CN217738548U - 一种在线平衡式平衡头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种在线平衡式平衡头，包括转子，旋转子上套设有平衡盘和导电滑环，平衡盘顶面周向等间隔开设有若干安装槽，安装槽内安装有平衡块模组；平衡块模组包括底板,底板顶面一侧固定安装有电机安装板，电机安装板与安装槽靠近转子的侧壁固定连接，底板顶面另一侧固定安装有固定块，固定块与安装槽远离转子的侧壁固定连接，电机安装板内固定安装有电机，电机的输出轴上固接有丝杠，丝杠贯穿电机安装板与固定块转动连接，丝杠上套设平衡件，平衡件与丝杠螺纹连接。本装置的平衡件可随丝杠的旋转沿平衡盘径向往复移动，可以使平衡件快速、精确的移动到指定位置，响应迅速，平衡效率高。

Description

一种在线平衡式平衡头

技术领域

本实用新型涉及在线动平衡技术领域，特别是涉及一种在线平衡式平衡头。

背景技术

旋转机械是工业生产系统中必不可少的重要组成部分，常见的旋转机械有汽轮机转子、离心式压缩机、工业燃气轮机等，这些机械大都体型过大，且伴随着旋转机械往高速、高精度、大型化方向发展，对控制旋转机械振动的要求也越来越高。转子振动过大将导致旋转机械动静部件碰摩、轴承磨损断裂、机组停车检修等不良后果，造成巨大的经济损失以及给操作人员带来安全隐患，因此需定时停机对机器进行现场动平衡。

但许多大型机械一旦停机便会消耗一定的人力物力，对生产进度也会造成影响。针对该种情况提出一种在线自动平衡技术，即在不停机的情况下对转子的振动情况进行在线检测与反馈，通过控制系统对质量分布进行调整从而减少甚至消除振动量。

目前的在线自动平衡技术已相对成熟，应用最多的是机械式平衡头与电磁式平衡头两种类型，但机械式平衡头存在反应慢、平衡能力不稳定、效率低等情况，而电磁式平衡头平衡块在移动过程中会出现震荡、错调和平衡时间过长，且由于高离心力会造成平衡头内部组件变形，磁隙不稳定等一系列问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种在线平衡式平衡头，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种在线平衡式平衡头，包括转子，所述旋转子上套设有平衡盘和导电滑环，所述平衡盘顶面周向等间隔开设有若干安装槽，所述安装槽内安装有平衡块模组；

所述平衡块模组包括底板,所述底板顶面一侧固定安装有电机安装板，所述电机安装板与所述安装槽靠近所述转子的侧壁固定连接，所述底板顶面另一侧固定安装有固定块，所述固定块与所述安装槽远离所述转子的侧壁固定连接，所述电机安装板内固定安装有电机，所述电机的输出轴上固接有丝杠，所述丝杠贯穿所述电机安装板与所述固定块转动连接，所述丝杠上套设平衡件，所述平衡件与所述丝杠螺纹连接。

优选的，所述平衡件包括平衡块和导向块，所述平衡块和导向块分别套设在所述丝杠上，所述平衡块和导向块固定连接，所述导向块与所述丝杠螺纹连接，所述平衡块与所述底板滑动连接。

优选的，所述底板上固定连接有滑轨，所述滑轨与所述平衡块滑动连接。

优选的，所述丝杠为滚珠丝杠。

优选的，所述丝杠通过轴承与所述固定块转动连接。

优选的，所述安装槽接近所述转子的一端底部开设有通孔，电机的导线经由该通孔与平衡盘后端的导电滑环电性连接。

本实用新型公开了以下技术效果：

1、本实用新型设置导电滑环与平衡盘一起安装于转子上，导电滑环内侧随转子一起旋转，外侧相对转子静止，解决电机导线随转子旋转而产生互相缠绕问题。

2、本实用新型的平衡件与丝杠配合，平衡件可随丝杠的旋转沿平衡盘径向往复移动，可以使平衡件快速、精确的移动到指定位置，响应迅速，平衡效率高。

3、该装置结构简单、运行稳定、准确度高且成本低廉，适用范围广。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为在线平衡式平衡头的结构示意图；

图2为平衡块模组的结构示意图；

图3为电机安装板、滑轨及固定块与底板的安装示意图；

图4为平衡盘的结构示意图；

图5为平衡头应用于质量转移式主动平衡控制系统的结构示意图；

图中：1、平衡盘；11、安装槽；12、通孔；2、平衡块模组；21、导向块；22、平衡块；23、丝杠；24、电机安装板；25、底板；26、固定块；27、滑轨；3、导电滑环；4、转子。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

本实用新型提供一种在线平衡式平衡头，包括转子4，旋转子4上套设有平衡盘1和导电滑环3，平衡盘1顶面周向等间隔开设有若干安装槽11，安装槽11内安装有平衡块模组2；

平衡块模组2包括底板25,底板25顶面一侧固定安装有电机安装板24，电机安装板24与安装槽11靠近转子4的侧壁固定连接，底板25顶面另一侧固定安装有固定块26，固定块26与安装槽11远离转子4的侧壁固定连接，电机安装板24内固定安装有电机(图中未显示)，电机的输出轴上固接有丝杠23，丝杠23贯穿电机安装板24与固定块26转动连接，丝杠23上套设平衡件，平衡件与丝杠23螺纹连接。

进一步优化方案，平衡件包括平衡块22和导向块21，平衡块22和导向块21分别套设在丝杠23上，平衡块22和导向块21固定连接，导向块21与丝杠23螺纹连接，平衡块22与底板25滑动连接。平衡块22与导向块21配合连接在一起，且平衡块22不与丝杠23接触，导向块21在平衡块22移动过程起导向作用，且使平衡块22不与丝杠23接触，减少两者间的摩擦力，同时可提高装置的灵敏度，增强平衡效果。

进一步优化方案，底板25上固定连接有滑轨27，滑轨27与平衡块22滑动连接。滑轨26与平衡块22相配合，在平衡块22随丝杠23移动过程中，减少移动阻力与摩擦力，同时对平衡块22的移动起一定的导向作用，防止平衡块22发生晃动。

进一步优化方案，丝杠23为滚珠丝杠，增加丝杠23的精度，平衡精度高。

进一步优化方案，为了便于丝杠23转动，丝杠23通过轴承与固定块26转动连接，轴承的内圈与丝杠23固定连接，轴承的外圈与固定块26固定连接。

进一步优化方案，安装槽11接近转子4的一端底部开设有通孔12，方便电机的导线经由该通孔12与平衡盘1后端的导电滑环3电性连接。

进一步优化方案，相邻安装槽11之间开设有扇形通槽，减轻了平衡盘1的自重，其更轻量化。

在转子的两个校正平面上分别放置同样的平衡头，转子运行时，平衡头随轴一起旋转。平衡盘1沿周向均匀开有四个安装槽11，在每个安装槽11底面靠近转子4的位置挖有通孔12，电机的导线经由该通孔12与平衡盘1后端的导电滑环3电性连接。4个平衡块模组2均配合安装于平衡盘1的四个安装槽11中，其中电机安装板24安装在靠近轴心的一端，并经过螺栓连接固定在安装槽11侧壁上，固定块27安装在安装槽11外侧尾端，同样经由螺栓连接固定在安装槽11侧壁上。

两个平衡盘1上的补偿量先转化为轴向与径向的距离，随后由电机控制平衡块22移动相应的距离，可实现对任何位置出现的不平衡量均可分解为相应的距离；校正平面可由影响系数法得出，将每个校正平面的补偿量转化为平衡盘1轴向与径向的距离，由电机控制移动相应的平衡块22。

本装置所用电机为步进电机，步进电机加驱动器及外部控制器可实现电机转动圈数与平衡块22移动距离精准定位，满足精度需求。

平衡块模组2固定在平衡盘的槽内，电机安装板24与滑轨27及固定块26均固定在底板25上，丝杠23一端通过轴承转动连接在固定块26上，另一端穿过电机安装板24与电机输出轴固定连接；平衡块22与导向块21一起套设在丝杠23上，可随丝杠23的旋转沿安装槽11轴向往复移动，当外置控制系统(图中未显示)得出校正平面的补偿量后，经转化得出轴向与径向的补偿量，随后电机驱动平衡块22移至相应的距离，平衡块22与导向块21配合连接在一起，且平衡块22不与丝杠23接触，导向块21在平衡块22移动过程起导向作用，且使平衡块22不与丝杠23接触，减少两者间的摩擦力，同时可提高装置的灵敏度，增强平衡效果。滑轨26与平衡块22相配合，在平衡块22随丝杠23移动过程中，减少移动阻力，同时对平衡块22的移动起一定的导向作用，防止平衡块22发生晃动；导电滑环3与平衡盘1一起装于转子4上，位于平衡盘1的后端，其内侧随转子4一起旋转且与平衡盘1引出的导线相连接，导电滑环3外部相对转子4静止不动且外部导线与外部控制系统相连接。

本实用新型针对机械式平衡头做出了一些改进，针对其体型较大，增加自重的问题对外观进行简化，使其更轻量化与准确化，且对整个平衡头结构及控制系统进行改进保证了自动平衡过程的稳定性。

如图5所示，平衡头被安装在质量转移式主动平衡控制系统上，质量转移式主动平衡控制系统包括平衡头、振动信号检测系统、配重块位置识别系统、驱动控制系统四部分组成。

平衡头随轴一起转动，平衡头内部设置有可移动的平衡块22，平衡块22相对x轴与y轴的位置可通过安装在相应位置上的传感器检测出来，使电机更精准的控制其转动圈数。两端的传感器用于测量转子4的振动值，当振幅超过预定值时，此时由计算机对反馈的振动信号进行处理，得出两端校正面的不平衡量的幅值与相位，由此得出平衡块22的补偿位置，进而通过电机驱动平衡块22沿平衡头进行移动并锁定在最佳补偿位置，合力最终抵消不平衡量，此时对振动量继续进行测量，若在限定范围内，则平衡过程终止。整个过程无需停车，实现在线控制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本实用新型，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实用新型的限制。

以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种在线平衡式平衡头，其特征在于：包括转子(4)，所述转子(4)上套设有平衡盘(1)和导电滑环(3)，所述平衡盘(1)顶面周向等间隔开设有若干安装槽(11)，所述安装槽(11)内安装有平衡块模组(2)；

所述平衡块模组(2)包括底板(25),所述底板(25)顶面一侧固定安装有电机安装板(24)，所述电机安装板(24)与所述安装槽(11)靠近所述转子(4)的侧壁固定连接，所述底板(25)顶面另一侧固定安装有固定块(26)，所述固定块(26)与所述安装槽(11)远离所述转子(4)的侧壁固定连接，所述电机安装板(24)内固定安装有电机，所述电机的输出轴上固接有丝杠(23)，所述丝杠(23)贯穿所述电机安装板(24)与所述固定块(26)转动连接，所述丝杠(23)上套设平衡件，所述平衡件与所述丝杠(23)螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的在线平衡式平衡头，其特征在于：所述平衡件包括平衡块(22)和导向块(21)，所述平衡块(22)和导向块(21)分别套设在所述丝杠(23)上，所述平衡块(22)和导向块(21)固定连接，所述导向块(21)与所述丝杠(23)螺纹连接，所述平衡块(22)与所述底板(25)滑动连接。

3.根据权利要求2所述的在线平衡式平衡头，其特征在于：所述底板(25)上固定连接有滑轨(27)，所述滑轨(27)与所述平衡块(22)滑动连接。

4.根据权利要求1所述的在线平衡式平衡头，其特征在于：所述丝杠(23)为滚珠丝杠。

5.根据权利要求1所述的在线平衡式平衡头，其特征在于：所述丝杠(23)通过轴承与所述固定块(26)转动连接。

6.根据权利要求1所述的在线平衡式平衡头，其特征在于：所述安装槽(11)接近所述转子(4)的一端底部开设有通孔(12)，所述电机的导线经由所述通孔(12)与平衡盘(1)后端的所述导电滑环(3)电性连接。

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