CN116718315B - 一种矿用机械轮轴的动平衡检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及动平衡检测技术领域，具体公开了一种矿用机械轮轴的动平衡检测装置，包括设置于检测平台上的示波组件，所述示波组件包括加速度传感器，其用于检测轮轴振动过程中的加速度，所述检测平台上设有双踪示波器，双踪示波器用于显示加速度波形曲线和标准波形曲线，双踪示波器上电性连接有光电管，光电管用于校准双踪示波器输入波形的的上升时间，本发明测量计算加速度波形曲线和标准波形曲线的之间的面积和波峰数量作为参考量，进一步提升动平衡检测的精度，获得精度更高的配重数值。

Description

一种矿用机械轮轴的动平衡检测装置

技术领域

本发明涉及动平衡检测技术领域，具体的，涉及一种矿用机械轮轴的动平衡检测装置。

背景技术

工业生产的各种转子，由生产或装配原因，转子在旋转时，其上每个微小质点产生的离心惯性力不能相互抵消，离心惯性力通过轴承作用到机械及其基础上，引起振动，产生了噪音，加速轴承磨损，缩短了机械寿命，因此在使用转子之前需要进行动平衡，尤其对于矿业中的钻机类设备，在工作强度较高的情况下也对转子的动平衡状态要求更高。

对于矿用钻机来说，其轮轴一般都是高速转动状态，也就是说轮轴的平衡转速较高，因此需要采用支承刚度大的硬支承平衡检测设备，这类平衡检测设备采用的传感器检测出的信号与支承的振动力成正比，其校准方式是通过在测得的相位角添加配重件从而降低检测件振动峰值和标准峰值之间的差距，其问题在于，由于其平衡的检测标准是振幅峰值之间的差值，在使用配重件校准到一定范围后，振幅峰值差值就极为接近，也就是说，无法进一步进行更精确的校准，所以该类设备检测精度不够，在动平衡校准过程中不能获得更好的平衡效果以满足矿用机械轮轴的高要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种矿用机械轮轴的动平衡检测装置，解决以下技术问题：

如何提升动平衡检测设备的检测精度。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

设置于检测平台上的支撑组件，用于对受检测轮轴进行支撑；设置于检测平台上的驱动组件，用于驱动受检测轮轴的转动；设置于检测平台上的动平衡检测组件，用于对受检测轮轴进行动平衡检测；

设置于检测平台上的精度调节组件，所述用于调整动平衡检测组件的动平衡检测精度；

所述精度调节组件调整动平衡检测精度的过程为:

检测轮轴振动过程中的加速度，根据加速度获得加速度波形曲线；

将加速度波形曲线与标准波形曲线进行比对，根据比对结果获取配重数值。

通过上述技术方案：对加速度波形曲线和标准波形曲线进行处理并放置在同一坐标系内，在振幅差距很小的前提下，引入上升区间内加速度波形曲线和标准波形曲线的之间的面积和波峰数量作为参考量，然后通过计算得出新的配重质量，进一步提升动平衡检测的精度。

优选的：所述加速度波形曲线与标准波形曲线进行比对的过程为：

所述加速度波形曲线与标准波形曲线进行比对的过程为：

当S＞0时，通过公式获得对应的质量补正系数/>；

当S=0时，0；

根据*m获得检测精度提升后的配重数值；

其中，a是权重系数，N是在一个振动周期的上升段内关键点的数量，b是去单位化系数，S是加速度波形曲线与标准波形曲线一个周期内上升波段之间的面积；

其中关键点的获取方式是：

将加速度波形曲线的上升波段曲线拟合为函数曲线f(x)，关键点为f´(x)=0的点。

优选的：所述支撑组件包括基座，所述基座上方设有安装块，安装块顶面设有安装架，所述安装架上设有一对支撑轮，一对支撑轮沿着基座的长度方向布置并且转动设置在同一个垂直面内，基座内固定有抬升组件，一对支撑组件之间的中线位置上设置有激光发射器，安装架与安装块边缘之间设有放置平台。

优选的：所述驱动组件包括驱动底座，驱动底座上方设有竖直的安装板，安装板上转动连接有连接轴，连接轴两端分别同轴连接有卡盘和小带轮，卡盘用于固定轮轴的一端并传递动力，所述驱动底座上固定有动力件，动力件上连接有大带轮，所述大带轮和小带轮之间套设有皮带。

优选的：所述动平衡检测组件包括设置在安装块上的动平衡检测传感器，设置于检测平台上的处理器，动平衡检测传感器与处理器电连接或者无线连接。

优选的：所述检测平台上设有检测底座，所述检测底座上方设有安装腔，所述安装腔侧面设有开口，所述安装腔内固定有连接杆，所述连接杆下方铰接有连杆，所述连杆的一端设有长槽，所述安装腔上可以固定有引导套，引导套内滑动连接有滑动杆使得滑动杆可上下移动，所述滑动杆的一端连接在长槽上，所述滑动杆的另一端固定有加速度传感器，所述连杆的另一端设有永磁块。

优选的：所述安装腔上方设有安装槽，所述连接杆上设有螺杆，螺杆上连接有螺母，螺杆穿过安装槽，螺母设置在安装腔外，连杆上开设有多个连接孔，连接杆活动连接在连接孔上。

优选的：所述连杆靠近永磁块一端上设有配重块，所述永磁块为滚轮结构且转动连接在连杆顶端。

通过上述技术方案：使得在轮轴一端进入安装腔的过程中，靠下的永磁块能够与轮轴接触，从而自动化的连接在轮轴上，也就是使得加速度传感器能够自动连接，减少检测前的准备时间。

优选的：所述检测底座下方连接有第一滑块，所述基座下方连接有第二滑块，所述驱动底座下方连接有第三滑块，所述检测平台上开设有滑槽，滑槽内设有丝杆，所述丝杆沿着滑槽长度方向设置，所述丝杆划分为四个区域，相邻的两个区域的螺纹方向不同，所述第一滑块,一对第二滑块和第三滑块从左往右依次螺纹连接在丝杆上的不同区域内。

本发明的有益效果：

（1）本发明通过对加速度波形曲线和标准波形曲线进行处理并放置在同一坐标系内，在振幅差距很小的前提下，引入上升区间内加速度波形曲线和标准波形曲线的之间的面积和波峰数量作为参考量，然后通过计算得出新的配重质量，进一步提升动平衡检测的精度。

（2）本发明通过设置的安装架与安装块边缘之间设有放置平台，在一对支撑组件之间放置水平仪，然后配合安装块位置升降进行水平度校准，完成水平度校准后，可以在支撑组件上进行静平衡校准。

（3）本发明通过设置的配重块配合杠杆一端下倾，使得在轮轴一端进入安装腔的过程中，靠下倾的永磁块能够与轮轴接触，从而自动化的连接在轮轴上，也就是使得加速度传感器能够自动连接，减少检测前的准备时间。

（4）本发明通过设置的第一滑块,一对第二滑块和第三滑块从左往右依次螺纹连接在丝杆上的不同区域内，顺时针转动丝杆时，第一滑块和第三滑块会同步远离中心位置，而一对第二滑块则会同步靠近中心位置，这种移动路径在动平衡结束后可以快速取下轮轴，同时靠近的一对支撑组件可以方便进行静平衡试验，增加设备的使用范围。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明支撑组件结构示意图；

图3是本发明驱动组件结构示意图；

图4是本发明安装腔截面结构示意图；

图5是本发明连杆及加速度传感器连接结构示意图；

图6是本发明丝杆结构示意图。

附图标记说明：

1、轮轴；2、补偿盘；

10、检测平台；11、丝杆；12、第一滑块；13、第二滑块；14、第三滑块；

20、基座；21、安装块；22、支撑轮；23、安装架；30、卡盘；31、小带轮；32、皮带；33、大带轮；34、动力件；35、驱动底座；

40、处理器；41、动平衡检测传感器；42、激光发射器；

50、双踪示波器；51、加速度传感器；52、光电管；

60、安装腔；61、检测底座；62、连杆；63、安装槽；64、滑动杆；65、连接杆；66、连接孔；67、永磁块；68、配重块；69、长槽。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6所示，在一个实施例中，提供了一种矿用机械轮轴的动平衡检测装置，包括检测平台10，还包括：

支撑组件，设置于检测平台10上的，用于对受检测轮轴1进行支撑，支撑组件设置有一对，分别支撑在轮轴1两端，同时轮轴1可以在支撑组件上方进行转动，参考图1和图2，支撑组件可以包括基座20，基座20上方设有安装块21，安装块21顶面设有安装架23，安装架23上设有一对支撑轮22，通过安装架23使得一对支撑轮22沿着基座20的长度方向布置并且转动设置在同一个垂直面内，这样轮轴1的两端放置在一对支撑轮22上方后，就可以在支撑组件上方进行转动，其中支撑轮22可以是金属材料的轴承，耐磨损的；

然后，基座20内固定有抬升组件，抬升组件可以是电动推杆，其活动端固定连接在安装块21下方，用于改变安装块21的高度，一对支撑组件之间的中线位置上设置有激光发射器42，安装架23与安装块21边缘之间设有放置平台，这样，在一对支撑组件之间就可以放置水平仪，配合安装块21位置升降进行水平度校准，完成水平度校准后，可以在支撑组件上进行静平衡校准，具体的，将轮轴1放置在支撑组件上方，然后将轮轴1放在支撑组件上后，可以适当拨动轮轴1，让轮轴1转动，如果轮轴1质量分布不均，就会因为重力原因，轮轴1的某个部位总是在轮轴1的下方，激光发射器42将有色激光照射在轮轴1最下方，然后在补偿盘2的对应位置适当添加配重，反复测试后完成静平衡，可以避免轮轴1初始不平衡量过大导致动平衡过程中震动幅度过大而影响动平衡设备的运行，静平衡检测完成后，使得安装块21恢复位置以进行动平衡检测。

设置于检测平台10上的驱动组件，用于驱动受检测轮轴1的转动，参考图1和图3，驱动组件可以包括驱动底座35，驱动底座35上方设有竖直的安装板，安装板上转动连接有连接轴，连接轴两端分别同轴连接有卡盘30和小带轮31，卡盘30用于固定轮轴1的一端并传递动力，驱动底座35上固定有动力件34，动力件34可以是电机，其输出轴上连接有大带轮33，大带轮33和小带轮31之间套设有皮带32；

设置于检测平台10上的动平衡检测组件，用于对受检测轮轴1进行动平衡检测，其包括设置在安装块21上的动平衡检测传感器41，设置于检测平台10上的处理器40，动平衡检测传感器41与处理器40电连接或者无线连接，动平衡检测传感器41将检测到的振幅数据输入给处理器40，处理器40计算获得相位角和补偿质量，检测振幅数据和计算过程属于现有技术，故不作赘述，然后在对应位置的补偿盘2上添加相应配重即完成初步的动平衡；

设置于检测平台10上的精度调节组件，用于调整动平衡检测组件的动平衡检测精度，所述精度调节组件调整动平衡检测精度的过程为:

检测轮轴1振动过程中的加速度，根据加速度获得加速度波形曲线；

将加速度波形曲线与标准波形曲线进行比对，根据比对结果获取配重数值。

具体的，精度调节组件可以包括加速度传感器51，加速度传感器51粘附设置在轮轴1非夹持一端，随着轮轴1的振动检测轮轴1转动过程中的振动的加速度数值变化，检测平台10上设有双踪示波器50，其一个输入接口与双踪示波器50电性连接，显示加速度加速度波形曲线的实时变化，另一个输入接口与标准波形存储设备相连接，在双踪示波器50上显示标准波形曲线，需要说明是，标准波形曲线是实验室条件下精确进行动平衡后的轮轴1在测试转速下产生的加速度对应的稳定波形，双踪示波器50上电性连接有光电管52，光电管52用于校准双踪示波器50输入波形的的上升时间，具体原理在此不做赘述，可以使得加速度波形曲线与标准波形曲线形均以相同长度的上升波段作为在双踪示波器50上的初始显示波段，方便进行直观的对比分析。

所述加速度波形曲线与标准波形曲线进行比对的过程为：

当S＞0时，通过公式获得对应的质量补正系数/>；

当S=0时，0；

根据*m获得检测精度提升后的配重数值。

需要说明的是，a是权重系数，通过实验室数据选择性获得，N是在一个振动周期的上升段内关键点的总数量,显然N是自然数，b是去单位化权重系数，单位可以是，用于对S进行去单位化，S是加速度波形曲线与标准波形曲线一个周期内上升波段之间的面积和,显然其取值范围在[0，+∞），处理器40通过将加速度波形曲线与标准波形曲线一个周期内上升波段放置在同一坐标系内可以快速计算获得。

值得说明的是，关键点的获取方式是：

将加速度波形曲线的上升波段曲线拟合为函数曲线f(x)，关键点为f´(x)=0的点。

在获得检测精度提升后的配重数值后，S接近最小面积，对应的加速度波形曲线和标准波形曲线的上升波段相似度最高，也就是说在振幅差距很小的前提下（上升波段的起点和终点位置接近甚至重合），引入加速度波形曲线和标准波形曲线的之间的面积和波峰数量作为参考量，配合计算，进一步提升了动平衡检测的精度。

参考图4和图5，检测平台10上设有检测底座61，具体形状不做限制，检测底座61上方设有安装腔60，可以采用方形结构，方便安装其余部件，安装腔60侧面设有开口，安装腔60内固定有连接杆65，连接杆65下方铰接有连杆62，连接杆65和连杆62均可以采用高硬度材料，防止变形，连杆62的一端设有长槽69，安装腔60上可以固定有引导套，引导套内滑动连接有滑动杆64使得滑动杆64可上下移动，滑动杆64的一端连接在长槽69上，滑动杆64的另一端固定有加速度传感器51，连杆62的另一端设有永磁块67，需要说明的是，滑动杆64既可以在长槽69内滑动也可以在长槽69内转动，工作时，将永磁块67通过磁吸作用贴合在轮轴1上，在轮轴1振动时，通过连杆62将上下方向上的振动传递给加速度传感器51，从而使得加速度传感器51可以间接的测量轮轴1的振动过程加速度变化，同时能够排除轮轴1振动产生的其他方向加速度对加速度传感器51检测结过的影响。

安装腔60上方设有安装槽63，连接杆65上设有螺杆，螺杆上连接有螺母，螺杆穿过安装槽63，螺母设置在安装腔60外，拧紧螺母可以使得连接杆65固定在安装腔60上，螺母松动状态下可以使得螺杆在安装槽63内移动从而改变连接杆65的位置，同时，连杆62上开设有多个连接孔66，连接杆65活动连接在连接孔66上，在使用连杆62的过程中，连杆62会形成杠杆结构，会在一定程度上放大检测信号，此时通过移动连接杆65改变杠杆两端长度比例，就可以改变这个放大比例，从而获得不同的加速度波形曲线，可以选择获得更方便观察的加速度波形曲线。

连杆62靠近永磁块67一端上设有配重块68，永磁块67为滚轮结构且转动连接在连杆62顶端，通过配重块68使得永磁块67一端始终下垂，参考图4，当轮轴1从侧面进入安装腔60后，会与连杆62下垂端接触，然后永磁块67在轮轴1上滚动到合适位置并且通过磁吸作用连接在轮轴1上，实现永磁块67与轮轴1的自动化连接。

参考图1和图6，检测底座61下方连接有第一滑块12，基座20下方连接有第二滑块13，驱动底座35下方连接有第三滑块14，检测平台10上开设有滑槽，丝杆11沿着滑槽长度方向设置且转动连接在滑槽内，丝杆11划分为四个区域，相邻的两个区域的螺纹方向不同，第一滑块12,一对第二滑块13和第三滑块14从左往右依次螺纹连接在丝杆11上的不同区域内，顺时针转动丝杆11时，第一滑块12和第三滑块14会同步远离中心位置，而一对第二滑块13则会同步靠近中心位置，这种移动路径在动平衡结束后可以快速取下轮轴，同时靠近的一对支撑组件可以方便进行静平衡试验。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种矿用机械轮轴的动平衡检测方法，所述检测方法采用动平衡检测装置，所述动平衡检测装置包括检测平台（10），其特征在于，还包括：

设置于检测平台（10）上的支撑组件，用于对受检测轮轴（1）进行支撑；

设置于检测平台（10）上的驱动组件，用于驱动受检测轮轴（1）的转动；

设置于检测平台（10）上的动平衡检测组件，用于对受检测轮轴（1）进行动平衡检测；

设置于检测平台（10）上的精度调节组件，用于调整动平衡检测组件的动平衡检测精度；

所述动平衡检测方法采用精度调节组件调整动平衡检测精度，所述精度调节组件调整动平衡检测精度的过程为:

检测轮轴（1）振动过程中上下方向上的振动产生的加速度，根据加速度获得加速度波形曲线；

将加速度波形曲线与标准波形曲线进行比对，根据比对结果获取配重数值；

所述加速度波形曲线与标准波形曲线进行比对的过程为：当S＞0时，通过公式获得对应的质量补正系数ω；

当S=0时，0；

根据*m获得检测精度提升后的配重数值；

其中，a是权重系数，N是在一个振动周期的上升段内关键点的数量，b是去单位化系数，S是加速度波形曲线与标准波形曲线一个周期内上升波段之间的面积，m是所述动平衡检测组件计算获得的补偿质量；

其中关键点的获取方式是：

将加速度波形曲线的上升波段曲线拟合为函数曲线f(x)，关键点为f´(x)=0的点。

2.根据权利要求1所述的一种矿用机械轮轴的动平衡检测方法，其特征在于，所述支撑组件包括基座（20），所述基座（20）上方设有安装块（21），安装块（21）顶面设有安装架（23），所述安装架（23）上设有一对支撑轮（22），一对支撑轮（22）沿着基座（20）的长度方向布置并且转动设置在同一个垂直面内，基座（20）内固定有抬升组件，一对支撑组件之间的中线位置上设置有激光发射器（42），安装架（23）与安装块（21）边缘之间设有放置平台。

3.根据权利要求2所述的一种矿用机械轮轴的动平衡检测方法，其特征在于，所述驱动组件包括驱动底座（35），驱动底座（35）上方设有竖直的安装板，安装板上转动连接有连接轴，连接轴两端分别同轴连接有卡盘（30）和小带轮（31），卡盘（30）用于固定轮轴（1）的一端并传递动力，所述驱动底座（35）上固定有动力件（34），动力件（34）上连接有大带轮（33），所述大带轮（33）和小带轮（31）之间套设有皮带（32）。

4.根据权利要求3所述的一种矿用机械轮轴的动平衡检测方法，其特征在于，所述动平衡检测组件包括设置在安装块（21）上的动平衡检测传感器（41），设置于检测平台（10）上的处理器（40），动平衡检测传感器（41）与处理器（40）电连接或者无线连接。

5.根据权利要求4所述的一种矿用机械轮轴的动平衡检测方法，其特征在于，所述检测平台（10）上设有检测底座（61），所述检测底座（61）上方设有安装腔（60），所述安装腔（60）侧面设有开口，所述安装腔（60）内固定有连接杆（65），所述连接杆（65）下方铰接有连杆（62），所述连杆（62）的一端设有长槽（69），所述安装腔（60）上滑动连接有滑动杆（64），所述滑动杆（64）的一端连接在长槽（69）上，所述滑动杆（64）的另一端固定有加速度传感器（51），所述连杆（62）的另一端设有永磁块（67）。

6.根据权利要求5所述的一种矿用机械轮轴的动平衡检测方法，其特征在于，所述安装腔（60）上方设有安装槽（63），所述连接杆（65）上设有螺杆，螺杆上连接有螺母，螺杆穿过安装槽（63），螺母设置在安装腔（60）外，连杆（62）上开设有多个连接孔（66），连接杆（65）活动连接在连接孔（66）上。

7.根据权利要求6所述的一种矿用机械轮轴的动平衡检测方法，其特征在于，所述连杆（62）靠近永磁块（67）一端上设有配重块（68），所述永磁块（67）为滚轮结构且转动连接在连杆（62）顶端。

8.根据权利要求5所述的一种矿用机械轮轴的动平衡检测方法，其特征在于，所述检测底座（61）下方连接有第一滑块（12），所述基座（20）下方连接有第二滑块（13），所述驱动底座（35）下方连接有第三滑块（14），所述检测平台（10）上开设有滑槽，滑槽内设有丝杆（11），所述丝杆（11）沿着滑槽长度方向设置，所述丝杆（11）划分为四个区域，相邻的两个区域的螺纹方向不同，所述第一滑块（12）,一对第二滑块（13）和第三滑块（14）从左往右依次螺纹连接在丝杆（11）上的不同区域内。