CN207395959U - 一种用于竖直放置转子的软支撑动平衡测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于竖直放置转子的软支撑动平衡测试装置。包括底板和安装在底板上的浮块组件和振动检测组件，浮块组件和转子连接，振动检测组件包括振动传感器支架、横架、辅助支架和振动传感器夹块和振动传感器，两个振动传感器各自的振丝均穿过振动传感器支架连接到浮块组件的浮块后端面；浮块组件包括浮台立柱、浮块、簧杆、钢丝软绳、调节螺母、转子支撑块、配重块和转子，浮块侧面通过四角的四根簧杆固定于浮台立柱一侧面，浮块通过钢丝软绳悬装在横架下；配重块固定于浮块后端面。本实用新型结构简单，通过钢丝软绳抵消重力，解决了重力对浮台的影响。同时由于钢丝软绳的物理特性，此结构并未对动平衡测量引入更多的干扰。

Description

一种用于竖直放置转子的软支撑动平衡测试装置

技术领域

本实用新型涉及一种可用于测量竖直放置的转子的软支撑动平衡测试结构，尤其是涉及一种用于涡轮增压器涡轮/叶轮动平衡气浮式测试机的软支撑动平衡测试结构。

背景技术

随着国内汽车产业的发展，涡轮增压器凭借其改善动机动力特性、提高燃油经济性和降低废气排放指标等综合性能优势，在内燃机行业日趋普及。涡轮/叶轮转子是涡轮增压器的关键零件，其工作转速一般高达每分钟数万转，甚至二十几万转。由于涡轮/叶轮受材料、制造工艺及装配的影响，存在着初始不平衡量，而对于高速工作的涡轮/叶轮转子，即使是微小的不平衡量，也可能引起较大的振动和噪音，加速轴承和密封零件的磨损，降低增压器的效率，影响设备的工作性能与精度，缩短使用寿命，以至于影响产品的质量，严重时会引起涡轮与壳体相碰，导致机器旋转部件的断裂和损坏。为了保证涡轮增压器工作的可靠性，必须对涡轮/叶轮转子进行动平衡。并且涡轮/叶轮转子的结构特点和工作状态也决定了其必须具备较高的动平衡精度。

用于涡轮/叶轮转子的动平衡检测设备可分为圈带式测试机和气浮式测试机。圈带式测试机成本较低，但由于是靠皮带驱动，不可避免的引入外界干扰，其检测精度不高。对于越来越追求小型化涡轮增压器的趋势以及更加强调产品的稳定性，圈带式测试机现处于逐渐被淘汰的局面。取而代之的气浮式测试机更加清洁、精度更高。

气浮式测试机是将涡轮/叶轮转子悬浮于气浮轴承中，然后通过气体驱动叶片使转子稳速旋转，从而进行动平衡的测量。而气浮轴承的形态决定了涡轮/叶轮转子需要竖直状态进行动平衡测试，同时由于高精度的要求，软支撑结构更加适合。但由于竖直状态需要考虑重力的因素，如何设计簧杆及浮块使振动信号更有利于校正平面的分离成了一个难点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供涡轮增压器涡轮/叶轮动平衡测试时消除重力因素的同时不引入其他干扰的软支撑测试结构。

本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型包括底板和安装在底板上的浮块组件和振动检测组件，浮块组件和转子连接，振动检测组件连接到浮块组件，通过转子转动带动浮块组件的振动，并用振动检测组件检测浮块组件的振动，从而实现竖直放置转子的软支撑动平衡测试。

所述振动检测组件包括振动传感器支架、横架、辅助支架和振动传感器夹块和振动传感器，振动传感器支架和辅助支架对称地固定安装在底板上的两侧，横架固定于振动传感器支架和辅助支架顶部之间，横架与底板表面平行；两个振动传感器安装在振动传感器支架上并且上下布置，两个振动传感器各自的振丝均穿过振动传感器支架连接到所述浮块组件的浮块后端面；

所述浮块组件包括浮台立柱、浮块、簧杆、钢丝软绳、调节螺母、转子支撑块和配重块，浮台立柱固定底板上，浮块侧面通过四角的四根簧杆固定于浮台立柱一侧面，转子安装在转子支撑块中，转子支撑块与浮块前端面固定连接；所述的钢丝软绳上端安装在横架中间，下端穿过横架的中心通孔和浮块内部通道后连接到浮块的几何形心位置，使得浮块通过钢丝软绳悬装在横架下；

所述的配重块固定于浮块后端面，并且使得因浮块、转子支撑块、配重块、振动传感器夹块和转子整体的扭转固有频率而产生扭转趋势的扭转中心位于浮块的几何形心位置。

所述的钢丝软绳上端带外螺纹，上端端部的周围四面铣平形成方形结构后穿过横架中央的限位方孔旋上调节螺母，通过旋转调节螺母经钢丝软绳来调节浮块的布置高度，从而使四根簧杆水平，最后固定住调节螺母。

修改增加：所述的四根簧杆要垂直安装于浮块上。

所述的浮块后端面的上部和下部各固定有振动传感器夹块，两个振动传感器的振丝分别连接到两个振动传感器夹块上。

所述的簧杆需通过调质处理来保证一定的韧性，防止安装时的形变。

所述的四根簧杆安装的中心与浮块的中心重合。

所述的配重块根据所测转子及转子支撑块的总体质量不同来设计质量，使因整个浮台的扭转固有频率而产生扭转趋势的扭转中心位于浮块的几何形心位置。整个浮台包括浮块上安装的全部零配件及浮块本身，但不包括簧杆和钢丝软绳。

所述的浮块与浮台立柱上固定簧杆的孔要一体加工，减少因加工工艺造成簧杆自带内应力。

本实用新型具有的有益效果是：

本实用新型能解决重力因素对垂直放置的转子的软支撑测试结构的影响，且由于钢丝软绳的物理特性，未引入更多的影响，并未对动平衡测量引入更多的干扰。

本实用新型结构简单且紧凑，没有加大振动检测的放大倍数。并通过配重块的设计解决了现有不对称结构测量的不准确性，提高了测量的精度和等级。

本实用新型从加工工艺及装配工艺的角度来设计，降低了各个环节对于测量精度的影响。

附图说明

图1是本实用新型的整体示意图。

图2是本实用新型的浮块连接示意图。

图3是本实用新型配重块的安装连接示意图。

图4是浮台扭转固有频率分析的示意图。

图5是整个浮台测试时某一侧的波形图。

图中：01-底板，02-浮台立柱，03-浮块，04-簧杆，05-钢丝软绳，06-调节螺母，07-振动传感器支架，08-辅助支架，09-横架，10-转子支撑块，11-配重块，12-振动传感器夹块，13-振动传感器，14-转子。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1、图2所示，本实用新型具体实施包括底板01和安装在底板01上的浮块组件和振动检测组件，浮块组件和转子14连接，振动检测组件连接到浮块组件，通过转子14转动带动浮块组件的振动，并用振动检测组件检测浮块组件的振动，从而实现竖直放置转子的软支撑动平衡测试。

如图1所示，振动检测组件包括振动传感器支架07、横架09、辅助支架08和振动传感器夹块12和振动传感器13，振动传感器支架07和辅助支架08对称地固定安装在底板01上的两侧，横架09固定于振动传感器支架07和辅助支架08顶部之间，横架09与底板01表面平行；两个振动传感器13安装在振动传感器支架07上并且上下布置，两个振动传感器13各自的振丝均穿过振动传感器支架07连接到浮块组件的浮块03后端面；浮块03后端面的上部和下部各固定有振动传感器夹块12，两个振动传感器13的振丝分别连接到两个振动传感器夹块12上，使得振动传感器13通过振动传感器夹块12与浮块03连接。

如图2所示，浮块组件包括浮台立柱02、浮块03、簧杆04、钢丝软绳05、调节螺母06、转子支撑块10、配重块11和转子14，浮台立柱02固定底板01上，并位于振动传感器支架07和辅助支架08之间的侧方，浮块03侧面通过四角的四根水平的簧杆04固定于浮台立柱02一侧面，浮台立柱02固定于底板01上，转子14安装在转子支撑块10中，转子支撑块10与浮块03前端面固定连接。

如图2所示，钢丝软绳05上端安装在横架09中间，下端穿过横架09的中心通孔和浮块03内部通道后连接到浮块03的几何形心位置，使得浮块03通过钢丝软绳05悬装在横架09下，通过钢丝软绳悬挂产生的拉力来抵消因重力引起的簧杆形变。具体来说是，钢丝软绳05上端带外螺纹，上端端部的周围四面铣平形成方形结构后穿过横架09中央的限位方孔旋上调节螺母06，通过旋转调节螺母06经钢丝软绳05来调节浮块03的布置高度，从而使四根簧杆04水平，最后固定住调节螺母06。钢丝软绳05上端端部周围四面铣平是使得其能限位于横架的通孔中，使调节螺纹在旋转时，钢丝软绳自身不产生内应力。

图1中的转子支撑块仅用于示意说明，不同的竖直放置的转子需设计相对应的转子支撑块。

如图3所示，浮块03后端面固定有配重块11。

浮台扭转固有频率分析如图4所示，具体分析时需将浮块03、转子支撑块10、配重块11、振动传感器夹块12和转子14作为整体来分析。不同的转子14及转子支撑块10需设计不同的配重块11，从而使因整个浮台的扭转固有频率而产生扭转趋势的扭转中心位于浮块03的几何形心位置。基于此才能更好的校正平面分离，利于后续进行转子14加重或去重来做动平衡。

整个浮台测试时其中一个振动传感器的波形如图5所示，在此之前需对振动信号进行一定的滤波处理。

本实用新型的具体实施工作过程：

本实用新型在外部驱动机构驱动转子14旋转后，由于转子14经转子支撑块10连接到浮块03，转子14的不平衡量带动整个浮台(包括浮块03、转子支撑块10、配重块11、振动传感器夹块12和转子14)振动，使得浮块03水平左右来回平移或者绕浮块03形心位置扭转，从而振动传感器13检测振动信号，后续通过信号处理和校正平面分离，计算得到转子的不平衡量。

上述具体实施方式用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型作出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于竖直放置转子的软支撑动平衡测试装置，其特征在于：

包括底板(01)和安装在底板(01)上的浮块组件和振动检测组件，浮块组件和转子(14)连接，振动检测组件连接到浮块组件，通过转子(14)转动带动浮块组件的振动，并用振动检测组件检测浮块组件的振动，从而实现竖直放置转子的软支撑动平衡测试。

2.根据权利要求1所述的一种用于竖直放置转子的软支撑动平衡测试装置，其特征在于：

所述振动检测组件包括振动传感器支架(07)、横架(09)、辅助支架(08)和振动传感器夹块(12)和振动传感器(13)，振动传感器支架(07)和辅助支架(08)对称地固定安装在底板(01)上的两侧，横架(09)固定于振动传感器支架(07)和辅助支架(08)顶部之间，横架(09)与底板(01)表面平行；两个振动传感器(13)安装在振动传感器支架(07)上并且上下布置，两个振动传感器(13)各自的振丝均穿过振动传感器支架(07)连接到所述浮块组件的浮块(03)后端面；

所述浮块组件包括浮台立柱(02)、浮块(03)、簧杆(04)、钢丝软绳(05)、调节螺母(06)、转子支撑块(10)和配重块(11)，浮台立柱(02)固定底板(01)上，浮块(03)侧面通过四角的四根簧杆(04)固定于浮台立柱(02)一侧面，转子(14)安装在转子支撑块(10)中，转子支撑块(10)与浮块(03)前端面固定连接；所述的钢丝软绳(05)上端安装在横架(09)中间，下端穿过横架(09)的中心通孔和浮块(03)内部通道后连接到浮块(03)的几何形心位置，使得浮块(03)通过钢丝软绳(05)悬装在横架(09)下；

所述的配重块(11)固定于浮块(03)后端面，并且使得因浮块(03)、转子支撑块(10)、配重块(11)、振动传感器夹块(12)和转子(14)整体扭转固有频率而产生扭转趋势的扭转中心位于浮块(03)的几何形心位置。

3.根据权利要求2所述的一种用于竖直放置转子的软支撑动平衡测试装置，其特征在于：所述的钢丝软绳(05)上端带外螺纹，上端端部的周围四面铣平形成方形结构后穿过横架(09)中央的限位方孔旋上调节螺母(06)，通过旋转调节螺母(06)经钢丝软绳(05)来调节浮块(03)的布置高度，从而使四根簧杆(04)水平，最后固定住调节螺母(06)。

4.根据权利要求2所述的一种用于竖直放置转子的软支撑动平衡测试装置，其特征在于：所述的四根簧杆(04)要垂直安装于浮块(03)上。

5.根据权利要求2所述的一种用于竖直放置转子的软支撑动平衡测试装置，其特征在于：所述的浮块(03)后端面的上部和下部各固定有振动传感器夹块(12)，两个振动传感器(13)的振丝分别连接到两个振动传感器夹块(12)上。