CN105004482A - 一种电磁控制磁流变液动平衡方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁控制磁流变液动平衡方法，通过对电流的调节，改变电磁铁产生的磁感应强度。在没有外加磁场作用时，盛装于电磁控制磁流变液动平衡头结构中的磁流变液处于稳定状态；产生可控磁场后，磁流变液发生形变及位移，磁流变液的质量分布发生变化。以磁流变液质量分布的变化作为补偿质量，实现对旋转机械的在线动平衡，该电磁控制磁流变液动平衡方法，可在旋转机械上实现动态不停机情况下的平衡活动，降低机械振动。

Description

一种电磁控制磁流变液动平衡方法

技术领域

本发明属于旋转机械转子动平衡领域，具体涉及一种在线动平衡的方法——一种电磁控制磁流变液动平衡方法。该发明所涉及的在线动平衡方法可通过调节电流大小改变磁流变液质量分布最终实现转子不停车动态平衡，解决回转体在运行过程中因不平衡导致的振动问题。

背景技术

动平衡技术作为一项旋转机械的关键和基础性的技术，一直受到工业界和学术界的密切关注和重视。大量的统计数据表明转子的不平衡通常是引起旋转机械振动的主要原因。不平衡会引起转子的挠曲和内应力变化，是机器的振动加剧，降低机器的工作效率，严重时还会引起各种事故；不平衡不仅是旋转机械主要的激振源，而且也是许多种自激振动的诱发因素。一旦平衡状况得以改善，其他一些故障现象也将随之缓解甚至消失。所以动平衡技术的发展与完善，对旋转机械设备正常运转有着重要意义。

转子平衡从形式上主要分为两个方面：一是离线平衡，即利用设备，主要指动平衡机队转子进行平衡测试与校正；一是现场平衡，主要应用于拆卸困难、运输不便的现场工况平衡。在线动平衡时现场平衡中的一种，通过实时测量回转机械的振动，根据测量的振动确定不平衡量大小和相角位置，并且通过实时添加补偿质量的方式，来取代停机后手动添加补偿质量的方式实现在线动平衡。

采用混合式在线动平衡的方式，既不增加质量也不减少质量而是采用通过改变其质量分布的方式达到质量中心与旋转中心的逐渐重合，从而减弱或消除不平衡量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电磁控制磁流变液动平衡方法，解决了以往机械式动平衡方法存在设计复杂，不利于制造安装的缺陷或不足。本发明采用电磁控制磁流变液，使之在无相对运动的磁场作用下产生位移的方式，对旋转机械的不平衡量进行补偿，从而达到平衡的效果。

本发明的技术方案是这样实现的：

1)本电磁控制磁流变液动平衡方法平衡补偿质量来源于磁流变液在磁场作用下位移产生的质量分布变化。

2)本电磁控制磁流变液动平衡方法用来盛装磁流变液的腔体内部为周向联通结构，在磁场作用下磁流变液可在腔体内部沿着周向运动，腔体随同待平衡工件无相对运动，通过电磁铁的磁场作用改变磁流变液在腔体内部沿周向的质量分布。

3)本电磁控制磁流变液动平衡方法对磁流变液产生作用的磁场与盛装磁流变液的腔体结构保持相对静止，同步运动。

本发明与现有动平衡方法相比，具有以下创新性：

1.补偿质量采用磁流变液，一种可在磁场作用下可发生位移的稳定可控流体；

2.采用腔体对磁流变液进行盛装；

3.磁场与磁流变液盛装结构保持相对静止，在线动平衡时，磁场随待平衡工件同步运动。

附图说明

图1电磁控制磁流变液动平衡方法框图；

1.直流电源；2.电磁铁；3.磁流变液；4.待平衡工件

图2一种电磁控制磁流变液动平衡头结构分解图；

1为平衡头主体盘；2为电磁铁；3为端面盖板；4为导电滑环；5为测试或平衡用固定接口；6为封闭用螺孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的验证步骤做进一步详细描述：

如图1所示，采用电流调节，实现对电磁铁产生的磁感应强度进行控制，在没有外加磁场作用时，承装于设计的验证试件中磁流变液处于稳定状态，在产生的可控磁场，磁流变液会发生形变及位移，位移后，磁流变液的质量分布发生变化，通过控制磁流变液质量分布的变化作为补偿质量，从而实现对旋转机械的在线动平衡。

如图2所示，包括平衡头主体盘1，用以承装磁流变液同时插装三个电磁铁2，上端的轴用于安装导电滑环4，外边缘的螺孔6配合端面盖板3用于密封通槽的作用，平衡头主体盘下部为测试用固定接口5，将本验证试件结构与平衡机相固定，用以定量测定本发明的平衡能力。平衡头主体盘1中有360度通槽用于承装磁流变液，同时，以120度夹角开出三个矩形槽用于插入电磁铁2。

在电磁控制磁流变液动平衡头结构中，平衡头主体盘1的环形通槽中承装磁流变液，将电磁铁2插入位于平衡头主体盘1环形通槽的三个矩形槽中，将端面盖板3与平衡头主体盘1通过螺孔6进行封闭，电磁铁导线通过套装在平衡头主体盘1中心上部轴的导电滑环4接于直流电源，将平衡头整体通过平衡头主体盘中心下部的螺孔5与测试用平衡机固定连接。

该发明用于旋转机械在线动平衡，本方法通过对电流的调节，实现对电磁铁产生的磁感应强度进行控制，处于稳态的磁流变液在磁场的作用下会产生形变及位移，位移后，磁流变液的质量分布将发生变化，通过控制磁流变液质量分布的变化实现对旋转机械的在线动平衡。

本发明的方法验证是这样实现的：

1)将电磁控制磁流变液动平衡头结构的平衡头主体盘(1)通过中心下部螺孔(5)固定连接在用于验证测试的动平衡机上；

2)将导电滑环(4)套装在电磁控制磁流变液动平衡头结构的平衡头主体盘(1)中心上部轴上，导电滑环(4)的导线与可控直流电源连接；

3)将电磁铁(2)分别安插入电磁控制磁流变液动平衡头结构的平衡头主体盘(1)环形通槽内的三个矩形槽中，同时将电磁铁(2)的线圈同导电滑环(4)连接；

4)将磁流变液注入电磁控制磁流变液动平衡头结构平衡头主体盘(1)的环形通槽内，同时将端面盖板(3)与平衡头主体盘(1)进行封闭固定；

5)启动动平衡机，设定转速值400r/min进行测试；

6)在0A—1A的范围间调节直流电源电流，磁流变液在平衡头结构中受到变化的磁场作用，发生位移，产生0g—160g质量的偏移变化，将这种质量的偏移变化作为补偿质量，进行在线动平衡。

对本发明进行实验验证，采用可在0至2A范围内进行调节的直流电源进行供电，采用CH-HALL型号为Model 1600的特斯拉计对产生的磁场进行测量，通过德国SCHENCK型号为HV2-30立式硬支承动平衡机其内置传感器和计算机，可以实时显示不平衡的变化情况。在实验验证时，将本方法通过上述流程进行连接，启动平衡机，将转速设定为400r/min,同时打开直流电源.表1显示了采用特斯拉计对电磁铁磁感应强度变化的记录情况，表2显示了改变电流，磁流变液补偿质量的改变情况。

下表1提供了本发明验证时，逐渐改提高供电电流大小后，磁场的变化的情况：

序号	电流大小(A)	磁感应强度(mT)
			1	0.00	0
2	0.15	8.2
			3	0.20	12.7
4	0.25	16.3
			5	0.30	19.9
6	0.35	23.2
			7	0.40	27.9
8	0.45	35.1
			9	0.50	41.2
10	0.55	49.5
			11	0.60	58.3
12	0.65	67.1
			13	0.70	79.5
14	0.75	87.8
			15	0.80	99.2
16	0.85	104.5
			17	0.90	128.7
18	0.95	138.6
			19	1.00	152.1

表1

表2提供了本方法实验验证时，不平衡量的变化情况

序号	电流大小(A)	不平衡位置角度(度)	不平衡质量(g)
				1	0.00	25	50.1
2	0.15	24	50.6
				3	0.20	23	51.2
4	0.25	26	51.4
				5	0.30	24	52.3
6	0.35	25	52.7
				7	0.40	24	53.1
8	0.45	26	53.9
				9	0.50	26	54.6
10	0.55	27	55.4
				11	0.60	24	56.3
12	0.65	23	57.4
				13	0.70	25	58.9
14	0.75	21	59.7
				15	0.80	26	61.2
16	0.85	25	63.4
				17	0.90	24	65.1
18	0.95	26	67.6
				19	1.00	25	69.5

表2

表1说明：通过不断提高电流的大小可以控制电磁铁产生的稳定可控的磁场，磁感应强度越大，所能对磁流变液形变及位移的作用效果越大。在表2中，初始0A时，在电磁控制磁流变液动平衡头结构基准位置25度附近的不平衡量为方法验证试件原始不平衡量，通过提高电流，可以发现：不平衡量发生明显改变并显著提高，说明此方法可以有效地改变磁流变液的质量分布从而产生补偿质量用以校正旋转机械的不平衡。

以上内容是结合具体的一种满足本发明权利要求的结构实施方式对本发明所作的进一步详尽说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (1)

1.一种电磁控制磁流变液动平衡方法，其特征在于：

1)磁流变液在磁场作用下产生的质量分布变化作为平衡补偿质量；

2)在磁场作用下磁流变液可在腔体内部沿着周向运动，用来盛装磁流变液的腔体内部为周向联通结构，腔体随同待平衡工件无相对运动，通过电磁铁的磁场作用改变磁流变液在腔体内部沿周向的质量分布；

3)对磁流变液产生作用的磁场与盛装磁流变液的腔体结构保持相对静止，同步运动。