的转子表面。这样一个示例性实施方案还可以包括以下特征中的一个或多个：

该平衡试验分度工具的第一部分包括被置于该接收件面上的多个球；并且该安装座面包括被机加工在该转子中的多个径向延伸的槽。这样的槽的构型和尺寸可以确定为沿着侧壁与一个球发生两点接触并且在转子的机器功能中不需要使用。

该偏置装置包括至少两个在该转子与该转子安装座接收件之间延伸的螺栓。

该偏置装置包括从该转子安装座接收件延伸并且穿过该转子的一个轴；以及接收在该轴上并且抵靠支撑在该转子上的一个有螺纹的构件。

以上已经披露并且在附图中展示了多个示例性实施方案。本领域的技术人员将理解的是可以对在此明确披露的内容进行不同的改变、省略和添加，而不背离本发明的精神和范围。

Claims (26)

1.一种用于对转子进行平衡测试的系统，包括：

一个平衡试验分度工具，该分度工具用于辅助使用一个具有驱动机构的平衡测试机器对机械装置的该转子进行平衡测试，所述平衡试验分度工具包括：

一个被置于该转子上的转子安装座面，该转子安装座面包括第一组运动学连接特征；以及

一个转子安装座接收件，该转子安装座接收件被配置成被连接在该平衡测试机器的驱动机构与所述转子安装座面之间，该转子安装座接收件包括对应的第二组运动学连接特征；

其中，当该转子与所述转子安装座面和所述转子安装座接收件一起被安装在该平衡测试机器中时，所述转子安装座面和所述转子安装座接收件彼此协作以便在该驱动机构与该转子之间提供一个运动学分度连接。

2.如权利要求1所述的系统，其中，该转子安装座面被形成在一个转子安装座上，该转子安装座被配置成牢固地固定至该转子上。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，该转子安装座面使用该转子的一个表面直接形成。

4.根据权利要求1、2或3所述的系统，其中，所述转子安装座面和所述转子安装座接收件协作以便提供用于相对于所述转子安装座接收件来对该转子进行分度的多个分度停止件。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述转子安装座面和所述转子安装座接收件被配置成允许使用者在该转子被安装于该平衡测试机器中时改变该转子的分度。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中，所述转子安装座接收件包括一个平衡测试机器心轴。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中，所述转子安装座接收件包括一个平衡模拟器。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中，所述转子安装座接收件被配置成安装到一个平衡测试机器心轴上。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中，该转子具有一个旋转轴线，在该机械装置中运行的过程中所述转子围绕该旋转轴线旋转，并且该系统进一步包括一个固定装置，该固定装置用于当所述平衡试验分度工具和该转子被安装于该平衡测试机器中时将所述转子安装座面和所述转子安装座接收件偏置为在与该转子的旋转轴线平行的一个方向上彼此接合。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中：

该转子安装座接收件包括一个平衡测试机器心轴，该心轴被配置成连接在该平衡测试机器的驱动机构与所述转子安装座面之间，其中，当该转子、所述转子安装座面和所述心轴被安装于该平衡测试机器中时，所述转子安装座面和所述平衡测试机器心轴彼此协作以便在该驱动机构与该转子之间提供一个第一分度连接；并且

该系统进一步包括一个平衡模拟器，该平衡模拟器被配置成连接在该平衡测试机器的驱动机构与所述转子安装座之间，所述转子安装座面和所述平衡模拟器彼此协作以便在该驱动机构与该转子之间提供一个第二分度连接。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，每种所述分度连接都是一个运动学连接。

12.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，进一步包括：

具有一个驱动机构的所述平衡测试机器；以及

用于一个机械装置的所述转子，所述转子被安装在所述平衡测试机器中。

13.一种用于对转子进行平衡测试的方法，包括：

提供一个机械装置的所述转子，所述转子包括一个转子安装座面，该转子安装座面具有布置在其上的第一组运动学连接特征；并且

将具有对应的第二组运动学连接特征的一个转子安装座接收件连接至该转子安装座面上，从而在该转子与该转子安装座接收件之间形成具有一个运动学分度连接的组件。

14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：将具有该运动学分度连接的该组件安装至一个平衡测试机器中。

15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括：使用该分度连接来将该转子相对于该转子安装座接收件固定在一个第一分度位置、并且运行该平衡测试机器以便测试该转子在该第一分度位置处的不平衡性。

16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括：将该转子固定在与该第一分度位置不相同的一个第二分度位置、并且运行该平衡测试机器以便测试该转子在该第二分度位置处的不平衡性。

17.根据权利要求13至16中任一项所述的方法，其中，所述将该转子安装座接收件连接至该转子安装座面上包括：将包括该转子安装座面的一个转子安装座牢固地固定至该转子上、并且将该转子安装座连接至该转子安装座接收件上，从而在该转子与该转子安装座接收件之间形成所述运动学分度连接。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述牢固地固定包括：使该转子与该转子安装座彼此过盈配合。

19.根据权利要求17所述的方法，其中，所述牢固地固定包括：使用一个液压机构将该转子安装座牢固地固定至该转子上。

20.根据权利要求13至16中任一项所述的方法，其中，所述将该转子安装座接收件连接至该转子安装座面上包括：将该转子连接至一个平衡测试机器心轴上。

21.根据权利要求13至16中任一项所述的方法，其中，所述将该转子安装座接收件连接至该转子安装座面上包括：将该转子连接至一个平衡模拟器上。

22.根据权利要求13至16中任一项所述的方法，还包括：将包括该转子安装座面的转子安装座牢固地固定至该转子。

23.根据权利要求13至16中任一项所述的方法，其中，该转子安装座面使用该转子的一个表面直接形成。

24.根据权利要求13至16中任一项所述的方法，进一步包括：

提供一个平衡测试机器；

提供一个平衡试验分度工具；

使用该平衡试验分度工具将该转子设定在一个第一分度位置；

运行该平衡测试机器来使该平衡试验分度工具以及该转子转动，从而测试该转子在该第一分度位置的不平衡性；

使用该分度工具将该转子设定在与该第一分度位置不相同的一个第二分度位置；并且

运行该平衡测试机器来使该平衡试验分度工具以及该转子转动，从而测试该转子在该第二分度位置的不平衡性。

25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述提供该平衡试验分度工具包括：提供包括牢固地固定至该转子上的一个转子安装座、以及可移动地可固定至该转子安装座上的一个转子安装座接收件的一个平衡试验分度工具。

26.根据权利要求24所述的方法，其中，所述将该转子设定在该第二分度位置包括：调整该运动学连接。