CN110907094A - 大型臂式回转件静平衡检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及回转件的平衡检测领域，公开了一种大型臂式回转件静平衡检测方法及装置。本发明不直接称量回转件两端的重量差值，而是利用在回转件的两端前后施加配重，将回转体两端的两重量差值通过两端所施加的配重的重量差值体现出来，从而计算出静不平衡量，相对于在大型工装上滚动的静平衡方法，设备简单、操作方便、机动灵活、成本很低，相对于3点称重静平衡方法，平衡精度更高。

Description

大型臂式回转件静平衡检测方法及装置

技术领域

本发明涉及回转件的平衡检测领域，尤其是一种大型臂式回转件静平衡检测方法及装置。

背景技术

大型臂式回转件是指回转直径大于4米的重型、板条型回转件。大型臂式回转件尺寸大、重量大、平衡精度要求很高，故其静平衡的方法一直是困扰机械制造行业的难题，以某型号离心机转臂为例，该转臂为板条型，长6.8米、宽2米、厚度0.65米，重达30吨，要求静平衡品质G6.3。一般静平衡的方法是在转臂中心穿一根支承芯轴，并支架在两条平行的导轨上滚动来检测静不平衡量。这种静平衡方法，静平衡工装尺寸大、结构比较复杂、生产效率不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种操作简单、成本低廉的大型臂式回转件静平衡检测方法。

本发明公开的大型臂式回转件静平衡检测方法，包括如下步骤：

a、在回转件的回转中心处设置中间支承结构支承回转件；

b、在回转件的第一端精确位置施加配重，使回转件的第一端和中间位置受到支承，回转件的第二端与下方结构之间产生间隙；

c、在回转件的第二端精确位置逐步施加配重，使回转件微量转动，直至回转件的第一端与下方结构之间产生间隙，第一端的配重重心与回转件的回转中心之间的距离与第二端的配重重心与回转件的回转中心之间的距离相等，计算回转件的第一端和第二端配重的重量差值；

d、通过重量差值和配重重心至回转中心的距离计算回转件的不平衡量。

优选地，在a步骤中，先在回转件的两端下方设置可调端部支承结构将回转件支承至水平状态，在回转中心处设置中间支承结构，然后降低可调端部支承结构的高度，使中间支承结构回转件。

优选地，在c步骤之后，进行b’和c’步骤：

b’、在回转件的第二端精确位置逐步施加配重，使回转件的第二端和中间位置受到支承，回转件的第一端与下方结构之间产生间隙；

c’、在回转件的第一端精确位置逐步施加配重，使回转件微量转动，直至回转件的第二端与下方结构之间产生间隙，第一端的配重重心与回转件的回转中心之间的距离与第二端的配重重心与回转件的回转中心之间的距离相等，计算回转件的第一端和第二端配重的重量差值；

反复进行b、c步骤和b’、c’步骤，然后进行d步骤，d步骤中，通过所获得的多个配重差值计算出平均静不平衡量。

优选地，在d步骤之后，进行e步骤校验静不平衡量：

在回转件两端的对称位置分别设置重力传感器，通过重力传感器称量出回转件两端的重量差，通过重量差计算出静不平衡量，与d步骤计算出的静不平衡量进行比较，校验两者差值是否在合理范围内。

优选地，在e步骤中，先在回转件的两端设置可调端部支承结构将回转件支承为水平状态，在回转件两端的对称位置分别设置重力传感器并轻微接触，使两重力传感器的读数相同，

然后降低可调端部支承结构的高度，使回转件的两端和可调端部支承结构之间产生间隙，读取两重力传感器的读数，从而计算出回转件两端的重量差。

优选地，b步骤中，回转件的第二端与下方结构之间产生的间隙小于或等于0.2mm。

所述的大型臂式回转件静平衡检测方法的装置，包括机床工作台、中间支承结构和配重，所述中间支承结构对应回转件的回转中心设置于机床工作台中部，所述配重设置于回转件两端的对称位置。

优选地，所述中间支承结构包括定位支承轴和定位连接件，所述定位支承轴水平设置于机床工作台上，所述定位支承轴的轴线与回转件两端之间的平分线位于同一竖直面上，所述定位支承轴通过定位连接件与回转件相连接。

优选地，所述机床工作台对应回转件两端的位置设置有可调端部支承结构，所述可调端部支承结构为可调垫铁，所述回转件对应可调垫铁的位置设置有方箱。

优选地，所述回转件两端的厚度方向和宽度方向上均设置有百分表。

本发明的有益效果是：本发明不直接称量回转件两端的重量差值，而是利用在回转件的两端前后施加配重，将回转体两端的两重量差值通过两端所施加的配重的重量差值体现出来，从而计算出静不平衡量，相对于在大型工装上滚动的静平衡方法，设备简单、操作方便、机动灵活、成本很低，相对于3点称重静平衡方法，平衡精度更高。

附图说明

图1是本发明示意装置布置示意图；

图2是图1的俯视图。

附图标记：定位支承轴1，机床工作台2，可调垫铁3，重力传感器4，百分表5，方箱6，垫板7，压板8，螺栓9，配重10，回转件11。

具体实施方式

下面对本发明进一步说明。

本发明公开的大型臂式回转件静平衡检测方法，包括如下步骤：

a、在回转件的回转中心处设置中间支承结构支承回转件；

b、在回转件的第一端精确位置施加配重10，使回转件的第一端和中间位置受到支承，回转件的第二端与下方结构之间产生间隙；

c、在回转件的第二端精确位置逐步施加配重10，使回转件微量转动，直至回转件的第一端与下方结构之间产生间隙，第一端的配重10重心与回转件的回转中心之间的距离与第二端的配重10重心与回转件的回转中心之间的距离相等，计算回转件的第一端和第二端配重10的重量差值；

d、通过重量差值和配重10重心至回转中心的距离计算回转件的不平衡量。

该大型臂式回转件静平衡检测方法中主要涉及的装置包括机床工作台2、中间支承结构和配重10，所述中间支承结构对应回转件的回转中心设置于机床工作台2中部，所述配重10设置于回转件两端的对称位置。其中，机床工作台2为检测提供了平面度高，能够承受其较大重量的检测区域，若条件允许也可采用其他平台作为检测的承载基础。

中间支承结构的主要作用是在回转件的中间对其进行支撑，其要求承载能力高，且能保证回转件在竖直面上只有转动。如图1和2所示的实施例中，所述中间支承结构包括定位支承轴1和定位连接件，所述定位支承轴1水平设置于机床工作台2上，所述定位支承轴1的轴线与回转件两端之间的平分线位于同一竖直面上，所述定位支承轴1通过定位连接件与回转件相连接。定位支承轴1不但承载能力强，而且其轴线与回转件两端之间的平分线位于同一竖直面上，可以确保回转件在竖直方向上发生转动，而不会在水平方向上发生转动，以避免对于检测产生不利影响。如图所示的定位连接件包括有垫板7、压板8和连接螺栓9，垫板7固定于回转件的两端之间的平分线上，压板8连接于垫板7上，定位支承轴1通过连接螺栓9与压板8相连接。注意定位连接件的设置要保持回转件两端的对称，以尽可能降低检测误差。

在a步骤由中间支承结构支承回转件时，需要保证中间支承结构支撑的平稳，为此作为优选方式，先在回转件的两端下方设置可调端部支承结构将回转件支承至水平状态，在回转中心处设置中间支承结构，然后降低可调端部支承结构的高度，使中间支承结构回转件。如此，由可调端部支承结构支承回转件转换成中间支承结构支承回转件过程中，可以实现平稳过渡，而不会发生大幅震动而影响后续步骤的进行。所述可调端部支承结构可以采用常用的为可调垫铁3，为使可调垫铁3与回转件良好配合，所述回转件对应可调垫铁3的位置设置有方箱6。方箱6的设置也一定要保证其对称性，不能影响回转件两端的平衡度。

b步骤和c步骤，主要是为了获得回转件两端配重10的重量差值，以配重10的重量差值代替回转件两端的重量差来计算不平衡量，在施加配重10时，有两点需要特别注意，其一是配重10的位置一定要保持精确，并且保证两端配重10的重心对称，其二是配重10施加需要轻缓而平稳，使回转件平稳发生偏转。初始状态下，回转件的第二端与下方结构之间产生的间隙不能过大，通常需要小于或等于0.2mm，其中以0.1mm为宜。为便于观察回转件的竖直方向上的转动和水平方向上可能发生的转动，所述回转件两端的厚度方向和宽度方向上均设置有百分表5。

施加配重10有一定的人为操作因素，因此，应该进行多次反复试验，以降低误差，具体方式是在c步骤之后，进行b’和c’步骤：

b’、在回转件的第二端精确位置逐步施加配重10，使回转件的第二端和中间位置受到支承，回转件的第一端与下方结构之间产生间隙；

c’、在回转件的第一端精确位置逐步施加配重10，使回转件微量转动，直至回转件的第二端与下方结构之间产生间隙，第一端的配重10重心与回转件的回转中心之间的距离与第二端的配重10重心与回转件的回转中心之间的距离相等，计算回转件的第一端和第二端配重10的重量差值；

反复进行b、c步骤和b’、c’步骤，然后进行d步骤，d步骤中，通过所获得的多个配重10的重量差值计算出平均静不平衡量。通常需要反复试验3-5次，对于获得的重量差需要进行优选，排除异常值，平均静不平衡量的计算可以先计算各次试验的平均静不平衡量，求其平均值；也可以计算各次试验重量差的平均值，然后再计算平均静不平衡量。

回转件的许用不平衡度eper:

eper＝G×1000/(2πn/60)≈G×1000/(n/10)…………(1)

G--为平衡等级

n--为转速

许用不平衡量Uper：

Uper＝eper×M…………(2)

M--为质量

通过配重10的重量差值计算实测静不平衡量的公式如下：

实测静不平衡量＝G×L…………(3)

G--配重的重量差值

L--配重重心至工件回转中心距离

实测静不平衡量小于许用不平衡量,即产品静平衡合格

在获得实测静不平衡量，为防止大的偶然误差影响测量结果，在d步骤之后，进行e步骤校验静不平衡量：

在回转件两端的对称位置分别设置重力传感器4，通过重力传感器4称量出回转件两端的重量差，通过重量差计算出静不平衡量，与d步骤计算出的静不平衡量进行比较，校验两者差值是否在合理范围内。

其中，重力传感器4优选采用高精度的重力传感器4，为保证测量的稳定，e步骤具体操作时，先在回转件的两端设置可调端部支承结构将回转件支承为水平状态，在回转件两端的对称位置分别设置重力传感器4并轻微接触，使两重力传感器4的读数相同，

然后降低可调端部支承结构的高度，使回转件的两端和可调端部支承结构之间产生间隙，读取两重力传感器4的读数，从而计算出回转件两端的重量差。

虽然采用重力传感器4直接称量的方式测量精度较低，无法直接作为测量结果，但是可以将其作为测量结果的参考值，若两者差值在合理范围内，则表明测量结果无问题，若两者差值明显超出合理范围则可以检查装置和操作步骤重新进行检测。

Claims (10)

1.大型臂式回转件静平衡检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

a、在回转件的回转中心处设置中间支承结构支承回转件；

b、在回转件的第一端精确位置施加配重(10)，使回转件的第一端和中间位置受到支承，回转件的第二端与下方结构之间产生间隙；

c、在回转件的第二端精确位置逐步施加配重(10)，使回转件微量转动，直至回转件的第一端与下方结构之间产生间隙，第一端的配重(10)重心与回转件的回转中心之间的距离与第二端的配重(10)重心与回转件的回转中心之间的距离相等，计算回转件的第一端和第二端配重(10)的重量差值；

d、通过重量差值和配重(10)重心至回转中心的距离计算回转件的不平衡量。

2.如权利要求1所述的大型臂式回转件静平衡检测方法，其特征在于，在a步骤中，先在回转件的两端下方设置可调端部支承结构将回转件支承至水平状态，在回转中心处设置中间支承结构，然后降低可调端部支承结构的高度，使中间支承结构回转件。

3.如权利要求1所述的大型臂式回转件静平衡检测方法，其特征在于，在c步骤之后，进行b’和c’步骤：

b’、在回转件的第二端精确位置逐步施加配重(10)，使回转件的第二端和中间位置受到支承，回转件的第一端与下方结构之间产生间隙；

c’、在回转件的第一端精确位置逐步施加配重(10)，使回转件微量转动，直至回转件的第二端与下方结构之间产生间隙，第一端的配重(10)重心与回转件的回转中心之间的距离与第二端的配重(10)重心与回转件的回转中心之间的距离相等，计算回转件的第一端和第二端配重(10)的重量差值；

反复进行b、c步骤和b’、c’步骤，然后进行d步骤，d步骤中，通过所获得的多个重量差值计算出平均静不平衡量。

4.如权利要求1所述的大型臂式回转件静平衡检测方法，其特征在于，在d步骤之后，进行e步骤校验静不平衡量：

在回转件两端的对称位置分别设置重力传感器(4)，通过重力传感器(4)称量出回转件两端的重量差，通过重量差计算出静不平衡量，与d步骤计算出的静不平衡量进行比较，校验两者差值是否在合理范围内。

5.如权利要求4所述的大型臂式回转件静平衡检测方法，其特征在于，在e步骤中，先在回转件的两端设置可调端部支承结构将回转件支承为水平状态，在回转件两端的对称位置分别设置重力传感器(4)并轻微接触，使两重力传感器(4)的读数相同，

然后降低可调端部支承结构的高度，使回转件的两端和可调端部支承结构之间产生间隙，读取两重力传感器(4)的读数，从而计算出回转件两端的重量差。

6.如权利要求1所述的大型臂式回转件静平衡检测方法，其特征在于，b步骤中，回转件的第二端与下方结构之间产生的间隙小于或等于0.2mm。

7.用于权利要求1-6任一项所述的大型臂式回转件静平衡检测方法的装置，其特征在于，包括机床工作台(2)、中间支承结构和配重(10)，所述中间支承结构对应回转件的回转中心设置于机床工作台(2)中部，所述配重(10)设置于回转件两端的对称位置。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述中间支承结构包括定位支承轴(1)和定位连接件，所述定位支承轴(1)水平设置于机床工作台(2)上，所述定位支承轴(1)的轴线与回转件两端之间的平分线位于同一竖直面上，所述定位支承轴(1)通过定位连接件与回转件相连接。

9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述机床工作台(2)对应回转件两端的位置设置有可调端部支承结构，所述可调端部支承结构为可调垫铁(3)，所述回转件对应可调垫铁(3)的位置设置有方箱(6)。

10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述回转件两端的厚度方向和宽度方向上均设置有百分表(5)。

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