CN104964793A - 用于单面立式平衡测试机的旋转偏心自动测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于单面立式平衡测试机的旋转偏心自动测量装置。包括用于承托被测盘状转子的转子垫环和用于抬移被测盘状转子的两个转子抬升部件，转子垫环安装在被测盘状转子与旋转圆盘之间并套在外撑夹具上，转子垫环的圆周边沿间隔均布设有多个用于转子抬升部件抬升爪插入的缺口，两个转子抬升部件结构相同，分别固定安装在机架顶面并位于外撑夹具的两侧；转子抬升部件包括底板、水平移动缸、垂直移动缸和抬升爪。本发明装置可追踪测量时变的旋转偏心，不但适用于一般的单面立式平衡测试机，更适用于无需人工干预、且具有不平衡量自动测试和自动修正功能的全自动平衡修正设备。

Description

用于单面立式平衡测试机的旋转偏心自动测量装置

技术领域

本发明涉及了平衡机的旋转圆心自动测量，尤其是涉及一种用于单面立式平衡测试机的旋转偏心自动测量装置，可用于盘状转子旋转圆心不平衡量的测试。

背景技术

盘状转子，如汽车发动机飞轮、汽车离合器和水泵叶轮等，在生产过程中，由于设计不合理、材质不均匀以及加工装配误差等原因，不可避免地存在着初始不平衡量。带有过大不平衡量的盘状转子运转时，会产生振动和噪声，轻则使所在机器性能退化，重则引起损坏和事故，所以必须对盘状转子进行动平衡处理，使其不平衡量维持在合格的范围内。

大多盘状转子是带有安装中心孔的零部件，要对其进行动平衡处理，一般使用带外撑夹具的立式平衡机，来测试初始不平衡量。但是內撑夹具的几何中心很难做到与平衡机的旋转中心绝对重合，也就是说存在旋转偏心。一般精度较高的外撑夹具的旋转偏心也有0.02mm左右，这就会导致测试误差，所以需要一种方法来测量旋转偏心，并进行后续校正。文献“用于水泵叶轮的全自动平衡修正设备的设计与实现(组合机床与自动化加工技术，2013年第7期，126-128页)”给出了一种行之有效的人工测量方法，但是在实际的执行过程中发现，旋转偏心是时变的，需要每隔一段时间进行一次人工测量，这对机器的操作者提出了较高的要求。另外，对于具有不平衡量自动测试和自动修正功能的全自动平衡修正设备，人工测量变得不合实际。

发明内容

为克服现有旋转偏心测量方法的不足，本发明的目的在于提供了一种用于单面立式平衡测试机的旋转偏心自动测量装置，可自动地进行旋转偏心测量，有效地避免人工干预，实现设备更大限度的自动化。

本发明采用的技术方案是：

本发明包括单面立式平衡测试机，所述的单面立式平衡测试机包括机架、刚性座、伺服电机、主轴座、旋转主轴的输出旋转轴、旋转圆盘和外撑夹具，还包括用于承托被测盘状转子的转子垫环和用于抬移被测盘状转子的两个转子抬升部件，转子垫环安装在被测盘状转子与旋转圆盘之间并套在外撑夹具上。

所述的转子垫环的圆周边沿间隔均布设有多个用于转子抬升部件抬升爪插入的缺口。

所述的两个转子抬升部件结构相同，分别固定安装在机架顶面并位于外撑夹具的两侧。

所述的转子抬升部件包括底板、水平移动缸、垂直移动缸和抬升爪，底板上都固定安装有水平移动缸静件，水平移动缸静件顶面设有水平导轨，水平移动缸动件安装在水平导轨上沿水平导轨移动，水平移动缸动件朝向旋转圆盘的一侧壁固定安装有垂直移动缸静件，垂直移动缸静件侧壁设有垂直导轨，垂直移动缸动件安装在垂直导轨上并沿垂直导轨上下移动，垂直移动缸动件上安装有抬升爪，抬升爪朝向外撑夹具。

本发明具有的有益效果是：

1)本发明公开的测量装置模拟了旋转偏心的人工测量步骤，使测量自动地进行。

2)本发明公开的测量装置可定时追踪测量时变的旋转偏心，确保测量精度。

3)本发明公开的测量装置适用于一般的单面立式平衡测试机，更适用于无需人工干预、且具有不平衡量自动测试和自动修正功能的全自动平衡修正设备。

附图说明

图1是单面立式平衡测试机的爆炸图。

图2是单面立式平衡测试机的外形图。

图3是带缺口的垫环的结构图。

图4是转子抬升部件的爆炸图。

图5是转子抬升部件的外形图。

图6是本发明装置的外形图。

图7是本发明装置工作状态一。

图8是本发明装置工作状态二。

图9是本发明装置工作状态三。

图10是外撑夹具几何中心与旋转中心偏心示意图。

图中：A0、单面立式平衡测试机，A1、旋转主轴，A2、主轴座，A3、压板，A4、板簧，A5、刚性座，A6、输出旋转轴，A7、旋转圆盘，A8、盘状转子，A9、安装中心孔，A10、外撑夹具，A11、从动带轮，A12、电机座，A13、伺服电机，A14、主动带轮，A15、皮带，A16、机架；B0、转子垫环，B1、缺口；C0、转子抬升部件，C1、底板，C2、水平移动缸，C3、垂直移动缸，C4、抬升爪，C5、水平导轨，C6、水平移动缸静件，C7、水平移动缸动件，C8、垂直导轨，C9、垂直移动缸静件，C10、垂直移动缸动件；D1、几何中心，D2、旋转中心，D3、偏心。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明包括单面立式平衡测试机A0，所述的单面立式平衡测试机A0包括机架A16、刚性座A5、伺服电机A13、主轴座A2、旋转主轴A1的输出旋转轴A6、旋转圆盘A7和外撑夹具A10，还包括用于承托被测盘状转子A8的转子垫环B0和用于抬移被测盘状转子A8的两个转子抬升部件C0，转子垫环B0安装在被测盘状转子A8与旋转圆盘A7之间并套在外撑夹具A10上。

本发明的单面立式平衡测试机A0的爆炸图如图1所示，旋转主轴A1固定在主轴座A2上，主轴座A2再通过四块压板A3和两块板簧A4支撑在刚性座A5上，在旋转主轴A1的输出旋转轴A6上端安装有旋转圆盘A7，在旋转圆盘A7的中心，安装有与被测盘状转子A8安装中心孔A9相配合的外撑夹具A10。旋转主轴A1的下端安装有从动带轮A11，由安装在电机座A12上的伺服电机A13，通过主动带轮A14和皮带A15驱动。将刚性座A5和电机座A12固定在机架A16的侧边，就组成了常规的单面立式平衡测试机A0，如图2所示。图2中移除了盘状转子A7。

如图3所示，转子垫环B0的圆周边沿间隔均布设有多个用于转子抬升部件C0抬升爪C4插入的缺口B1。

两个转子抬升部件C0结构相同，分别固定安装在机架A16顶面并位于外撑夹具A10的两侧。

如图4和图5所示，转子抬升部件C0包括底板C1、水平移动缸C2、垂直移动缸C3和抬升爪C4，底板C1上都固定安装有水平移动缸静件C6，水平移动缸静件C6顶面设有水平导轨C5，水平移动缸动件C7安装在水平导轨C5上沿水平导轨C5移动，水平移动缸动件C7朝向旋转圆盘A7的一侧壁固定安装有垂直移动缸静件C9，垂直移动缸静件C9侧壁设有垂直导轨C8，垂直移动缸动件C10安装在垂直导轨C8上并沿垂直导轨C8上下移动，垂直移动缸动件C10上安装有抬升爪C4，抬升爪C4朝向外撑夹具A10。

安装完成的转子抬升部件C0如图5所示。装置中有两套相同的转子抬升部件C0。

本发明中，转子垫环B0安装在单面立式平衡测试机A0的旋转圆盘A7上，以支撑被测试的盘状转子A8。两套转子抬升部件C0安装在单面立式平衡测试机A0的台面上，分布于旋转圆盘A7和垫环B0两侧，总体构成旋转偏心自动测量装置，如图6所示。

由于各种加工和安装误差，外撑夹具A10的几何中心D1，与输出旋转轴A6的旋转中心D2总是存在偏心D3，如图10所示。这样进行不平衡量测试时，偏心D3将引起被测盘状转子A8的整体偏心，使盘状转子A8的整体偏心矢量叠加到测试的不平衡量中，引起测试误差。这个误差可用人工测量，并进行校正。但是当旋转偏心为时变量时，人工测量方法变得十分麻烦。本发明装置可使测量自动进行。

本发明有有三个工作状态，其具体实施工作过程如下：

状态一、两套转子抬升部件C0中的水平移动缸C2和垂直移动缸C3都收缩，使抬升爪C4远离转子垫环B0及盘状转子A8，此时单面立式平衡测试机A0可正常地测试盘状转子A8的不平衡量，如图7所示。

状态二、两只水平移动缸C2的水平移动缸动件C7伸出，带动垂直移动缸整体C3移动，使抬升爪C4插入转子垫环B0的缺口B1，但与转子垫环B0和盘状转子A8都不接触，如图8所示；

状态三、两只垂直移动缸C3的垂直移动缸动件C10伸出，带动抬升爪C4，抬起盘状转子A8，如图9所示。

当单面立式平衡测试机A0安装完毕，确定盘状转子A8上的不平衡量对振动量的影响系数

假定被测试盘状转子A8质量为m，利用所述装置在单面立式平衡测试机A0的控制器的作用下，进行以下步骤，就可自动测量出以来表示的偏心D3。

步骤一、旋转偏心自动测量装置处于状态一，将盘状转子A8放置在安装在单面立式平衡测试机A0中，记此时为0°位置，启动测试一次，记录此时的初始振动量有

${\stackrel{\→}{A}}_0=\stackrel{\→}{a}\·(\stackrel{\→}{U}+m\stackrel{\→}{e})---\left(1\right)$

其中，为影响系数，表示被测试盘状转子A8的不平衡量，表示夹具偏心，m表示被测试盘状转子A8的质量。

步骤二、旋转偏心自动测量装置在控制器的控制下，进入状态二，使抬升爪C4插入转子垫环B0的缺口B1；

步骤三、旋转偏心自动测量装置在控制器的控制下，进入状态三；将盘状转子A8托起；

步骤四、伺服电机A13动作，带动旋转主轴A1上，刚性连接的输出旋转轴A6、旋转圆盘A7、外撑夹具A10和转子垫环B0旋转180°，再次启动测试，记录此时的安装后振动量有

其中，表示夹具偏心，j表示虚部。

步骤五、将式(1)和式(2)相加，并求解得

$\stackrel{\→}{e}=\frac{{\stackrel{\→}{A}}_0+{\stackrel{\→}{A}}_1}{2m\stackrel{\→}{a}}---\left(3\right)$

由公式3测量出了以表示的偏心D3。

这样利用本发明装置，可自动模拟了旋转偏心的人工测量步骤，可定时追踪测量时变的旋转偏心，确保测量精度，技术效果显著。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1. 一种用于单面立式平衡测试机的旋转偏心自动测量装置，包括单面立式平衡测试机（A0），所述的单面立式平衡测试机（A0）包括机架（A16）、刚性座（A5）、伺服电机（A13）、主轴座（A2）、旋转主轴（A1）的输出旋转轴（A6）、旋转圆盘（A7）和外撑夹具（A10），其特征在于：还包括用于承托被测盘状转子（A8）的转子垫环（B0）和用于抬移被测盘状转子（A8）的两个转子抬升部件（C0），转子垫环（B0）安装在被测盘状转子（A8）与旋转圆盘（A7）之间并套在外撑夹具（A10）上，转子抬升部件（C0）安装在机架（A16）顶面。

2. 根据权利要求1所述的一种用于单面立式平衡测试机的旋转偏心自动测量装置，其特征在于：所述的转子垫环（B0）的圆周边沿间隔均布设有多个用于转子抬升部件（C0）抬升爪（C4）插入的缺口（B1）。

3. 根据权利要求1所述的一种用于单面立式平衡测试机的旋转偏心自动测量装置，其特征在于：所述的两个转子抬升部件（C0）结构相同，分别安装位于外撑夹具（A10）的两侧。

4. 根据权利要求1所述的一种用于单面立式平衡测试机的旋转偏心自动测量装置，其特征在于：所述的转子抬升部件（C0）包括底板（C1）、水平移动缸（C2）、垂直移动缸（C3）和抬升爪（C4），底板（C1）上都固定安装有水平移动缸静件（C6），水平移动缸静件（C6）顶面设有水平导轨（C5），水平移动缸动件（C7）安装在水平导轨（C5）上沿水平导轨（C5）移动，水平移动缸动件（C7）朝向旋转圆盘（A7）的一侧壁固定安装有垂直移动缸静件（C9），垂直移动缸静件（C9）侧壁设有垂直导轨（C8），垂直移动缸动件（C10）安装在垂直导轨（C8）上并沿垂直导轨（C8）上下移动，垂直移动缸动件（C10）上安装有抬升爪（C4），抬升爪（C4）朝向外撑夹具（A10）。