CN112128314A - 一种注液式转子动平衡头结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种注液式转子动平衡头结构，包括底盘、端盖和密封阀。底盘开设有轴孔、若干通孔和若干储液腔，各个储液腔均匀分布在轴孔外周。端盖开设有轴孔、若干通孔和若干环形斜槽，各环形斜槽底部设有与对应储液腔相连通的进液孔，储液腔通过密封阀和端盖上的进液孔与外界相连通，端盖固定在底盘的侧面，密封阀固定在端盖的侧面。本发明设计的密封阀，在转子工作达到一定速度时受离心力作用而打开，平衡液通过环形斜槽、进液孔和密封阀进入储液腔内，实现平衡能力，而在较低转速或者停机情况下，密封阀关闭，平衡液无法溢流出储液腔，保持平衡精度。

Description

一种注液式转子动平衡头结构
技术领域
本发明属于动平衡领域，设计一种注液式转子动平衡头结构。
背景技术
随着社会进步科技发展，机械加工中精密和超精密加工在多个领域有着广泛的应用，磨削是一种提高加工材料精度和质量的重要手段，在精密和超精密加工中起到重要作用。近年来各发达国家、制造大国不断投入大量人才、资源和资金，用以研究磨削技术。砂轮可视为一种转子，是磨削加工中的重要加工部件，其不平衡产生的振动直接影响了加工材料的精度和质量，并且影响自身的效率和寿命。在砂轮工作过程中由于自身的磨损和吸附冷却液不均匀会不断产生新的不平衡量，传统的静平衡方法受到限制。因此研究砂轮动平衡技术在精密和超精密加工以及磨削自动化的发展中十分重要。
目前，液体式自动平衡装置在市场上得到了广泛的应用。液体式平衡装置平衡精度高，平衡能力强，平衡方式多样化，用水做平衡介质不污染环境。但是，液体式自动平衡系统也存在缺点，释放液体式砂轮平衡头结构较为复杂，而注液式砂轮平衡头的平衡腔是开放的，在转速较低或停机时，会使得平衡液流出储液腔，引入新的不平衡量，因此，在每次开机时都需要重新平衡，不仅麻烦而且精度保持性较低。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种注液式转子动平衡头结构，本发明设计的密封阀，在转子工作达到一定速度时受离心力作用而打开，平衡液通过环形斜槽、进液孔和密封阀进入储液腔内，实现平衡能力，而在较低转速或者停机情况下，密封阀关闭，平衡液无法溢流出储液腔，保持平衡精度。
为达到上述目的，本发明所述的注液式转子动平衡头结构包括底盘、端盖和密封阀，底盘开设有轴孔、若干通孔和若干储液腔，各个储液腔均匀分布在轴孔外周，端盖开设有若干环形斜槽、若干通孔和若干与对应储液腔相连通的排液孔，各环形斜槽底部设有与对应储液腔相连通的进液孔，储液腔通过固定在端盖后侧面的密封阀与外界相连通，端盖固定于底盘的侧面，密封阀固定在端盖的侧面。
所述密封阀包括下外框、紧固螺钉、上外框、离心块、弹簧、开槽螺钉、橡胶垫，下外框设有进液交叉孔，上外框设有两个出液通孔，上外框和下外框之间由紧固螺钉连接构成密封阀的整个外框，在整个外框上设有螺纹孔，外框内设有离心块，上外框和离心块由开槽螺钉和弹簧相连接，离心块和密封阀整个外框之间存在一定的间隙，在离心块下面设有橡胶垫。
环形斜槽的数量、通孔的数量、进液孔的数量、密封阀的数量、排液孔的数量和储液腔的数量均为4个。
环形斜槽与端盖侧面的有一定角度α。
排液孔位于端盖侧面，并设有内螺纹，由排液孔螺钉封闭。
密封阀在转子工作达到一定速度时受离心力作用而打开，平衡液通过环形斜槽、进液孔和密封阀进入储液腔内，实现平衡能力，而在较低转速或者停机情况下，密封阀关闭，平衡液无法溢流出储液腔，保持平衡精度。
在对转子的平衡过程为：通过传感器获得转子振动信号，根据所述振动信号分析计算转子不平衡量的大小和相位，根据所述不平衡量的相位计算得出为使转子平衡，需要向对应的储液腔注射平衡液，根据所述不平衡量的大小计算得出为使转子平衡，各储液腔内所需平衡液的量，在转子工作过程中，由离心力的作用使环形斜槽内平衡液通过进液孔和密封阀不断进入储液腔，实现转子动平衡，当储液腔注满平衡液时，只需松动排液孔螺钉，放出储液腔的平衡液，即可重新进行平衡。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的注液式转子动平衡头结构在工作时，只需通过喷头将平衡液注射进环形斜槽内，密封阀在达到一定转速的情况下被打开，平衡液从环形斜槽进入进液孔，经过密封阀进入到储液腔内，在使用时，只需控制进入到各储液腔内平衡液的量就可以实现转子的在线动平衡，当储液腔注满平衡液时，只需松动螺钉，放出平衡液即可，实现自动化、高效率、高精度，操作方便简单，并具有良好的精度保持性。
进一步，在平衡过程中，本发明设计的密封阀提高平衡头平衡精度的保持性，用密封阀将平衡腔封闭，由密封阀控制平衡腔的工作状态。在转速较低或停机时，由于离心块所受离心力小于弹簧的弹力，密封阀处于关闭状态，可密封储液腔，防止平衡液向外溢流。工作时，因平衡头转速较高，离心块所受离心力大于弹簧的弹力，密封阀处于开启状态，允许平衡液进入储液腔对不平衡量进行平衡。
进一步，在平衡过程中，本发明在端盖的侧面设置排液孔，排液孔的内壁上设有内螺纹，由排液孔螺钉封闭，能够有效避免因螺钉松动、离心力过大等原因造成的甩出螺钉和平衡液的事故，安全性高。
进一步，在平衡过程中，本发明在端盖的侧面设置的环形斜槽，与端盖侧面的角度有一定角度α，能够保证平衡头在转动过程中，平衡液受离心力作用能够有效的从进液孔经过密封阀进入到储液腔内，防止平衡液外溅。
附图说明
图1为本发明的平衡头结构示意图。
图2为本发明的密封阀的结构示意图。
图3为本发明的平衡头的局部结构示意图。
其中，1—端盖、2—通孔、3—紧固螺钉、4—轴孔、5—环形斜槽、6—进液孔、7—密封阀、8—底盘、9—储液腔、10—排液孔螺钉、11—紧固螺钉、12—下外框、13—紧固螺钉、14—橡胶垫、15—上外框、16—离心块、17弹簧、18—出液通孔、19—螺纹孔、20—开槽螺钉、21—进液交叉孔、22—紧固螺钉。
具体实施方案
下面结合附图以及具体实施方案对本发明做进一步详细描述：
本发明所述的一种注液式转子动平衡头结构，包括底盘8、端盖1和密封阀7，底盘8开设有轴孔4、若干通孔2和若干储液腔9，各个储液腔9均匀分布在轴孔4外周，端盖1开设有轴孔4、若干通孔2、若干排液孔和若干环形斜槽5，各环形斜槽5底部设有与对应储液腔9相连通的进液孔6，储液腔9通过用紧固螺钉22固定在端盖1后侧面的密封阀7和端盖1上的进液孔6与外界相连通，端盖1和底盘8通过紧固螺钉3和紧固螺钉11固定，密封阀7用紧固螺钉22固定在端盖1侧面，平衡头和转子之间由螺栓和螺母通过通孔2固定。
所述排液孔的内壁上设有内螺纹，由排液孔螺钉10封闭，密封阀7包括下外框12、紧固螺钉13、上外框15、离心块16、弹簧17、开槽螺钉20、橡胶垫14，下外框12设有进液交叉孔21，上外框15设有出液通孔18，上外框15和下外框12之间由两个紧固螺钉13连接构成密封阀的整个外框，在整个外框上设有螺纹孔19，外框内设有离心块16，上外框15和离心块16由开槽螺钉20和弹簧17相连接，离心块16和密封阀整个外框之间存在一定的间隙，在离心块10下面设有橡胶垫14。
需要说明的是，环形斜槽5的数量、通孔2的数量、、进液孔6的数量、排液孔的数量和储液腔9的数量均为4个，排液孔位于端盖1侧面，并设有内螺纹，由排液孔螺钉10封闭，环形斜槽5与端盖1侧面有一定角度α，设计的密封阀7在在转子工作达到一定速度时受离心力作用打开，平衡液通过环形斜槽5、进液孔6和密封阀7进入储液腔9内，实现平衡能力，而在较低转速或者停机情况下，密封阀7关闭，平衡液无法溢流出储液腔9，保持平衡精度。
实例
当密封阀随平衡头转动时，离心块的受力情况也会随之改变，密封阀离心块的受力为
Figure 70797DEST_PATH_IMAGE001
，△其中为密封阀关闭时弹簧的压缩量，k为弹簧的劲度系数，
Figure 925621DEST_PATH_IMAGE002
为旋转 角速度，ｒ为密封阀处于关闭状态时，离心块的质心到回转中心的距离，ｍ为离心块的质量， g为重力系数，θ为离心块轴线与竖直方向的夹角。离心块质量和弹簧弹力满足
Figure 705358DEST_PATH_IMAGE003
时，平衡头正常工作，其中ｎ0为能使平衡腔内的平衡 液均匀分布于平衡腔弧形外壁上的最小转速，即临界转速，nw为使密封阀开启的最小转速， 即工作转速。
当平衡头的转速从零开始上升至临界转速ｎ0前这个阶段，储液腔的密封阀是处于关闭状态的。这时腔内的平衡液处于无序状态，密封阀的关闭可以防止腔内平衡液向外的溢流，同时也能避免腔外平衡液进入腔内引入新的不平衡量，以致影响平衡精度。当平衡头的转速超过临界转速ｎ0且小于平衡头工作转速nw时，储液腔的密封阀是处于开启状态的。当平衡头的转速超过工作转速nw时，这时储液腔的密封阀完全开启，方便平衡液向腔内加注，完成对不平衡量的平衡工作。反之，随着平衡头的转速下降至工作转速之下且大于临界转速之上时，密封阀关闭以防止腔内平衡液向腔外泄漏或腔外平衡液进入平衡腔内引入新的不平衡量，且可以较好的保持平衡精度。
转子开始工作后，通过传感器获得转子振动信号，根据所述振动信号分析计算转子不平衡量的大小和相位，根据所述不平衡量的相位计算得出为使转子平衡，需要向对应的储液腔注射平衡液，根据所述不平衡量的大小计算得出为使转子平衡，各储液腔内所需平衡液的量，在转子工作过程中，由离心力的作用使环形斜槽内平衡液通过进液孔和密封阀不断进入储液腔，实现转子动平衡，当储液腔注满平衡液时，只需松动排液孔螺钉，放出储液腔的平衡液，即可重新进行平衡。

Claims (5)

1.一种注液式转子动平衡头结构，其特征在于，包括底盘（8）、端盖（1）和密封阀（7），底盘（8）开设有轴孔（4）、若干通孔（2）和若干储液腔（9），各个储液腔（9）均匀分布在轴孔（4）外周，端盖（1）开设有轴孔（4）、若干通孔（2）、若干排液孔和若干环形斜槽（5），各环形斜槽（5）底部设有与对应储液腔（9）相连通的进液孔（6），储液腔（9）通过密封阀（7）和端盖（1）上的进液孔（6）与外界相连通，端盖（1）和底盘（8）通过紧固螺钉（3）和紧固螺钉（11）固定，密封阀（7）用紧固螺钉（22）固定在端盖（1）侧面，平衡头和转子之间由螺栓和螺母通过通孔（2）固定；
所述密封阀（7）包括下外框（12）、紧固螺钉（13）、上外框（15）、离心块（16）、弹簧（17）、开槽螺钉（20）、橡胶垫（14），下外框（12）设有进液交叉孔（21），上外框（15）设有出液通孔（18），上外框（15）和下外框（12）之间由紧固螺钉（13）连接构成密封阀（7）的整个外框，在整个外框上设有螺纹孔（19），外框内设有离心块（16），上外框（15）和离心块（16）由开槽螺钉（20）和弹簧（17）相连接，离心块（16）和密封阀（7）的整个外框之间存在一定的间隙，在离心块（10）下面设有橡胶垫（14）；
在对转子的平衡过程为：通过传感器获得转子振动信号，根据所述振动信号分析计算转子不平衡量的大小和相位，根据所述不平衡量的相位计算得出为使转子平衡，需要向对应的储液腔（9）注射平衡液，根据所述不平衡量的大小计算得出为使转子平衡，各储液腔（9）内所需平衡液的量，在转子工作过程中，由离心力的作用使环形斜槽（5）内平衡液通过进液孔（6）和密封阀（7）不断进入储液腔（9），实现转子动平衡，当储液腔（9）注满平衡液时，只需松动排液孔螺钉（10），放出储液腔（9）的平衡液，即可重新进行平衡。
2.根据权利要求1所述的注液式转子动平衡头结构，环形斜槽（5）的数量、通孔（2）的数量、进液孔（6）的数量、排液孔、密封阀（7）、储液腔（6）的数量均为4个。
3.根据权利要求1所述的注液式转子动平衡头结构，所述排液孔位于端盖（1）侧面，并设有内螺纹，由排液孔螺钉（10）封闭。
4.根据权利要求1所述的注液式转子动平衡头结构，所述环形斜槽（5）与端盖（1）侧面有一定角度α。
5.根据权利要求1所述的注液式转子动平衡头结构，设计的密封阀（7）在转子工作达到一定速度时受离心力作用打开，平衡液通过环形斜槽（5）、进液孔（6）和密封阀（7）进入储液腔（9）内，实现平衡能力，而在较低转速或者停机情况下，密封阀（7）关闭，平衡液无法溢流出储液腔（9），保持平衡精度。
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