CN106644272A - 非轴对称复杂曲面回转件虚拟动平衡机及动平衡设计方法 - Google Patents
非轴对称复杂曲面回转件虚拟动平衡机及动平衡设计方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106644272A CN106644272A CN201710030636.4A CN201710030636A CN106644272A CN 106644272 A CN106644272 A CN 106644272A CN 201710030636 A CN201710030636 A CN 201710030636A CN 106644272 A CN106644272 A CN 106644272A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- axis
- revolving meber
- column
- plane
- phase angle
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M1/00—Testing static or dynamic balance of machines or structures
- G01M1/14—Determining unbalance
- G01M1/16—Determining unbalance by oscillating or rotating the body to be tested
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M1/00—Testing static or dynamic balance of machines or structures
- G01M1/30—Compensating unbalance
- G01M1/32—Compensating unbalance by adding material to the body to be tested, e.g. by correcting-weights
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M1/00—Testing static or dynamic balance of machines or structures
- G01M1/30—Compensating unbalance
- G01M1/34—Compensating unbalance by removing material from the body to be tested, e.g. from the tread of tyres
Abstract
本发明涉及非轴对称复杂曲面回转件的设计领域,公开了一种非轴对称复杂曲面回转件虚拟动平衡机:由机架、弹簧、摆杆、立柱以及马达组成;及动平衡设计方法:通过测量不平衡状态下B点在X轴方向的振幅x1、不平衡量对应的相位角以及A点在X轴方向的振幅x2、不平衡量对应的相位角分别在左右两个平衡平面上减少配重或者增加配重,完成非轴对称复杂曲面回转件的动平衡设计;实现了使用三维设计软件进行动平衡设计,有利于提高产品质量和设计效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种非轴对称复杂曲面回转件虚拟动平衡机及动平衡设计方法,属于机械设计领域。
背景技术
回转零部件是机械系统中最常用、最基本、也是最重要的组成部分,已广泛应用于航空、电力、石油、化工等领域。由于设计时的结构形状以及加工制造过程中同轴度误差、材质不均等造成大小不等的不平衡质量分布,导致回转零部件质心与实际的旋转轴不重合,主惯性轴偏离其相应的旋转轴线,随之产生很大的离心力,致使设备产生较大振动,从而加速机器零部件的磨损,影响设备的工作性能,降低设备的工作精度和使用寿命。动平衡原理应用于回转件的设计、制造中,由加工制造过程中同轴度误差、材质不均等引起的不平衡,通常采用动平衡机实验检测、补偿,而设计时的结构形状所引起的不平衡问题,通过分析计算采用增设配重的方法来解决。
针对单头蜗杆、单头丝杠、单头挤出螺杆、单头输送螺旋等非轴对称复杂曲面回转件,其不平衡质量的大小及相位计算异常复杂,如何解决非轴对称复杂曲面回转件的动不平衡问题,是设计人员一直关注的焦点。文献“SOLIDWORKS Motion在动平衡设计仿真中的应用”中,利用三维设计软件对电机转子结构进行了动平衡仿真并对结构尺寸进行了优化,选取一个平衡平面,通过配重完成了优化设计;但是该电机转子不属于非轴对称复杂曲面回转件,且在一个平衡平面内配重属于利用动平衡原理解决静平衡问题。
发明内容
本发明的目的是要提供一种非轴对称复杂曲面回转件虚拟动平衡机及动平衡设计方法,解决单头蜗杆、单头丝杠、单头挤出螺杆、单头输送螺旋等非轴对称复杂曲面回转件的动平衡设计问题。
为了达到本发明的目的所采取的技术方案如下:
非轴对称复杂曲面回转件虚拟动平衡机,包括:在三维软件中建立的机架(1)、弹簧(2)、摆杆(3)、立柱(4)以及马达(5),摆杆(3)中点与立柱(4)中部垂直固连,立柱(4)的下端与机架(1)转动连接、立柱(4)与机架(1)的水平面垂直,立柱(4)的上端设置一回转副、回转副轴线与摆杆(3)垂直交错,两组完全相同的弹簧(2)各自一端与机架(1)固连、另一端分别垂直安装在摆杆(3)两端点上,摆杆(3)长度为s,弹簧(2)劲度系数为k,两弹簧(2)平行、距离为s,两弹簧(2)和摆杆(3)组成的平面与机架(1)的水平面平行、且与立柱(4)垂直,由弹簧(2)、摆杆(3)以及立柱(4)组成一个绕立柱(4)摆动的弹簧系统,马达(5)设在立柱(4)的回转副上,马达(5)绕回转副轴线转动、转速为ω;右旋直角静坐标系建在机架(1)上,Y轴与回转副轴线重合,Y轴正向与ω矢量方向相同,X轴与摆杆(3)平行,XOY平面与机架(1)的水平面平行,XOY平面为弹簧系统受迫振动平面。
非轴对称复杂曲面回转件动平衡设计方法,包括以下步骤:
1、设定测量基准:
①在三维软件中设计的非轴对称复杂曲面回转件(6),在回转件(6)上适于加、减配重的轴向位置选择距离为d的左平衡平面(8)和右平衡平面(9),两平衡平面与回转件(6)的轴线a垂直并且分别相交于A、B两点;
②任意选择一个轴肩,沿径向设定一标记线(7);
2、平衡右平衡平面:
①回转件(6)在A点与立柱(4)的回转副转动连接,回转件(6)的轴线a与Y轴重合,标记线(7)与X轴重合;
②设定仿真时间和每秒帧数,启动马达(5)驱动回转件(6)绕轴线a转动,产生一个XOY平面受迫振动,待仿真结束,选取一个稳定周期的测量数据,读取B点在X轴方向的最大振幅x1及最大振幅所对应的相位角求得质径积
③在右平衡平面(9)上,增加配重:相位角为质径积为G1;或者减少配重:相位角为质径积为-G1;
3、平衡左平衡平面:
①回转件(6)在B点与立柱(4)的回转副转动连接,回转件(6)的轴线a与Y轴重合,标记线(7)与X轴重合;
②设定仿真时间和每秒帧数,启动马达(5)驱动回转件(6)绕轴线a转动,产生一个XOY平面受迫振动,待仿真结束,选取一个稳定周期的测量数据,读取A点在X轴方向的最大振幅x2及最大振幅所对应的相位角求得质径积
③在左平衡平面(8)上,增加配重:相位角为质径积为G2;或者减少配重:相位角为质径积为-G2;
在三维软件中通过对回转件(6)的左平衡平面(8)与右平衡平面(9)配重,完成了非轴对称复杂曲面回转件的动平衡设计。
本发明的有益效果在于,非轴对称复杂曲面回转件虚拟动平衡机及动平衡方法,针对非轴对称复杂曲面回转件,在虚拟动平衡机上检测两平衡平面内不平衡量的大小及其对应的相位角,对所设计的回转件进行配重平衡,实现了使用三维设计软件进行动平衡设计,有利于提高产品质量和设计效率。
附图说明
图1为非轴对称复杂曲面回转件虚拟动平衡机工作原理图;
图2为右平衡平面不平衡量的相位角标示图;
图3为左平衡平面不平衡量的相位角标示图;
图4为非轴对称复杂曲面回转件虚拟动平衡机结构示意图。
图中:1—机架,2—弹簧,3—摆杆,4—立柱,5—马达,6—回转件,7—标记线,8—左平衡平面,9—右平衡平面。
具体实施方式
下面根据附图对本发明的实施例进行描述。
图4为非轴对称复杂曲面回转件虚拟动平衡机结构示意图,非轴对称复杂曲面回转件虚拟动平衡机,包括:在三维软件中建立的机架(1)、弹簧(2)、摆杆(3)、立柱(4)以及马达(5),摆杆(3)中点与立柱(4)中部垂直固连,立柱(4)的下端与机架(1)转动连接、立柱(4)与机架(1)的水平面垂直,立柱(4)的上端设置一回转副、回转副轴线与摆杆(3)垂直交错,两组完全相同的弹簧(2)各自一端与机架(1)固连、另一端分别垂直安装在摆杆(3)两端点上,摆杆(3)长度为s,弹簧(2)劲度系数为k,两弹簧(2)平行、距离为s,两弹簧(2)和摆杆(3)组成的平面与机架(1)的水平面平行、且与立柱(4)垂直,由弹簧(2)、摆杆(3)以及立柱(4)组成一个绕立柱(4)摆动的弹簧系统,马达(5)设在立柱(4)的回转副上,马达(5)绕回转副轴线转动、转速为ω。
非轴对称复杂曲面回转件(6)以头数z1=1的右旋蜗杆为例,材料为40CrMnMo7,密度7850kg/m3,质量约为6.7kg。
图1为非轴对称复杂曲面回转件虚拟动平衡机工作原理图,右旋直角静坐标系建在机架(1)上,Y轴与回转副轴线重合,Y轴正向与ω矢量方向相同,X轴与摆杆(3)平行,Z轴正向垂直向上,XOY平面与机架(1)的水平面平行;非轴对称复杂曲面回转件在虚拟动平衡机上转动,产生一个XOY平面受迫振动;设置马达转速n=60r/min(ω=6.28rad/s),弹簧劲度系数k=1N/mm,s=270mm。
由以下步骤构成非轴对称复杂曲面回转件动平衡设计方法:
1、设定测量基准:
①在三维软件中设计的非轴对称复杂曲面回转件(6),在回转件(6)上适于加、减配重的轴向位置选择距离为d=126mm的左平衡平面(8)和右平衡平面(9),两平衡平面与回转件(6)的轴线a垂直并且分别相交于A、B两点;
②任意选择一个轴肩,沿径向设定一标记线(7);
2、平衡右平衡平面:
①回转件(6)在A点与立柱(4)的回转副转动连接,回转件(6)的轴线a与Y轴重合,标记线(7)与X轴重合;
②设定仿真时间t=10s(10个周期)和每秒帧数400,启动马达(5)驱动回转件(6)绕轴线a转动,产生一个XOY平面受迫振动,待仿真结束,选取一个稳定周期(9-10s)的测量数据,读取B点在X轴方向的最大振幅x1=0.040073373mm及最大振幅所对应的相位角求得质径积
③在右平衡平面(9)上,增加配重:相位角为104.4°、质径积为2332.9g·mm;或者减少配重:相位角为284.4°,质径积为-2332.9g·mm;增加或者减少配重的相位角(如图2所示)。
3、平衡左平衡平面:
①回转件(6)在B点与立柱(4)的回转副转动连接,回转件(6)的轴线a与Y轴重合,标记线(7)与X轴重合;
②设定仿真时间t=10s(10个周期)和每秒帧数400,启动马达(5)驱动回转件(6)绕轴线a转动,产生一个XOY平面受迫振动,待仿真结束,选取一个稳定周期(9-10s)的测量数据,读取A点在X轴方向的最大振幅x2=0.047885017mm及最大振幅所对应的相位角求得质径积
③在左平衡平面(8)上,增加配重:相位角为261.9°,质径积为2787.6g·mm;或者减少配重:相位角为81.9°,质径积为-2787.6g·mm;增加或者减少配重的相位角(如图3所示)。
在三维软件中通过对回转件(6)的左平衡平面(8)与右平衡平面(9)配重,完成了非轴对称复杂曲面回转件的动平衡设计。
Claims (2)
1.非轴对称复杂曲面回转件虚拟动平衡机,其特征在于,包括:在三维软件中建立的机架、弹簧、摆杆、立柱以及马达,摆杆中点与立柱中部垂直固连,立柱的下端与机架转动连接、立柱与机架的水平面垂直,立柱的上端设置一回转副、回转副轴线与摆杆垂直交错,两组完全相同的弹簧各自一端与机架固连、另一端分别垂直安装在摆杆两端点上,摆杆长度为s,弹簧劲度系数为k,两弹簧平行、距离为s,两弹簧和摆杆组成的平面与机架的水平面平行、且与立柱垂直,由弹簧、摆杆以及立柱组成一个绕立柱摆动的弹簧系统,马达设在立柱的回转副上,马达绕回转副轴线转动、转速为ω。
2.非轴对称复杂曲面回转件动平衡设计方法,其特征是包括以下步骤:
⑴设定测量基准:
①在三维软件中设计非轴对称复杂曲面回转件,在回转件上适于加、减配重的轴向位置选择距离为d的左平衡平面和右平衡平面,两平衡平面与回转件的轴线a垂直并且分别相交于A、B两点;
②任意选择一个轴肩,沿径向设定一标记线;
⑵平衡右平衡平面:
①回转件在A点与立柱的回转副转动连接,回转件的轴线a与Y轴重合,标记线与X轴重合;
②设定仿真时间和每秒帧数,启动马达驱动回转件绕轴线a转动,产生一个XOY平面受迫振动,待仿真结束,选取一个稳定周期的测量数据,读取B点在X轴方向的最大振幅x1及最大振幅所对应的相位角求得质径积
③在右平衡平面上,增加配重:相位角为质径积为G1;或者减少配重:相位角为质径积为-G1;
⑶平衡左平衡平面:
①回转件在B点与立柱的回转副转动连接,回转件的轴线a与Y轴重合,标记线与X轴重合;
②设定仿真时间和每秒帧数,启动马达驱动回转件绕轴线a转动,产生一个XOY平面受迫振动,待仿真结束,选取一个稳定周期的测量数据,读取A点在X轴方向的最大振幅x2及最大振幅所对应的相位角求得质径积
③在左平衡平面上,增加配重:相位角为质径积为G2;或者减少配重:相位角为质径积为-G2。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710030636.4A CN106644272B (zh) | 2017-01-16 | 2017-01-16 | 非轴对称复杂曲面回转件虚拟动平衡机及动平衡设计方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710030636.4A CN106644272B (zh) | 2017-01-16 | 2017-01-16 | 非轴对称复杂曲面回转件虚拟动平衡机及动平衡设计方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106644272A true CN106644272A (zh) | 2017-05-10 |
CN106644272B CN106644272B (zh) | 2018-12-28 |
Family
ID=58840559
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710030636.4A Active CN106644272B (zh) | 2017-01-16 | 2017-01-16 | 非轴对称复杂曲面回转件虚拟动平衡机及动平衡设计方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106644272B (zh) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB509103A (en) * | 1938-10-11 | 1939-07-11 | Armstrong Siddeley Motors Ltd | Improvements relating to measuring the relative movement of two bodies |
RU2225602C2 (ru) * | 2002-04-29 | 2004-03-10 | Акционерное общество открытого типа "Научно-исследовательский технологический институт" (АООТ "НИТИ-ТЕСАР") | Устройство для динамической балансировки изделий |
WO2010091973A1 (de) * | 2009-02-13 | 2010-08-19 | Schenck Rotec Gmbh | Verfahren und vorrichtung zum dynamischen messen der unwucht des rotors einer turbolader-rumpfgruppe |
CN201780188U (zh) * | 2010-05-25 | 2011-03-30 | 基太克国际股份有限公司 | 扇叶动平衡测量机构 |
CN203837874U (zh) * | 2014-04-09 | 2014-09-17 | 丛森 | 一种基于正弦激励响应方法的转动惯量测量装置 |
-
2017
- 2017-01-16 CN CN201710030636.4A patent/CN106644272B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB509103A (en) * | 1938-10-11 | 1939-07-11 | Armstrong Siddeley Motors Ltd | Improvements relating to measuring the relative movement of two bodies |
RU2225602C2 (ru) * | 2002-04-29 | 2004-03-10 | Акционерное общество открытого типа "Научно-исследовательский технологический институт" (АООТ "НИТИ-ТЕСАР") | Устройство для динамической балансировки изделий |
WO2010091973A1 (de) * | 2009-02-13 | 2010-08-19 | Schenck Rotec Gmbh | Verfahren und vorrichtung zum dynamischen messen der unwucht des rotors einer turbolader-rumpfgruppe |
CN201780188U (zh) * | 2010-05-25 | 2011-03-30 | 基太克国际股份有限公司 | 扇叶动平衡测量机构 |
CN203837874U (zh) * | 2014-04-09 | 2014-09-17 | 丛森 | 一种基于正弦激励响应方法的转动惯量测量装置 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
刘超 等: "一种大型弹箭动平衡测量系统及设计", 《山西电子技术》 * |
彭军: "SOLIDWORKS Motion在动平衡设计仿真中的应用", 《智能制造》 * |
樊远: "基于SolidWorks的曲轴动平衡分析", 《现代制造工程》 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106644272B (zh) | 2018-12-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Huang et al. | The application of ball-type balancers for radial vibration reduction of high-speed optic disk drives | |
CN104535262B (zh) | 一种透平机械n+1支撑轴系整机无试重虚拟动平衡法 | |
CN107132048B (zh) | 一种双重非对称轴承转子系统振动特性的测试试验系统 | |
Artyunin et al. | Effect of" crawling" and peculiarities of motion of a rotor with pendular self-balancers | |
CN1204385C (zh) | 柔性转子低速全息动平衡方法 | |
CN105370264B (zh) | 一种推算光杆示功图的方法 | |
CN109211583A (zh) | 一种汽车动力总成主动悬置试验台架 | |
CN107448546A (zh) | 一种v8型柴油机双轴平衡设计方法 | |
CN203191163U (zh) | 电机动平衡测试机 | |
CN109374209A (zh) | 一种转子低速动平衡台及临界转速预测方法 | |
CN106644272A (zh) | 非轴对称复杂曲面回转件虚拟动平衡机及动平衡设计方法 | |
CN103341418B (zh) | 巨型土工离心机吊篮 | |
CN205670072U (zh) | 基于压电陶瓷‑液压的振动‑动态离心复合环境试验装置 | |
CN103148869B (zh) | 一种大过载与线振动复合测试设备 | |
CN103177171A (zh) | 基于解析法的船舶推进轴系纵向强迫振动计算方法 | |
CN103527482B (zh) | 旋转式压缩机 | |
CN108212562A (zh) | 一种三足式离心机 | |
RU2539810C1 (ru) | Способ вертикальной динамической балансировки изделия и устройство для его осуществления | |
Ding et al. | The finite element analysis of vibrating screen | |
CN102072798A (zh) | 一种中速针刺机动平衡的校正方法 | |
CN105181100A (zh) | 一种双气缸复合对重块称重计量装置 | |
CN207321030U (zh) | 一种自平衡电机轴组合结构 | |
Qin et al. | Modal analysis of helical milling unit | |
CN108443408A (zh) | 相邻列对置x型往复压缩机惯性力矩平衡机构 | |
Michalczyk et al. | Methods of determination of maximum amplitudes in the transient resonance of vibratory machines |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |