CN114858351A - 一种悬臂透平转子的动平衡装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种悬臂透平转子的动平衡装置，涉及动平衡测试领域，包括：机床座；两组支撑摆架工装；吹动机构，用于吹动悬臂透平转子的叶片；转速测量机构，用于转速；支撑摆架工装包括：底座；摆架，安装在底座上，摆架上具有两个支撑滚轮；压板，可拆卸安装在摆架的上方，压板上具有一个防翘滚轮，防翘滚轮和两个支撑滚轮形成的内切圆的直径与悬臂透平转子的转动轴的直径相同；振动传感器，设置在底座或摆架上。本申请解决了现有悬臂透平转子动平衡时易发生翘头的问题，以及皮带驱动时测量结果不稳定的问题。

Description

一种悬臂透平转子的动平衡装置

技术领域

本发明涉及动平衡测试领域，具体涉及一种悬臂透平转子的动平衡装置。

背景技术

动平衡装置是用于测定转子不平衡的仪器，现有动平衡装置的支承摆架组件会考虑不同直径的转子平衡，将压板滚轮设计为带弹簧，涉及成可调节直径的方式，动平衡装置使用皮带驱动转子至平衡转速。

针对微型悬臂透平转子，现有的动平衡装置不能很好的适用，现有动平衡装置存在以下缺陷：

（1）悬臂透平转子在动平衡时会产生翘头现象，传统可调压板滚轮的弹簧会导致测量数据不稳定；

（2）传统皮带驱动会施加一个较大的皮带张力到转子轴上，皮带转速波动会也会使转子转速波动，因此测量的不平衡量和相位往往无法重复，结果可靠性不高。

发明内容

本发明针对上述问题，克服至少一个不足，提出了一种悬臂透平转子的动平衡装置。

本发明采取的技术方案如下：

一种悬臂透平转子的动平衡装置，包括：

机床座；

两组支撑摆架工装，相对且间隔设置在所述机床座上，两组支撑摆架工装用于限定悬臂透平转子的转动轴；

吹动机构，用于吹动悬臂透平转子的叶片，使悬臂透平转子转动；

转速测量机构，用于测量悬臂透平转子的转速；

所述支撑摆架工装包括：

底座；

摆架，安装在所述底座上，所述摆架上具有两个支撑滚轮，两个支撑滚轮的轴线平行设置且位于同一水平面内；

压板，可拆卸安装在所述摆架的上方，所述压板上具有一个防翘滚轮，所述防翘滚轮的轴线水平设置且与所述支撑滚轮的轴线平行，防翘滚轮的中心点和两个支撑滚轮的中心点连线形成等边三角形，所述防翘滚轮的外径与所述支撑滚轮的外径相同，所述防翘滚轮和两个支撑滚轮形成的内切圆的直径与所述悬臂透平转子的转动轴的直径相同；

振动传感器，设置在底座或摆架上。

本申请支撑摆架工装的三个滚轮形成的内切圆的直径与悬臂透平转子的转动轴的直径相同，使用时悬臂透平转子的转动轴位于三个滚轮之间，避免悬臂透平转子产生翘头现象，解决了现有技术因摆架滚轮弹簧导致的转速波动问题；本申请的吹动机构用高速气流吹动悬臂透平转子的叶片，使悬臂透平转子到达动平衡转速，相对于现有的皮带驱动而言，干扰少，结果可靠性高。

本申请解决了现有悬臂透平转子动平衡时易发生翘头的问题，以及皮带驱动时测量结果不稳定的问题。

本申请所说的压板可拆卸安装在所述摆架的上方并不限定为压板可以完全脱离摆架，压板相对摆架转动也属于本申请所述的可拆卸。

实际运用时，滚轮可以为轴承。

实际运用时，一种利用本申请悬臂透平转子的动平衡装置实施的方法，其包括以下步骤：

将两个压板打开，放入悬臂透平转子的转动轴，关闭压板并使压板和摆架固定住；

吹动机构工作，向悬臂透平转子的叶片吹气，在高速气流的作用下，动悬臂透平转子高速稳定旋转；

转速测量机构工作，测量出悬臂透平转子转速，通过支撑摆架工装的振动传感器测量出系统的振动，从而得到悬臂透平转子的不平衡量和相位；

在悬臂透平转子对应的去料带出去除相应的材料，最终实现悬臂透平转子的动平衡。

于本发明其中一实施例中，所述吹动机构包括吹动支架、安装在吹动支架上的气管以及安装在气管的出口处的气嘴；所述吹动支架安装在机床座上，所述气管上安装有减压阀，所述气嘴用于对准所述悬臂透平转子的叶片。

通过吹动支架可以调节气嘴的位置。实际运用时，气管与高压气源连接，通过减压阀减压后高压通过气嘴喷向叶片，带动悬臂透平转子转动。

于本发明其中一实施例中，所述吹动机构有两组，分别设置在悬臂透平转子的两侧，其中，第一组吹动机构的气嘴用于斜向上吹动所述悬臂透平转子的叶片，第二组吹动机构的气嘴用于斜向下吹动所述悬臂透平转子的叶片；所述机床座与所述第二组吹动机构的气嘴喷气方向相对应的区域具有贯穿通道。

两组吹动机构的设计能够更好的带动悬臂透平转子转动。实际运用时，机床座距地面有一段距离，通过在机床座设置贯穿通道能够使对应喷嘴喷向机床座的气体能够通过贯穿通道进入下方空间，可以更好的降低因机床座反冲气流对悬臂透平转子的影响。

于本发明其中一实施例中，所述转速测量机构包括转速测量支架以及安装在转速测量支架上的激光测量头，所述转速测量支架安装在机床座上，所述激光测量头用于对准悬臂透平转子的叶片。

通过转速测量支架能够调节激光测量头的位置，实际运用时，激光测量头可以通过脉冲信号测量出悬臂透平转子的转速。

于本发明其中一实施例中，所述压板与摆架插接配合，并通过紧固件可拆卸连接。

于本发明其中一实施例中，所述压板的一端与摆架铰接配合，另一端通过卡扣与摆架可拆卸连接。

一端铰接配合，一端卡扣连接配合，这样设置能够实现快速的将压板打开或关闭，能够有效增加装拆悬臂透平转子的效率。

于本发明其中一实施例中，两组支撑摆架工装分别为第一支撑摆架工装和第二支撑摆架工装，所述第一支撑摆架工装的底座固定在机床座上；

所述悬臂透平转子的动平衡装置还包括：

滑轨，固定在所述机床座上；

丝杠，转动安装在机床座上，所述丝杠与所述滑轨平行设置；

移动座，具有螺纹孔，所述移动座滑动安装在所述滑轨上，所述丝杠穿过所述螺纹孔，与螺纹孔螺纹配合，所述第二支撑摆架工装的底座固定在所述移动座上；以及

调节电机，用于驱动所述丝杠转动，控制所述移动座沿所述滑轨方向移动。

为了保证测量的准确性，每个支撑摆架工装与悬臂透平转子的转动轴的配合位置最好与真实支承位置相同，本申请调节电机能够带动移动座移动，从而实现第一支撑摆架工装和第二支撑摆架工装间距的调节，即本申请通过电动调节能够实现支撑摆架工装与悬臂透平转子的转动轴的配合位置与真实支承位置相同。

于本发明其中一实施例中，两组支撑摆架工装中，至少有一组设置有测距传感器，所述测距传感器用于测量第一支撑摆架工装和第二支撑摆架工装之间的距离。

通过测距传感器能够反馈信号，方便将第二支撑摆架工装调节至设定位置。实际运用时，测距传感器可以设置在底座上，也可以设置在其他位置。

于本发明其中一实施例中，所述摆架包括：

第一部分，安装在所述底座上；

电动升降元件，设置在所述第一部分上；以及

第二部分，可拆卸安装在所述电动升降元件上，所述第二部分具有两个所述支撑滚轮，所述压板可拆卸安装在所述第二部分的上方，所述第二部分和压板形成可更换组件；

所述可更换组件有多个，每个可更换组件的两个支撑滚轮和一个防翘滚轮形成的内切圆的直径均不相同。

不同悬臂透平转子的尺寸不相同，通过设置电动升降元件和可更换组件能够有效提高本申请装置的适用性。即通过更换不同的可更换组件，能够实现对不同尺寸的悬臂透平转子进行动平衡检测。

于本发明其中一实施例中，所述支撑滚轮通安装轴安装在所述第二部分，所述防翘滚轮通过安装轴安装在所述压板上，其中一个摆架的三个安装轴的端部设置有激光发射器，另一个摆架的三个安装轴的端部设置有激光接收器，三个激光发射器和三个激光接收器一一对应配合。

为了保证安装检测精度，第一支撑摆架工装和第二支撑摆架工装的可更换组件需要严格对齐，通过激光发射器和激光接收器的配合，结合电动升降元件能够实现高度方向的自动调节，即当激光接收器接收到激光发射器的信号时，控制电动升降元件停止工作；通过三个激光发射器和三个激光接收器的一一配合，能够检测两组可更换组件是否对齐，如果三个激光接收器不能同时接收到对应激光发射器发生的信号，那说明没有完全对齐，需要操作人员进行检测，或者更换新的可更换组件。

于本发明其中一实施例中，悬臂透平转子为微型悬臂透平转子。

本发明的有益效果是：本申请支撑摆架工装的三个滚轮形成的内切圆的直径与悬臂透平转子的转动轴的直径相同，使用时悬臂透平转子的转动轴位于三个滚轮之间，避免悬臂透平转子产生翘头现象，解决了因摆架滚轮弹簧导致的转速波动问题；本申请通过吹动机构用高速气流吹动悬臂透平转子的叶片，使悬臂透平转子到达动平衡转速，相对于现有的皮带驱动而言，干扰少，结果可靠性高。

附图说明

图1是实施例1悬臂透平转子的动平衡装置的示意图；

图2是实施例1悬臂透平转子的动平衡装置的另一角度的示意图；

图3是实施例1支撑摆架工装的示意图；

图4是实施例2两个喷嘴与叶片配合的示意图；

图5是实施例3第一支撑摆架工装和第二支撑摆架工装的局部结构示意图；

图6是实施例3两组相配合的可更换组件的局部示意图。

图中各附图标记为：

1、悬臂透平转子；11、转动轴；12、叶片；2、机床座；21、贯穿通道；22、滑轨；23、丝杠；24、移动座；241、螺纹孔；25、调节电机；3a、第一支撑摆架工装；3b、第二支撑摆架工装；31、底座；311、测距传感器；32、摆架；321、支撑滚轮；322、第一部分；323、电动升降元件；324、第二部分；33、压板；331、防翘滚轮；300、安装轴；301、激光发射器；302、激光接收器；34、卡扣；4、吹动机构；41、吹动支架；42、气管；43、气嘴；44、减压阀；5、转速测量机构；51、转速测量支架；52、激光测量头。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合各附图，对本发明做详细描述。

实施例1

如图1、2和3所示，一种悬臂透平转子的动平衡装置，包括：

机床座2；

两组支撑摆架工装，相对且间隔设置在机床座2上，两组支撑摆架工装用于限定悬臂透平转子1的转动轴11，两组支撑摆架工装分别为第一支撑摆架工装3a和第二支撑摆架工装3b；

吹动机构4，用于吹动悬臂透平转子1的叶片12，使悬臂透平转子1转动；

转速测量机构5，用于测量悬臂透平转子1的转速；

第一支撑摆架工装3a和第二支撑摆架工装3b均包括：

底座31；

摆架32，安装在底座31上，摆架32上具有两个支撑滚轮321，两个支撑滚轮321的轴线平行设置且位于同一水平面内；

压板33，可拆卸安装在摆架32的上方，压板33上具有一个防翘滚轮331，防翘滚轮331的轴线水平设置且与支撑滚轮321的轴线平行，防翘滚轮331的中心点和两个支撑滚轮321的中心点连线形成等边三角形，防翘滚轮331的外径与支撑滚轮321的外径相同，防翘滚轮331和两个支撑滚轮321形成的内切圆的直径与悬臂透平转子1的转动轴11的直径相同；

振动传感器（图中省略未示出），设置在底座31或摆架32上。

本申请支撑摆架工装的三个滚轮形成的内切圆的直径与悬臂透平转子1的转动轴11的直径相同，使用时悬臂透平转子1的转动轴11位于三个滚轮之间，避免悬臂透平转子1产生翘头现象，解决了现有技术因摆架滚轮弹簧导致的转速波动问题；本申请的吹动机构4用高速气流吹动悬臂透平转子1的叶片12，使悬臂透平转子1到达动平衡转速，相对于现有的皮带驱动而言，干扰少，结果可靠性高。

实际运用时，各滚轮可以为轴承。

实际运用时，本实施例所说的悬臂透平转子1为微型悬臂透平转子1。

本申请所说的压板33可拆卸安装在摆架32的上方并不限定为压板33可以完全脱离摆架32，压板33相对摆架32转动也属于本申请的可拆卸。

实际运用时，压板33与摆架32可以为插接配合，并通过紧固件可拆卸连接。如图3所示，于本实施例中，压板33的一端与摆架32铰接配合（通过销轴实现铰接），另一端通过卡扣34与摆架32可拆卸连接。一端铰接配合，一端卡扣34连接配合，这样设置能够实现快速的将压板33打开或关闭，能够有效增加装拆悬臂透平转子1的效率。

于本实施例中，吹动机构4包括吹动支架41、安装在吹动支架41上的气管42以及安装在气管42的出口处的气嘴43；吹动支架41安装在机床座2上，气管42上安装有减压阀44，气嘴43用于对准悬臂透平转子1的叶片12。

通过吹动支架41可以调节气嘴43的位置。实际运用时，气管42与高压气源连接，通过减压阀44减压后高压通过气嘴43喷向叶片12，带动悬臂透平转子1转动。

于本实施例中，转速测量机构5包括转速测量支架51以及安装在转速测量支架51上的激光测量头52，转速测量支架51安装在机床座2上，激光测量头52用于对准悬臂透平转子1的叶片12。

通过转速测量支架51能够调节激光测量头52的位置，实际运用时，激光测量头52可以通过脉冲信号测量出悬臂透平转子1的转速。

实际运用时，一种利用本申请悬臂透平转子的动平衡装置实施的方法，其包括以下步骤：

打开卡扣34，将两个压板33打开，放入悬臂透平转子1的转动轴11，关闭压板33并将卡扣34扣住，使压板33和摆架32固定住；

吹动机构4的喷嘴工作，向悬臂透平转子1的叶片12吹气，在高速气流的作用下，动悬臂透平转子1高速稳定旋转；

转速测量机构5的激光测量头52工作，测量出悬臂透平转子1转速，通过支撑摆架工装的振动传感器测量出系统的振动，从而得到悬臂透平转子1的不平衡量和相位；

在悬臂透平转子1对应的去料带出去除相应的材料，最终实现悬臂透平转子1的动平衡。

实施例2

如图4所示，本实施例与实施例1的区别在于：吹动机构4有两组，分别设置在悬臂透平转子1的两侧，其中，第一组吹动机构的气嘴43用于斜向上吹动悬臂透平转子1的叶片12，第二组吹动机构的气嘴43用于斜向下吹动悬臂透平转子1的叶片12；机床座2与第二组吹动机构的气嘴43喷气方向相对应的区域具有贯穿通道21。

两组吹动机构4的设计能够更好的带动悬臂透平转子1转动。实际运用时，机床座2距地面有一段距离，通过在机床座2设置贯穿通道21能够使对应喷嘴喷向机床座2的气体能够通过贯穿通道21进入下方空间，可以更好的降低因机床座2反冲气流对悬臂透平转子1的影响。

实施例3

如图5所示，本实施例与实施例1或实施例2的区别在于：第一支撑摆架工装3a的底座31固定在机床座2上；悬臂透平转子的动平衡装置还包括：

滑轨22，固定在机床座2上；

丝杠23，转动安装在机床座2上，丝杠23与滑轨22平行设置；

移动座24，具有螺纹孔241，移动座24滑动安装在滑轨22上，丝杠23穿过螺纹孔241，与螺纹孔241螺纹配合，第二支撑摆架工装3b的底座31固定在移动座24上；以及调节电机25，用于驱动丝杠23转动，控制移动座24沿滑轨22方向移动。

为了保证测量的准确性，每个支撑摆架工装与悬臂透平转子1的转动轴11的配合位置最好与真实支承位置相同，本申请调节电机25能够带动移动座24移动，从而实现第一支撑摆架工装3a和第二支撑摆架工装3b间距的调节，即本申请通过电动调节能够实现支撑摆架工装与悬臂透平转子1的转动轴11的配合位置与真实支承位置相同。

如图5所示，于本实施例中，两组支撑摆架工装中，至少有一组设置有测距传感器311，测距传感器311用于测量第一支撑摆架工装3a和第二支撑摆架工装3b之间的距离。通过测距传感器311能够反馈信号，方便将第二支撑摆架工装3b调节至设定位置。实际运用时，测距传感器311可以设置在底座31上（见图5），也可以设置在其他位置。

如图5和6所示（其中图5仅示出了摆架32的部分结构，图6仅示出了摆架的部分结构），于本实施例中，摆架32包括：

第一部分322，安装在底座31上；

电动升降元件323，设置在第一部分322上；以及

第二部分324，可拆卸安装在电动升降元件323上，第二部分324具有两个支撑滚轮321，压板33可拆卸安装在第二部分324的上方，第二部分324和压板33形成可更换组件；

本实施例的可更换组件有多个，每个可更换组件的两个支撑滚轮321和一个防翘滚轮331形成的内切圆的直径均不相同。

不同悬臂透平转子1的尺寸不相同，通过设置电动升降元件323和可更换组件能够有效提高本申请装置的适用性。即通过更换不同的可更换组件，能够实现对不同尺寸的悬臂透平转子1进行动平衡检测。

如图6所示，于本实施例中，支撑滚轮321通安装轴300安装在第二部分324，防翘滚轮331通过安装轴300安装在压板33上，其中一个摆架32的三个安装轴300的端部设置有激光发射器301，另一个摆架32的三个安装轴300的端部设置有激光接收器302，三个激光发射器301和三个激光接收器302一一对应配合。

为了保证安装检测精度，第一支撑摆架工装3a和第二支撑摆架工装3b的可更换组件需要严格对齐，通过激光发射器301和激光接收器302的配合，结合电动升降元件323能够实现高度方向的自动调节，即当激光接收器302接收到激光发射器301的信号时，控制电动升降元件323停止工作；通过三个激光发射器301和三个激光接收器302的一一配合，能够检测两组可更换组件是否对齐，如果三个激光接收器302不能同时接收到对应激光发射器301发生的信号，那说明没有完全对齐，需要操作人员进行检测，或者更换新的可更换组件。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利保护范围，凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种悬臂透平转子的动平衡装置，其特征在于，包括：

机床座；

两组支撑摆架工装，相对且间隔设置在所述机床座上，两组支撑摆架工装用于限定悬臂透平转子的转动轴；

吹动机构，用于吹动悬臂透平转子的叶片，使悬臂透平转子转动；

转速测量机构，用于测量悬臂透平转子的转速；

所述支撑摆架工装包括：

底座；

摆架，安装在所述底座上，所述摆架上具有两个支撑滚轮，两个支撑滚轮的轴线平行设置且位于同一水平面内；

压板，可拆卸安装在所述摆架的上方，所述压板上具有一个防翘滚轮，所述防翘滚轮的轴线水平设置且与所述支撑滚轮的轴线平行，防翘滚轮的中心点和两个支撑滚轮的中心点连线形成等边三角形，所述防翘滚轮的外径与所述支撑滚轮的外径相同，所述防翘滚轮和两个支撑滚轮形成的内切圆的直径与所述悬臂透平转子的转动轴的直径相同；

振动传感器，设置在底座或摆架上。

2.如权利要求1所述的悬臂透平转子的动平衡装置，其特征在于，所述吹动机构包括吹动支架、安装在吹动支架上的气管以及安装在气管的出口处的气嘴；所述吹动支架安装在机床座上，所述气管上安装有减压阀，所述气嘴用于对准所述悬臂透平转子的叶片。

3.如权利要求2所述的悬臂透平转子的动平衡装置，其特征在于，所述吹动机构有两组，分别设置在悬臂透平转子的两侧，其中，第一组吹动机构的气嘴用于斜向上吹动所述悬臂透平转子的叶片，第二组吹动机构的气嘴用于斜向下吹动所述悬臂透平转子的叶片；所述机床座与所述第二组吹动机构的气嘴喷气方向相对应的区域具有贯穿通道。

4.如权利要求1所述的悬臂透平转子的动平衡装置，其特征在于，所述转速测量机构包括转速测量支架以及安装在转速测量支架上的激光测量头，所述转速测量支架安装在机床座上，所述激光测量头用于对准悬臂透平转子的叶片。

5.如权利要求1所述的悬臂透平转子的动平衡装置，其特征在于，所述压板与摆架插接配合，并通过紧固件可拆卸连接。

6.如权利要求1所述的悬臂透平转子的动平衡装置，其特征在于，所述压板的一端与摆架铰接配合，另一端通过卡扣与摆架可拆卸连接。

7.如权利要求1所述的悬臂透平转子的动平衡装置，其特征在于，两组支撑摆架工装分别为第一支撑摆架工装和第二支撑摆架工装，所述第一支撑摆架工装的底座固定在机床座上；

所述悬臂透平转子的动平衡装置还包括：

滑轨，固定在所述机床座上；

丝杠，转动安装在机床座上，所述丝杠与所述滑轨平行设置；

移动座，具有螺纹孔，所述移动座滑动安装在所述滑轨上，所述丝杠穿过所述螺纹孔，与螺纹孔螺纹配合，所述第二支撑摆架工装的底座固定在所述移动座上；以及

调节电机，用于驱动所述丝杠转动，控制所述移动座沿所述滑轨方向移动。

8.如权利要求7所述的悬臂透平转子的动平衡装置，其特征在于，两组支撑摆架工装中，至少有一组设置有测距传感器，所述测距传感器用于测量第一支撑摆架工装和第二支撑摆架工装之间的距离。

9.如权利要求8所述的悬臂透平转子的动平衡装置，其特征在于，所述摆架包括：

第一部分，安装在所述底座上；

电动升降元件，设置在所述第一部分上；以及

第二部分，可拆卸安装在所述电动升降元件上，所述第二部分具有两个所述支撑滚轮，所述压板可拆卸安装在所述第二部分的上方，所述第二部分和压板形成可更换组件；

所述可更换组件有多个，每个可更换组件的两个支撑滚轮和一个防翘滚轮形成的内切圆的直径均不相同。

10.如权利要求9所述的悬臂透平转子的动平衡装置，其特征在于，所述支撑滚轮通安装轴安装在所述第二部分，所述防翘滚轮通过安装轴安装在所述压板上，其中一个摆架的三个安装轴的端部设置有激光发射器，另一个摆架的三个安装轴的端部设置有激光接收器，三个激光发射器和三个激光接收器一一对应配合。

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