CN106768643B - 一种旋转机械动平衡快速配重调整装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转机械动平衡快速配重调整装置，包括平衡盘和至少一对安装于平衡盘上的配重调整部件，所述的配重调整部件沿平衡盘盘面的半径方向等间距分布安装。本发明的技术效果在于，通过传统动平衡算法得到配重质量、位置、角度后，无需在现场临时加工配重块，无需对配重块进行焊接等操作，大幅度节省现场动平衡时间；对于配重位置安装有气缸或轴套的现场动平衡，只需要在设计时预留调整孔，通过调整孔采用专用扳手可以方便快速对本发明的配重调整装置进行调整，大大减小现场工作量；由于配重块位置调整通过丝杆装置进行，所以能很精确地对重块位置进行调整，提高了动平衡精度；本发明的配重调整算法简单易懂，方便现场人员进行调整计算。

Description

一种旋转机械动平衡快速配重调整装置及方法

技术领域

本发明涉及一种配重快速调整装置，特别涉及一种旋转机械动平衡快速配重调整装置及方法。

背景技术

当旋转机械转子重心与回转中心不重合时，在旋转状态下会产生不平衡力，在不平衡力的作用下，转子会产生振动。高转速下，即使数值很小的质量偏心，也会产生很大的离心力，造成较大的振动。不平衡是旋转机械常见的故障原因，约占故障总数的75％以上。引起转子不平衡的因素很多，如转子结构不对称、原材料缺陷、制造安装误差及热变形等。可以说，动平衡工作贯穿旋转机械制造、安装和运行的整个阶段，是旋转机械故障治理的重要手段。

动平衡试验是通过在转子适当部位上加重或去重的方式，调整转子质心位置，使不平衡力减小到能够满足机组稳定运行为止。现场动平衡配重的传统方法是在被平衡旋转部件预设的配重槽内添加配重块或者直接焊接切割好的配重块。这种配重方式需要待旋转部件完全静止后，揭开罩壳或作业人员进入到罩壳内进行配重操作，操作流程比较繁琐复杂，且对作业环境要求较高，往往需要满足一定的温度要求或需对罩壳内气体进行检测以满足作业人员进入要求，容易带来安全隐患。现场动平衡试验往往需要通过一次试加重并开机测试后，视动平衡效果再进行多次配重调整，调整过程需要反复拆装罩壳或等待罩壳内条件适宜作业人员进入才能顺利进行，这就造成整个试验过程周期长，现场作业人员工作量大，现场安全措施繁琐等弊端。如果能设计一种动平衡配重快速调整装置，在进行动平衡配重时无需对旋转设备罩壳进行拆装，动平衡调整时能对配重块位置、角度进行快速方便地调整，无疑能大大减小现场动平衡试验的难度，提高工作效率，增大试验的安全性。

发明内容

本发明提出一种在旋转机械中采用的动平衡配重快速调整装置，该装置在平衡圆盘0°、90°、180°、270°四个互为垂直的方向上各设置一个能方便调整径向位置的配重块，动平衡试验时，通过离心力等效原则来对4个配重块位置进行组合，最终得到动平衡试验需要的配重重量及角度，达到动平衡试验的目的。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案是，

一种旋转机械动平衡快速配重调整装置，包括平衡盘和两对安装于平衡盘上的配重调整部件，所述的配重调整部件沿平衡盘盘面的半径方向等间距分布安装；

配重调整部件包括固定件、调整件和配重块，所述的固定件将调整件安装固定在平衡盘的盘面上，所述的配重块安装在调整件上，调整件使配重块沿平衡盘的半径移动。

所述的一种旋转机械动平衡快速配重调整装置，所述的平衡盘的圆心位置设有用于将整个装置安装到待调整动平衡部件上的安装孔。

所述的一种旋转机械动平衡快速配重调整装置，所述的固定件包括内轴承座和外轴承座，所述的内轴承座包括内轴承基座和滚珠轴承，所述的内轴承基座上设有用于安装滚珠轴承的安装孔，所述的滚珠轴承固定于安装孔内，内轴承座固定于靠近平衡盘的圆心处，所述的外轴承座包括外轴承基座和滚珠轴承，所述的外轴承基座上设有用于安装滚珠轴承的安装孔，所述的滚珠轴承固定于安装孔内，外轴承座固定于靠近平衡盘的边缘处并与相应的内轴承座处于平衡盘的同一条半径上；

所述的调整件为丝杆，所述的丝杆两端分别套装于内轴承座和外轴承座的滚珠轴承内；

所述的配重块上设有与丝杆相匹配的螺孔并旋入丝杆上，配重块下端设有突起，平衡盘沿半径方向开有凹槽，配重块的突起卡入至凹槽中。

所述的一种旋转机械动平衡快速配重调整装置，所述的内轴承座、外轴承座和配重块下端均设有形状相同的突起，突起为梯形，平衡盘上的凹槽为与突起相匹配的燕尾槽。

所述的一种旋转机械动平衡快速配重调整装置，所述的丝杆两端设有光杆结构，光杆部分的直径小于丝杆部分的直径且与滚珠轴承的直径相匹配。

所述的一种旋转机械动平衡快速配重调整装置，所述的外轴承座的外侧环绕滚珠轴承的表面上设有标明角度的圆形刻度盘，所述的丝杆连接外轴承座的一端伸出至外轴承座外侧之外，且沿直径方向设有一个突出至丝杆侧壁之外的指针以指向圆形刻度盘上的刻度。

所述的一种旋转机械动平衡快速配重调整装置，所述的丝杆接外轴承座的一端在轴线方向上设有内六角孔。一种旋转机械动平衡快速配重调整方法，采用所述的装置，计算配重效果包括以下步骤：

以第1组配重调整部件对应平衡盘圆周方向的角度为0，距平衡盘中心位置距离为R₁；第2、3、4组对应的角度分别为90°、180°、270°，距平衡盘中心位置距离分别为R₂、R₃、R₄，第1组和第3组合力为第2组和第4组合力为平衡盘旋转角速度为ω，则得到4个配重块离心力的合力即：

其中m为配重块的重量；

遵循离心力等效原则，即

即

即得到，

本发明的技术效果在于，通过传统动平衡算法得到配重质量、位置、角度后，无需在现场临时加工配重块，无需对配重块进行焊接等操作，大幅度节省现场动平衡时间；对于配重位置安装有气缸或轴套的现场动平衡，无需进行揭缸或揭瓦操作，只需要在设计时预留调整孔，通过调整孔采用专用扳手可以方便快速对本发明的配重调整装置进行调整，大大减小现场工作量；由于配重块位置调整通过丝杆装置进行，所以能很精确地对重块位置进行调整，提高了动平衡精度；本发明的配重调整算法简单易懂，方便现场人员进行调整计算。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为动平衡配重调整装置原理图；

图2为动平衡配重调整装置整体示意图；

图3为动平衡配重调整装置平衡盘示意图；

图4为动平衡配重调整装置内轴承座示意图；

图5为动平衡配重调整装置丝杆示意图；

图6为动平衡配重调整装置配重块示意图；

图7为动平衡配重调整装置外轴承座示意图。

图中，1为平衡盘，2为配重调整部件，3为外轴承座，4为内轴承座，5为丝杆，6为配重块，7为内轴承基座，8为滚珠轴承，9为外轴承基座，10为指针。

具体实施方式

参见图1-图7，本实施例安装于旋转机械转轴上。在本实施例中：

所述的动平衡快速配重调整装置包括：1个带4个燕尾槽的平衡盘，如图2和图3所示，以及4组安装于平衡盘上的配重调整部件。

所述的4组配重调整部件两两互为垂直地安装在平衡盘燕尾槽内，通过螺栓与平衡盘进行固定。

所述的配重调整部件由内轴承座、丝杆、配重块和外轴承座组成。

所述的内轴承座如图4所示，由内轴承基座和1个滚珠轴承装配组成。所述的内轴承基座有梯形底部，方便与平衡盘上燕尾槽进行装配。

所述的丝杆如图5所示，丝杆中部为外螺纹结构，丝杆两头为光杆结构，并与中部螺纹结构形成阶梯状，方便与外轴承座和内轴承座进行联接；丝杆与外轴承座相联接侧端部设有内六角孔，可以通过外六角扳手对丝杆进行旋转；丝杆与外轴承座相联接侧还设有指针，对丝杆进行操作时，可以通过指针指示确定旋转圈数及角度。

所述的配重块如图6所示，配重块带梯形底部，方便与平衡盘上燕尾槽进行装配；配重块中间设有与丝杆配套的内丝孔，当丝杆旋转时，配重块可以沿平衡盘燕尾槽方向进行平移调整。

所述的外轴承座如图7所示，其中左边为外轴承座的内侧视图，右边为外轴承座的外侧视图。由外轴承基座和1个滚珠轴承装配组成。所述的外轴承基座带梯形底部，方便与平衡盘上燕尾槽进行装配；外轴承座外侧设有标明角度的圆形刻度盘，与丝杆上指针配合确定旋转圈数和角度。

本实施例在平衡盘0°、90°、180°、270°四个互为垂直的方向上各设置一个能方便调整径向位置的配重块，动平衡试验时，通过离心力等效原则来对4个配重块位置进行组合，最终得到动平衡试验需要的配重重量及角度，达到动平衡试验的目的。其中所采用的配重调整原理为离心力等效原则，具体分析如下：

假设4组互为垂直的配重调整装置预先安装的质量块质量都为m，如附图1所示，第1组对应轴系圆周方向的角度为0，距圆盘中心位置距离为R₁；第2、3、4组对应的角度分别为90°、180°、270°，距圆盘中心位置距离分别为R₂、R₃、R₄。第1组和第3组合力为第2组和第4组合力为若圆盘旋转角速度为ω，则可以得到4个配重块离心力的合力用公式表示如下：

在进行现场动平衡时，通过传统动平衡计算一般会确定需要配重的重块质量M，配重位置R₀及配重的角度θ。如果采用本发明的配重调整装置达到同样的配重效果，只需要遵循离心力等效原则，使得

即

可以得到，

式(4)右边为已知项，左边是与4个配重调整装置重块位置的函数，只需要灵活调整4个重块的位置，按照上面的公式就可以得到需要的配重效果，达到动平衡的目的。

本实施例通过传统动平衡算法得到动平衡配重调整装置安装位置需要配重的重块质量M、半径R₀及角度θ，通过离心力等效原则就可以计算出某一象限两组调整装置需要旋进或旋出的角度，达到理想的动平衡效果，如果需要调整，只需要改变某一象限两丝杆旋进或旋出的角度就可以很快地对配重进行调整。

Claims (6)

1.一种旋转机械动平衡快速配重调整装置，其特征在于，包括平衡盘和两对安装于平衡盘上的配重调整部件，所述的配重调整部件沿平衡盘盘面的半径方向等间距分布安装；

配重调整部件包括固定件、调整件和配重块，所述的固定件将调整件安装固定在平衡盘的盘面上，所述的配重块安装在调整件上，调整件使配重块沿平衡盘的半径移动；

所述的固定件包括内轴承座和外轴承座，所述的内轴承座包括内轴承基座和滚珠轴承，所述的内轴承基座上设有用于安装滚珠轴承的安装孔，所述的滚珠轴承固定于安装孔内，内轴承座固定于靠近平衡盘的圆心处，所述的外轴承座包括外轴承基座和滚珠轴承，所述的外轴承基座上设有用于安装滚珠轴承的安装孔，所述的滚珠轴承固定于安装孔内，外轴承座固定于靠近平衡盘的边缘处并与相应的内轴承座处于平衡盘的同一条半径上；

所述的调整件为丝杆，所述的丝杆两端分别套装于内轴承座和外轴承座的滚珠轴承内；

所述的配重块上设有与丝杆相匹配的螺孔并旋入丝杆上，配重块下端设有突起，平衡盘沿半径方向开有凹槽，配重块的突起卡入至凹槽中；

所述的外轴承座的外侧环绕滚珠轴承的表面上设有标明角度的圆形刻度盘，所述的丝杆连接外轴承座的一端伸出至外轴承座外侧之外，且沿直径方向设有一个突出至丝杆侧壁之外的指针以指向圆形刻度盘上的刻度。

2.根据权利要求1所述的一种旋转机械动平衡快速配重调整装置，其特征在于，所述的平衡盘的圆心位置设有用于将整个装置安装到待调整动平衡部件上的安装孔。

3.根据权利要求1所述的一种旋转机械动平衡快速配重调整装置，其特征在于，所述的内轴承座、外轴承座和配重块下端均设有形状相同的突起，突起为梯形，平衡盘上的凹槽为与突起相匹配的燕尾槽。

4.根据权利要求1所述的一种旋转机械动平衡快速配重调整装置，其特征在于，所述的丝杆两端设有光杆结构，光杆部分的直径小于丝杆部分的直径且与滚珠轴承的直径相匹配。

5.根据权利要求1所述的一种旋转机械动平衡快速配重调整装置，其特征在于，所述的丝杆接外轴承座的一端在轴线方向上设有内六角孔。

6.一种旋转机械动平衡快速配重调整方法，其特征在于，采用如权利要求1-5所述的装置，计算配重效果包括以下步骤：

以第1组配重调整部件对应平衡盘圆周方向的角度为0，距平衡盘中心位置距离为R₁；第2、3、4组对应的角度分别为90°、180°、270°，距平衡盘中心位置距离分别为R₂、R₃、R₄，第1组和第3组合力为第2组和第4组合力为平衡盘旋转角速度为ω，则得到4个配重块离心力的合力即：

其中m为配重块的重量；

遵循离心力等效原则，即

即

即得到，