CN104047976B - 回转机及其减速方法、减速装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种回转机及其减速方法、减速装置。回转机的主轴上固定或一体连接有减速轴，减速轴上固定有在其外周上悬伸并处于一容器中的搅动桨叶，容器上设有供减速液在主轴降速阶段逐渐注入的开口。在开始减速时由于液面较低，减速液对搅动桨叶产生的阻力较小，不致于使主轴在减速轴的带动下骤然减速；随着减速液的液面升高，搅动桨叶搅动减速液的深度也逐步增大，即搅动桨叶的悬伸端插入减速液的长度也逐渐增大，对减速轴产生的阻力也同步增大，而此时主轴在减速轴的带动下转速已缓慢下降，而由于减速液对减速轴的阻力是缓慢增加的，所以可以保证固定主轴上固定砂轮的螺母不致于松脱，确保砂轮和回转机的安全。

Description

回转机及其减速方法、减速装置

技术领域

本发明涉及一种用于砂轮回转强度试验的回转机，同时还涉及该回转机的减速方法和专用于实施该减速方法的减速装置。

背景技术

砂轮回转强度是指砂轮旋转中在离心力作用下抵抗破裂的能力，反映了砂轮抗张应力的大小，它是砂轮在制造和使用中涉及设备和人身安全的最重要的质量指标。一般在砂轮出厂检验中必须通过回转机进行回转强度检验，在进行回转强度检验时，先将砂轮固定在回转机的主轴上，然后主轴进行升速，升速到规定速度后，按要求将主轴转速维持一段时间或不维持，再将带有砂轮的主轴降速至停止状态，因此砂轮回转强度试验的一个完整回转周期应至少包括升速阶段和降速阶段。如果在降速阶段不采取人工干预而任由砂轮自然减速的话，重量在一百公斤以下的砂轮，整体回转周期在十分钟内；重量在一百公斤以上的砂轮，由于砂轮的惯性较大，所以回转周期一般在二十分钟左右，甚至更长，这样就使得砂轮回转强度试验有大部分时间被浪费在等待砂轮停止的过程中，而效率低下。

目前，为了加快砂轮回转强度试验的效率，通常会缩短整体回转周期中降速阶段的时长，也就是在降速阶段中通过辅助的减速装置对主轴进行减速，减速装置将对主轴产生阻止其转动的阻力，以加快主轴转动过程中能量的消耗，缩短降速阶段的时长。现有的减速装置分为机械式减速装置和电气式减速装置，其中机械式减速装置由主轴上固定的减速轮和加压闸瓦构成，通过人工操作的方式实现主轴的降速；电气式减速装置由对驱动回转机的电机施加直流励磁或反接电机电源的电气装置构成，该电气装置一般会选用直流电源、转换开关、交流接触器等，通过对电机作用来实现主轴的降速。

但上述的两种减速装置在使用过程中存在明显的不足而只能在主轴自然减速到低速段（降速阶段包含初始转速较高的高速段和后期转速较低的低速段）时才能介入工作，致使降速阶段的时长不能被明显的缩短，原因是：机械式减速装置在高速段介入减速时，机械式减速装置会对主轴产生较大的反向冲击载荷，以致主轴上固定砂轮的螺母出现松动脱落，导致砂轮和回转机损坏；电气式减速装置采用直流励磁装置减速时只能在电机频率小于5HZ的情况下介入，在电机频率大于5HZ介入工作会使电机产生大量的热量，同时过大的直流电流会损坏减速电路的电气元件，使得电气式减速装置和电机损坏；电气式减速装置采用反接电源装置减速时也只能在电机速度很低时介入，操作不当的情况下，很容易使电机反转，使得固定砂轮的螺母松动脱落，导致电气式减速装置和砂轮损坏。另外，机械式减速装置在使用过程中，存在人为因素大、不稳定和噪音大的缺点，尤其是人为因素大的缺点将导致同规格的砂轮在进行检验时，降速阶段的时长各不相同，破坏了砂轮检验的时效一致性。

发明内容

本发明的目的是提供一种可在砂轮回转强度试验的降速阶段初期的高速段介入工作、以缩短整体回转周期的回转机的减速方法，同时还提供了一种专用于实施该方法的减速装置、回转机。

为了实现以上目的，本发明中回转机的减速方法的技术方案如下：

回转机的减速方法，包括以下步骤：步骤一，设置与回转机的主轴固定或一体连接的减速轴，减速轴上固定有悬伸于其外周上的搅动桨叶，搅动桨叶处于容器中，搅动桨叶的悬伸端与容器的内壁面之间具有间隙；步骤二，在减速轴随回转机的主轴转动进入降速阶段时，向容器中注入被搅动桨叶搅动而对减速轴产生转动阻力的减速液，所述减速液在容器中的液面随主轴转速降低而逐渐升高并对减速轴产生的转动阻力同步增大。

在步骤一中，减速轴一体连接在回转机的主轴中部而随主轴转动，回转机的主轴包括一体连接在减速轴两端的动力输入段和砂轮安装段，动力输入段和砂轮安装段从容器的相对两侧穿出，减速轴通过动力输入段和砂轮安装段可相对转动的装配在容器上。

在步骤二中，减速液由泵站通过管路注入容器中，此时的容器处于注液状态；在减速轴的降速阶段结束后，再通过管路将容器中减速液回流至泵站中，此时的容器处于回液状态，所述管路上装配有换向阀，该换向阀在容器处于注液状态时控制泵站的注液口和容器连通、在容器处于回液状态时控制容器与泵站的回液口连通。

本发明中回转机的减速装置的技术方案如下：

减速装置，包括用于盛装减速液的容器及用于固定或一体连接在回转机的主轴上而随主轴一起转动的减速轴，减速轴可相对转动的装配在容器上，减速轴上固定有处于容器内的搅动桨叶，搅动桨叶悬伸在减速轴的外周上，搅动桨叶的悬伸端与容器的内壁面之间具有间隙，容器上设有供减速液在主轴降速阶段逐渐注入的开口。

开口处于容器的底部并通过管路连通泵站，管路上装配有用于在注液状态下控制泵站的注液口和容器连通、在回液状态下容器和控制泵站的回液口连通的换向阀。

搅动桨叶与减速轴的轴向平行的侧面为作用面，作用面从悬伸端到根部逐渐变宽。

本发明中回转机的技术方案如下：

回转机，包括主轴及其上连接的减速装置，减速装置包括用于盛装减速液的容器及固定或一体连接在回转机的主轴上而用于随主轴一起转动的减速轴，减速轴可相对转动的装配在容器上，减速轴上固定有处于容器内的搅动桨叶，搅动桨叶悬伸在减速轴的外周上，搅动桨叶的悬伸端与容器的内壁面之间具有间隙，容器上设有供减速液在主轴降速阶段逐渐注入的开口。

主轴包括处于减速轴两端的动力输入段和砂轮安装段，动力输入段和砂轮安装段从容器的相对两侧穿出并通过轴承可相对转动的装配在容器上。

开口处于容器的底部并通过管路连通泵站，管路上装配有用于在注液状态下控制泵站的注液口和容器连通、在回液状态下容器和控制泵站的回液口连通的换向阀。

搅动桨叶与减速轴的轴向平行的侧面为作用面，作用面从悬伸端到根部逐渐变宽。

本发明在回转机的主轴上固定或一体连接有减速轴，减速轴上固定有在其外周上悬伸并处于一容器中的搅动桨叶，容器上设有供减速液在主轴降速阶段逐渐注入的开口。在使用时，在主轴开始减速前，搅动桨叶已经处于容器中；在减速轴在主轴的带动下进入降速阶段时，向容器中注入被搅动桨叶搅动而对减速轴产生转动阻力的减速液，减速液在容器中的液面随主轴转速降低而逐渐升高并对减速轴产生的转动阻力同步增大，这样在开始减速时由于液面较低，减速液对搅动桨叶产生的阻力较小，不致于使主轴在减速轴的带动下骤然减速；随着减速液的液面升高，搅动桨叶搅动减速液的深度也逐步增大，即搅动桨叶的悬伸端插入减速液的长度也逐渐增大，对减速轴产生的阻力也同步增大，而此时主轴在减速轴的带动下转速已缓慢下降，而由于减速液对减速轴的阻力是缓慢增加的，所以可以保证固定主轴上固定砂轮的螺母不致于松脱，确保砂轮和回转机的安全，因此本发明可在砂轮回转强度试验的降速阶段中高速段介入工作、以缩短整体回转周期时长，同时确保了在降速阶段的高速段中主轴不会受到过大的反冲载荷，避免了主轴骤然减速所引起的砂轮和回转机损伤的问题。

附图说明

图1是本发明中回转机实施例的结构示意图；

图2是图1中回转机的工作流程图；

图3是图2中回转机的泵站部分的油路结构示意图。

具体实施方式

本发明中回转机的减速方法的实施例：该降速方案包括以下步骤：

步骤一，设置与回转机的主轴一体连接的减速轴，减速轴处于主轴中部而随主轴转动，回转机的主轴包括一体连接在减速轴两端的动力输入段和砂轮安装段，动力输入段和砂轮安装段从容器的相对两侧穿出，且减速轴通过动力输入段和砂轮安装段可相对转动的装配在容器上，减速轴上固定有悬伸于其外周上的搅动桨叶，搅动桨叶处于容器中，搅动桨叶的悬伸端与容器的内壁面之间具有间隙；

步骤二，在减速轴随回转机的主轴转动进入降速阶段时，泵站通过管路向容器中注入被搅动桨叶搅动而对减速轴产生转动阻力的减速液，所述减速液在容器中的液面随主轴转速降低而逐渐升高并对减速轴产生的转动阻力同步增大，所述容器处于注液状态，管路上装配有换向阀，换向阀可在容器处于注液状态时控制泵站的注液口和容器连通；

步骤三，在减速轴的降速阶段结束后，再通过管路将容器中减速液回流至泵站中，此时的容器处于回液状态，换向阀可在容器处于回液状态时控制容器与泵站的回油口连通。

在上述实施例中，减速轴是主轴的一部分，即减速轴一体连接在主轴的中部，且在主轴处于升速阶段时已经安装在回转机上，只因容器中未注入减速液或者减速液的液位较浅而致搅动桨叶与减速液的液面之间具有间隙，所以减速液不会干涉减速轴的转动，使得减速轴在主轴的带动下转动，在其他实施例中，减速轴也可以与主轴分体设置，即减速轴也可以被设置在主轴的端部，此时减速轴可以通过法兰连接、焊接接等方式固定在主轴上，虽然此种结构会使得主轴悬伸于容器一侧，使得整个回转机的稳定性变差，但并不妨碍降速降低通过减速液对搅动桨叶、减速轴和主轴产生的阻力。另外，容器也可以与整机分体设置，即容器也可以在主轴即将进入降速阶段前，再装配到相应的位置，比如在搅动桨叶的下方设置较大的空间，在需要安装容器时通过上下对扣的方式实现容器的安装，乃至省去容器的上部分，仅依靠下部分中盛装的减速液来实现减速；容器也可以通过在水平方向对扣的方式形成，此时当保证下侧对扣部位的密封。

在上述实施例中，泵站通过换向阀来实现容器的注油和回油，该换向阀是一种双通单向式换向阀，在其他实施例中，泵站也可以去除掉，以通过手工打压的形式将减速液注入容器中，此时容器上的开口最好处于容器的顶部，而容器的底部最好另外开设供减速液排出的排液口，并在排液口上安装阀门来控制其开关。

在上述实施例中，容器上需在主轴的降速阶段结束后，将容器中减速液排空或基本排空至搅拌桨叶与液面之间具有间隙，从而使得主轴的降速阶段全程由搅动桨叶和减速液配合降速，在其他实施例中，容器中减速液在主轴进入降速阶段的低速段时，就可以从容器中排出，因为此时随主轴转动的减速轴转速较低，所以可采用其他减速装置对减速轴进行减速，比如机械式减速装置、电气式减速装置等。另外，在下次砂轮回转强度试验与本次试验之间的间隔时间较长或需要对减速液深度需要测量时，容器中减速液也可以暂不排出，等待下次试验前或测量完成后再进行排出。

由以上其他实施例可知，本发明中回转机的减速方法也可以通过以下步骤实施：

步骤一，设置与回转机的主轴固定或一体连接的减速轴，减速轴上固定有悬伸于其外周上的搅动桨叶，搅动桨叶处于容器中，搅动桨叶的悬伸端与容器的内壁面之间具有间隙；步骤二，在减速轴随回转机的主轴转动进入降速阶段时，向容器中注入被搅动桨叶搅动而对减速轴产生转动阻力的减速液，所述减速液在容器中的液面随主轴转速降低而逐渐升高并对减速轴产生的转动阻力同步增大。

本发明还提供了专用于实施上述减速方案的回转机：如图1、图2和图3所示，该回转机主要由主体部分、泵站部分和控制部分构成，主体部分又是由试验装置和减速装置构成，其中减速装置包括机座12及其顶部固定的容器10，容器10中可相对转动的装配有左右延伸的减速轴8，减速轴8上固定有悬伸在其外周上的搅动桨叶9，搅动桨叶9处于容器10中，且搅动桨叶9的悬伸端与容器10的内壁面之间具有间隙；试验装置包括与减速轴8一体连接的主轴，主轴由处于减速轴8左端的动力输入段14和处于减速轴8右端的砂轮安装段15构成，动力输入段14和砂轮安装段15分别从容器的左右两侧穿出并通过轴承6可相对转动的装配在容器上，以使减速轴通过动力输入段14和砂轮安装段15可相对转动的装配在容器中，而动力输入端通过其上装配的带轮11皮带传动连接在电机上，砂轮安装段15上通过压紧螺母1和卡盘2固定有待试验的砂轮3，并在砂轮安装段15上装配有防护罩4，防护罩4将待试验的砂轮3封闭在一密闭空间中，避免砂轮3破碎后向四周飞溅，同时防护罩4的左侧上开设有供砂轮安装段15穿入的孔，该孔的孔壁面和砂轮安装段15的外周面之间具有间隙，以保证防护罩4不会干涉主轴的转动。

容器10是一种封闭的主轴箱，其既可以防止灰尘进入容器10内污染减速液，又可以避免减速液从容器10内溅出和溢出。容器10的左右两侧于动力输入段14和砂轮安装段15的穿出部位分别固定有挡止在两轴承6相背侧的轴承盖5，且动力输入段14和砂轮安装段15比减速轴8细，以使整根主轴为中间粗大、两端细小的阶梯轴，轴承6被轴承盖5顶压在减速轴8两端面上，以使轴承6的内圈固定在动力输入段14和砂轮安装段15上、外圈固定在容器10左右两侧的孔壁上，而且轴承盖5在容器10左右两侧的穿孔处还起到密封作用，避免减速液从容器10左右两侧的穿孔溢出。容器10的顶部开设有便于观测的观察窗口13，并在容器10的顶部固定有封上观察孔的玻璃材质的盖板7，以保证容器10整体的密封性，避免减速液受搅动桨叶9的搅拌而成观察窗口13溅出或溢出。

搅动桨叶9是工字型桨叶，搅动桨叶9的中部为沿径向固定穿装在减速轴8中的根部，搅动桨叶9的两端为沿径向悬伸在减速轴8外周上的悬伸端，悬伸端和容器10的内壁面之间具有间隙，且搅动桨叶9的与减速轴8轴向平行的一侧面为搅动减速液过程中受力的作用面，根部的作用面小于悬伸端的作用面的面积。

泵站部分由泵站、换向阀18和油管三部分构成，泵站又是由油泵17和减速液箱16构成，泵站通过油管连接在容器10底部的开口上，而换向阀18装配在油管上。换向阀18负责控制油管内减速液的流向，保证在减速轴8需要减速时（也就是在容器处于注油状态时），油泵17抽出的减速液经换向阀18流向容器10；在减速轴8减速结束后（也就是在容器处于回油状态时），通过换向阀18的换向，使得容器10内的减速液流回到减速液箱16中。

控制部分包括速度传感器、控制电路等，控制部分负责在主体部分进入减速阶段时启动油泵17，并在减速阶段结束后将油泵17停止，同时控制换向阀18换向。

本实施例中回转机在使用时，先将砂轮固定在回转机的主轴上，然后主轴进行升速，升速到规定的速度后按要求维持一段时间或不维持，然后降速直至停止。在降速阶段中，控制部分启动油泵17向主轴箱内注入减速液，随着液面的升高，减速液和叶片接触产生阻力使主轴减速。开始减速时由于液面较低，减速液对搅动桨叶9产生的阻力较小，不致于使减速轴8骤然减速，而随着减速液的液面升高，搅动桨叶9搅动减速液的深度逐步增大，对减速轴8产生的阻力也同步增大，而此时减速轴8的转速已缓慢下降，与减速轴8同步转动的主轴的转速也将缓慢的下降。由于对减速轴8的阻力是缓慢增加的，可以保证固定砂轮3的螺母1不致于从主轴上松脱，确保砂轮3和回转机的安全。当然，在减速轴8转速减少到可以采用机械式减速方法或电气方法减速时，可以考虑是否采用本装置继续减速或者采用其他装置进行减速。

本实施例中减速装置具有以下优点：

减速液直接作用于带搅动桨叶9的减速轴8进行减速，无需通过中间环节，直接形成了制动力矩，方法简单。同时，减速轴8的搅动桨叶9只有一次搅动，减速效率提高，由动能转化而来的减速液的热能减少。

缩短了回转机减速阶段的时间，提高效率。由于减速装置可以在回转机开始减速时就进行减速，和现有的回转机在高速段只有自由降速相比，可以大大缩短高速段减速所需时间，特别是对于回转直径大、重量重，速度高的砂轮3时，高速段降速所需时间显著减少。

环保。机械减速装置由于摩擦常产生刺耳噪音，电气减速装置也有高频的电磁噪声，而该减速装置只有较低的液压泵的声音，噪音等级得到明显的降低。

减速过程稳定。由于液体填充度和主轴转速有着线性关系，在整个减速过程中都可以控制，即主轴转速高时液体填充度低，阻力小；主轴的转速低时液体填充度高，阻力大，所以可保证每一次减速过程一致，和机械减速装置相比，避免了因闸瓦磨损而使减速过程变化的情况。

延长电机使用寿命。该减速装置对驱动回转机的主轴回转的电机无任何影响，和电气式减速装置会导致电动机升温会影响电机绝缘相比，延长了电机的使用寿命。

保证砂轮3和回转机安全。该减速装置减速均匀，不会导致固定砂轮3的螺母1松动脱落而使砂轮3和回转机损坏，保证了砂轮3和回转机安全。

在上述实施例中，减速液通过容器上的同一开口进出容器，即控制减速液在油管中流向的换向阀是一种类似双向单通阀的换向阀，以提高整个回转机的泵站部分整体性，在其他实施例中，泵站也可以用相对独立设置的进油管和出油管连通在容器上开设的两个开口上，以分别控制容器的注油和回油。

在上述实施例中，容器中减速液通过泵站部分和控制部分共同控制的，以实现整个回转机的自动化程度，使得回转机在进入减速阶段后，减速液能够自动注入容器中，在其他实施例中，在不要求该回转机自动开始减速阶段相关操作时，泵站也可以通过手动开启的方式控制。

在上述实施例中，搅动桨叶的悬伸端比根部的作用面的面积大，以保证减速阶段的高速段时虽然减速液的液面较低，但通过较大的接触面积来起到预设的高速段减速效果，在其他实施例中，悬伸端和根部的作用面的面积也可以相同或悬伸端的作用面比根部的作用面的面积小，尤其是采用后者且作用面从悬伸端到根部逐渐变宽时，整个砂轮回转强度试验的降速阶段将通过以下两个方面来逐渐增大减速液作用在搅动桨叶上的阻力：一个方面仍然是随着减速液的液面升高所带来的搅动桨叶的悬伸端插入长度增大，作用面与搅动桨叶所接触的部分也逐渐增大，阻力增大；另一方面是由于随着液面在作用面上的攀升，作用面与减速液接触部位的面积增大速度也在不断加快，即减速液越接近搅动桨叶的根部，作用面的增大量也会逐渐增大，从而进一步增大降速阶段后期减速液作用在搅动桨叶上的阻力，增强降速阶段后期的减速效果。

在上述实施例中，减速装置中减速轴为试验装置中主轴的一部分，以使减速装置和试验装置形成一个有机整体，在其他实施例中，试验装置和减速装置也可以是相对独立的，减速轴和主轴将在轴向相对独立设置，如减速轴处于主轴的端部时，虽然此种结构会使得主轴悬伸于容器一侧，使得整个回转机的稳定性变差，但并不妨碍降速降低通过减速液对搅动桨叶、减速轴和主轴产生的阻力。

本发明中回转机的减速装置的实施例：本实施例中减速装置的结构与上述实施例中减速装置的结构相同，因此不再赘述。

Claims (8)

1.回转机的减速方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，设置与回转机的主轴一体连接的减速轴，减速轴上固定有悬伸于其外周上的搅动桨叶，搅动桨叶处于容器中，搅动桨叶的悬伸端与容器的内壁面之间具有间隙，所述回转机的主轴由一体连接在减速轴两端的动力输入段和砂轮安装段构成，动力输入段和砂轮安装段从容器的相对两侧穿出，减速轴通过动力输入段和砂轮安装段可相对转动的装配在容器上；步骤二，在减速轴随回转机的主轴转动进入降速阶段时，向容器中注入被搅动桨叶搅动而对减速轴产生转动阻力的减速液，所述减速液在容器中的液面随主轴转速降低而逐渐升高并对减速轴产生的转动阻力同步增大。

2.根据权利要求1所述的回转机的减速方法，其特征在于，在步骤二中，减速液由泵站通过管路注入容器中，此时的容器处于注液状态；在减速轴的降速阶段结束后，再通过管路将容器中减速液回流至泵站中，此时的容器处于回液状态，所述管路上装配有换向阀，该换向阀在容器处于注液状态时控制泵站的注液口和容器连通、在容器处于回液状态时控制容器与泵站的回液口连通。

3.专用于实施如权利要求1所述方法的回转机的减速装置，其特征在于，包括用于盛装减速液的容器及用于一体连接在回转机的主轴上而随主轴一起转动的减速轴，减速轴可相对转动的装配在容器上，减速轴上固定有处于容器内的搅动桨叶，搅动桨叶悬伸在减速轴的外周上，搅动桨叶的悬伸端与容器的内壁面之间具有间隙，容器上设有供减速液在主轴降速阶段逐渐注入的开口；减速轴的两端分别设有用于从容器的相对两侧穿出并通过轴承可相对转动的装配在容器上的动力输入段和砂轮安装段。

4.根据权利要求3所述的回转机的减速装置，其特征在于，开口处于容器的底部并通过管路连通泵站，管路上装配有用于在注液状态下控制泵站的注液口和容器连通、在回液状态下容器和控制泵站的回液口连通的换向阀。

5.根据权利要求3或4所述的回转机的减速装置，其特征在于，搅动桨叶与减速轴的轴向平行的侧面为作用面，作用面从悬伸端到根部逐渐变宽。

6.专用于实施如权利要求1所述方法的回转机，包括主轴及其上连接的减速装置，其特征在于，减速装置包括用于盛装减速液的容器及一体连接在回转机的主轴上而用于随主轴一起转动的减速轴，减速轴可相对转动的装配在容器上，减速轴上固定有处于容器内的搅动桨叶，搅动桨叶悬伸在减速轴的外周上，搅动桨叶的悬伸端与容器的内壁面之间具有间隙，容器上设有供减速液在主轴降速阶段逐渐注入的开口；主轴由处于减速轴两端的动力输入段和砂轮安装段构成，动力输入段和砂轮安装段从容器的相对两侧穿出并通过轴承可相对转动的装配在容器上。

7.根据权利要求6所述的回转机，其特征在于，开口处于容器的底部并通过管路连通泵站，管路上装配有用于在注液状态下控制泵站的注液口和容器连通、在回液状态下容器和控制泵站的回液口连通的换向阀。

8.根据权利要求6所述的回转机，其特征在于，搅动桨叶与减速轴的轴向平行的侧面为作用面，作用面从悬伸端到根部逐渐变宽。