專利名稱：平衡機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于測量和補償轉(zhuǎn)子、尤其是曲軸的不平衡度的平衡機，其包括一個可旋轉(zhuǎn)地支承一待平衡的轉(zhuǎn)子的滑動軸承和一個向該滑動軸承提供一種流體的供給裝置，其中，該滑動軸承有一個具有空心圓柱形支承面的軸瓦，具有圓柱形滑動面的一轉(zhuǎn)子部段支承在該軸瓦內(nèi)。
在平衡機內(nèi)，為待平衡的轉(zhuǎn)子按照其結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)置用于可旋轉(zhuǎn)地支承的不同支承裝置。常見的支承裝置例如是托輥軸承，其中，轉(zhuǎn)子支承在成對的托輥上。對于較輕的轉(zhuǎn)子使用不同材料制的棱形軸承，此時只允許小的單位面積壓力。對于較輕的轉(zhuǎn)子可以采用空氣靜力或空氣動力軸承。對于高轉(zhuǎn)速和較重的轉(zhuǎn)子，通常使用滑動軸承，例如靜壓或液力滑動軸承。在這種情況下使用與完全針對各自轉(zhuǎn)子軸頸工作狀態(tài)設(shè)計的非常類似或相同的軸承。
在由US 1486115已知的前言所述類型平衡機中，滑動軸承有兩個彼此隔開距離排列的扇形軸瓦，它們這樣固定在一支架上，即，它們能實施有限的擺動。這些軸瓦在支承面內(nèi)有流入孔，流入孔通過柔性管與一個供給壓力油的供給系統(tǒng)連接。在被支承的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，在轉(zhuǎn)子與軸瓦之間形成一個支承轉(zhuǎn)子的楔形緩沖油層。
此外，由達姆施塔特的卡爾申克股份公司(Carl Schenck AG，Darmstadt)的公司文件B 1420“用于曲軸的平衡機(Auswuchtmaschinen fürKurbelwellen)”還已知一種具有供給液體的滑動軸承的平衡機。在此平衡機中，滑動軸承在測量過程中通過過濾后的冷卻劑潤滑，該冷卻劑在補償過程中用于冷卻補償工具。
在平衡機中，已知供給液體的滑動軸承需要巨大的結(jié)構(gòu)性費用，因為液體供給系統(tǒng)需要相對于周圍環(huán)境防止噴濺和包封的特殊裝置。
還已知，滑動軸承的滑動或支承面用陶瓷材料制成，在DE 19526497 A1中，例如已知一種滑動軸承，它有用于形成液力的潤滑液楔的陶瓷滑動體和由陶瓷層構(gòu)成的相配滑動面。此外還已知一些用于構(gòu)成滑動軸承對的燒結(jié)的復(fù)合材料，其中這些復(fù)合材料有足夠大的孔隙容積用于儲存軸承潤滑用的油，對此可參見DE 3822919 A1、DE 4214877 A1。在已知的陶瓷軸承或燒結(jié)軸承中，軸承對的共同作用的滑動面分別用相同或同類材料制成。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是創(chuàng)造一種前言所述類型的平衡機，它結(jié)構(gòu)簡單并因而能廉價地制造，以及具有高測量精度的特點。
為了解決上述技術(shù)問題，在按本發(fā)明的平衡機中滑動軸承設(shè)有硬質(zhì)陶瓷材料制成的軸瓦，以及所述用于向滑動軸承提應(yīng)流體的供給裝置設(shè)計為用于供給最小量的流體，尤其是一種氣溶膠或油氣溶膠。
在按照本發(fā)明的擴展設(shè)計中，取代一種例如在支承重轉(zhuǎn)子和高轉(zhuǎn)速時通常使用的液力滑動軸承，而使用一種供給最小流體量的滑動軸承，該滑動軸承有一耐磨的硬質(zhì)陶瓷軸瓦，這種軸瓦不易咬死。出人意料地表明，對于硬質(zhì)和光滑的陶瓷軸瓦，很小的潤滑和冷卻劑供給量足以可靠地潤滑和冷卻。在這里軸承在混合摩擦區(qū)域內(nèi)運行，因而不導(dǎo)致轉(zhuǎn)子軸頸和軸瓦的表面完全分離。金屬的轉(zhuǎn)子軸頸與陶瓷軸瓦的組合在摩擦學上是特別有利的。盡管向支承面供給最小量的潤滑劑，但是這種組合可靠地防止附著性磨損(“咬住”)。通過本發(fā)明，潤滑和冷卻劑的供給裝置簡化為一種簡單的最小量系統(tǒng)，以及尤其避免了在液力液體潤滑中產(chǎn)生的環(huán)境保護方面的問題。
按照本發(fā)明的用于滑動軸承的供給量在每小時幾毫升的范圍內(nèi)，反之，在例如液力滑動軸承中的供給量要求在每分鐘幾升的范圍內(nèi)。液體潤滑時通常應(yīng)關(guān)注使用者獨特的設(shè)備運行規(guī)范(spezielle Betriebsmittelvorschriften)，它對于每個使用者或視具體情況會有不同，然而在按照本發(fā)明的供給裝置中有利地取消了這些問題。此外，在采用油作為工作液時在防燃燒、防爆炸和防排放等方面或水域保護規(guī)程方面存在的尤其是環(huán)境保護問題也得以避免。因此本發(fā)明確保有利于環(huán)保。
在可達到的平衡精度方面特別有利的是，可靠地抑制潤滑和冷卻液弄濕轉(zhuǎn)子，這尤其在非旋轉(zhuǎn)對稱的轉(zhuǎn)子如曲軸的情況下會導(dǎo)致歪曲測量結(jié)果。此外，在可達到的平衡精度方面還有利的是，支承剛度不受液體膜的影響并因而也不受轉(zhuǎn)子角速度的影響。另外，還可以采取措施節(jié)省費用，即例如供給氣溶膠可容易地與不同的工作條件相匹配。
有利地使用油氣溶膠作為氣溶膠，在這種情況下將在空氣中微細地霧化的油供給潤滑區(qū)，以及在那里起潤滑和必要時還有冷卻的作用。因為造成極細的油霧，所以保證節(jié)約地用油。但氣溶膠也可以具有一些例如可以允許不粘附地固體潤滑或可以對氣溶膠的均勻霧化產(chǎn)生影響的物質(zhì)或添加物。
在本發(fā)明的一擴展設(shè)計中，在軸瓦支承區(qū)內(nèi)使用氣溶膠，從而可繼續(xù)采用一液力或靜壓支承裝置的一些有利構(gòu)件。這即使在滴落式用途中也是可以實現(xiàn)的。此外，通過吹入氣溶膠而防止軸瓦被污染，或可由此或在需要時通過吹入空氣方便地清潔軸瓦。
在一項特別簡單的擴展設(shè)計中，流體使用在轉(zhuǎn)子部段露出的、而不是被軸瓦圍繞的表面上。在采用噴霧式方法時一霧化裝置的出口以及在采用滴落式方法時液滴出口可以最佳地定位。噴霧式方法可有利地通過一優(yōu)選在測量過程開始時實施的短時噴霧沖擊進行。
為保證按照本發(fā)明的平衡機的滑動軸承的工作可靠性，按照本發(fā)明的另一項建議可設(shè)置所述滑動軸承或其軸瓦的一溫度監(jiān)測裝置?；谳S瓦與轉(zhuǎn)子軸頸之間在溫度升高時逐漸增大的摩擦從而表明最小量潤滑可能產(chǎn)生故障，因此通過溫度監(jiān)測可以早期識別并采取針對措施。
具有在測量過程和補償過程之間轉(zhuǎn)子不在其中移位的位置的平衡機中，例如一噴霧裝置或一滴落裝置的出口可按有利的方式在測量過程中定位在支承位置上，以便于軸承潤滑和冷卻，而在補償過程中定位成用于補償工具的冷卻和潤滑。因為在這種平衡機中可提供多個使用地點，由此可以簡單的方式保證節(jié)約冷卻和潤滑劑的消耗。
為了能分開地以及在時間上先后地例如將氣溶膠供給所述支承位置和補償位置，可設(shè)置一些可運動的可以定位在各自的使用地點的供給管道。也可以相對每個使用地點設(shè)置一些設(shè)計為可接通和可切斷的供給管道。
若將例如氣溶膠只供給規(guī)定的或同時供給所有的使用地點，則可獲得“干式”平衡機的重要優(yōu)點，這時可以取消用于防止例如噴霧液或滴落液體的護襯或收集容器。通過本發(fā)明，無論在不平衡度測量過程中還是在補償過程中，首次實現(xiàn)了流體潤滑裝置的“干式”設(shè)計。
附圖表示出本發(fā)明的一些有利的擴展設(shè)計并在下面詳細說明。附圖其中

圖1表示一按照本發(fā)明的支承裝置的剖視圖；以及圖2以側(cè)視圖表示一按照本發(fā)明的不平衡度測量和補償裝置。
在圖1中簡略表示的支承裝置包括一用于轉(zhuǎn)子2的滑動軸承1、一設(shè)計用于供給最小量流體的供給裝置3、一控制裝置4以及一壓力介質(zhì)接頭5。此支承裝置是在圖2中示意表示的用于轉(zhuǎn)子2的不平衡度測量和補償設(shè)備的組成部分，轉(zhuǎn)子2通過其在兩個設(shè)計為軸承架8、9的支承裝置內(nèi)的支承位置10、11裝入到該設(shè)備中。為了平衡，按已知的方式使轉(zhuǎn)子2旋轉(zhuǎn)，測量和計算基于要排除的不平衡度所造成的不平衡振動，以及在事先規(guī)定的補償平面12、13內(nèi)通過在補償位置去除材料使轉(zhuǎn)子2平衡。
支承裝置有軸瓦6，它們與轉(zhuǎn)子2的具有支承位置10、11的支承軸頸相配。軸瓦6為容納支承軸頸具有一空心圓柱形凹槽7，該凹槽帶有一盒狀的用于使用氣溶膠或使空氣吹過支承位置的凹槽20。盒狀凹槽20通過一換向閥形式的控制裝置4，或與壓力介質(zhì)接頭5或與最小量流體供給裝置3連接或中斷。軸瓦6由兩個用非常硬的陶瓷材料制成的自調(diào)位的軸承元件組件，以及有很光滑的支承面。盡可能優(yōu)化軸瓦7與轉(zhuǎn)子2之間的緊貼吻合度。
流體供給裝置3設(shè)計為氣溶膠-霧化裝置。該流體供給裝置3也可以設(shè)計為不同的，或設(shè)計為附加地用于將最小量的流體輸出給滴液裝置或用于供給一個在其體積內(nèi)用流體浸漬的周期性地與轉(zhuǎn)子部段2接觸的潤滑體。借助該氣溶膠-霧化裝置將例如油在空氣中極細地霧化，并供往軸瓦6的在所述盒狀凹槽20內(nèi)的出口。為此，氣溶膠-霧化裝置與用于壓縮空氣的壓力介質(zhì)接頭5連接，并在測量階段中轉(zhuǎn)子2旋轉(zhuǎn)時通過控制裝置4與該盒狀凹槽20連接，如控制裝置4的左段示意表示的那樣。在試驗時意外地發(fā)現(xiàn)，在約1至100ml/h范圍內(nèi)的小氣溶膠量，即使在平衡高轉(zhuǎn)速的較重轉(zhuǎn)子時，也已經(jīng)完全足以可靠地防止支承面的損壞和過度加熱；為此僅在測量過程的一開始約持續(xù)1秒鐘的氣溶膠噴霧沖擊就夠了。壓力介質(zhì)接頭在需要時可以如在控制裝置4右段中示意表示的那樣直接與盒狀凹槽20連接，目的是通過吹過空氣來清潔支承位置；此時切斷氣溶膠的供給。但支承位置的清潔也可以借助氣溶膠進行。
為了監(jiān)測工作溫度，在軸瓦7上裝一溫度傳感器21，它通過導(dǎo)線22與機器控制裝置連接。若軸承工作溫度超出一預(yù)定的極限值，可立即引起供給一附加的用于潤滑滑動軸承的流體量。當溫度進一步升高時，也可以命令轉(zhuǎn)子停止旋轉(zhuǎn)。
圖2示意表示的不平衡度測量和補償裝置，為了可旋轉(zhuǎn)地支承轉(zhuǎn)子2具有兩個包括軸瓦6的軸承架8、9，軸瓦的設(shè)計如圖1所示以及有一潤滑和冷卻劑供給系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過接頭30、30′與一用于供應(yīng)氣溶膠的最小量流體供給裝置連接。最小量流體供給裝置基本上與參見圖1所說明的裝置一致。為了補償已確定的不平衡度設(shè)一些補償工具32，借助這些補償工具在補償平面12、13內(nèi)的補償位置去除轉(zhuǎn)子材料。
潤滑和冷卻劑供給系統(tǒng)有兩個管道系統(tǒng)31和31′，用于提供不同的使用位置。通過管道系統(tǒng)31′將氣溶膠供給支承位置10和11，而管道系統(tǒng)31將氣溶膠供給補償位置和補償工具32和33。管道系統(tǒng)31′的供給管道的出口設(shè)在支承位置10、11的未被軸瓦6圍繞的轉(zhuǎn)子部段附近，而管道系統(tǒng)31的供給管道的出口設(shè)在轉(zhuǎn)子2的補償面附近。
管道系統(tǒng)31′的供給管道的出口也可選擇處于軸瓦6的內(nèi)部，如圖1所示。
為了節(jié)約地使用氣溶膠，可以這樣接通所述供給管道，即，在測量階段只將氣溶膠供給支承位置10、11。業(yè)已證明，在測量過程的一開始短時間的氣溶膠噴霧沖擊就夠了。在轉(zhuǎn)子2靜止不動的補償過程中，僅向在那里進行補償過程的補償位置供給氣溶膠。
在本發(fā)明的一種沒有詳細表示的實施形式中，管道系統(tǒng)31具有一可運動的供給管道，該供給管道以其出口總是定位在實施補償過程的補償位置上。
在另一種實施方式中可規(guī)定，只設(shè)一個具有兩根可運動的供給管道的管道系統(tǒng)，這兩根供給管道分別或與兩個支承位置10、11對應(yīng)配設(shè)，或與兩個補償位置對應(yīng)配設(shè)，并且在測量階段向兩個支承位置10、11供應(yīng)氣溶膠，以及在補償過程只將氣溶膠供給在那里當前正在實施補償過程的那個補償位置。
通過本發(fā)明，基于軸承潤滑和工具冷卻典型地設(shè)有用于潤滑和冷卻劑的操縱和供給裝置的平衡機，首次可以設(shè)計成“干式的”。由此可以取消所有用于防護或收集噴霧液或滴落的液體的措施。平衡結(jié)果不受轉(zhuǎn)子區(qū)域液體聚集的影響，從而導(dǎo)致更高的精度。
權(quán)利要求
1.一種用于測量和補償轉(zhuǎn)子、尤其是曲軸的不平衡度的平衡機，其包括一可旋轉(zhuǎn)地支承一待平衡的轉(zhuǎn)子(2)的滑動軸承(1)和一向該滑動軸承供應(yīng)一種流體的供給裝置，其中，該滑動軸承(1)具有一帶有空心圓柱形支承面的軸瓦(6)，具有一圓柱形滑動面的一轉(zhuǎn)子部段支承在該軸瓦內(nèi)，其特征為所述軸瓦(6)用一種硬質(zhì)陶瓷材料制成，以及所述供給裝置設(shè)計為用于供給最小量的流體。
2.按照權(quán)利要求1所述的平衡機，其特征為供給的所述最小量的流體為氣溶膠，尤其是油氣溶膠。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的平衡機，其特征為所述供給裝置間歇地供給所述最小量流體。
4.按照權(quán)利要求3所述的平衡機，其特征為間歇地供給空氣。
5.按照權(quán)利要求1至4中任一項所述的平衡機，其特征為供給滑動軸承的流體量在1ml/h至100ml/h范圍內(nèi)。
6.按照權(quán)利要求1至5中任一項所述的平衡機，其特征為所述流體被使用在所述軸瓦(6)的支承區(qū)域內(nèi)。
7.按照權(quán)利要求1至6中任一項所述的平衡機，其特征為所述流體被使用在所述轉(zhuǎn)子部段的未被軸瓦(6)圍繞的滑動面區(qū)域內(nèi)。
8.按照權(quán)利要求1至7中任一項所述的平衡機，其特征為所述流體的使用借助一滴落裝置或一尤其實施噴霧沖擊的噴霧裝置來進行。
9.按照權(quán)利要求1至8中任一項所述的平衡機，其特征為所述陶瓷材料的硬度約為4000N/mm2HV或更高。
10.按照權(quán)利要求1至9中任一項所述的平衡機，其特征為所述軸瓦的支承面很光滑，尤其具有低于0.2的粗糙度Ra。
11.按照權(quán)利要求1至10中任一項所述的平衡機，其特征為采用非氧化陶瓷作為所述陶瓷材料。
12.按照權(quán)利要求1至11中任一項所述的平衡機，其特征為所述轉(zhuǎn)子部段的滑動面由金屬制成。
13.按照權(quán)利要求1至12中任一項所述的平衡機，其特征為所述軸瓦具有多個自動定向的軸承元件。
14.按照權(quán)利要求1至13中任一項所述的平衡機，其特征為所述軸瓦的支承面和所述轉(zhuǎn)子部段的滑動面具有高的緊貼吻合度。
15.按照權(quán)利要求1至14中任一項所述的平衡機，其特征為所述滑動軸承配設(shè)有一溫度監(jiān)測裝置。
16.按照權(quán)利要求1至15中任一項所述的平衡機，其包括一個用于流體潤滑和冷卻劑的供給系統(tǒng)，該流體潤滑和冷卻劑配設(shè)有多個使用地點，其特征為所述供給系統(tǒng)為此設(shè)計和布置成，向所述用于支承一待平衡轉(zhuǎn)子(2)的滑動軸承(1)和向一用于去除轉(zhuǎn)子材料的補償工具(32)供給最小量的流體，尤其是氣溶膠或油氣溶膠。
17.按照權(quán)利要求16所述的平衡機，其特征為所述供給系統(tǒng)具有通往各使用地點的供給管道(31、31′)。
18.按照權(quán)利要求16所述的平衡機，其特征為所述供給系統(tǒng)具有至少一根可運動的供給管道，其出口可運動到不同的使用地點。
19.按照權(quán)利要求18所述的平衡機，其特征為所述可運動的供給管道可配屬于用于所述轉(zhuǎn)子(6)的一個或多個支承面和一個或多個補償平面(12、13)。
20.按照權(quán)利要求16至19任一項所述的平衡機，其特征為所述供給管道可根據(jù)測量或補償過程被接通和切斷。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于測量和補償轉(zhuǎn)子不平衡度的平衡機，其包括一個可旋轉(zhuǎn)地支承一個待平衡轉(zhuǎn)子(2)的滑動軸承(1)和一個向該滑動軸承(1)供應(yīng)一種流體的供給裝置，其中，該滑動軸承(1)有一具有空心圓柱形支承面的軸瓦(6)，具有圓柱形滑動面的轉(zhuǎn)子部段支承在該軸瓦內(nèi)。所述軸瓦(6)用硬質(zhì)陶瓷材料制成，以及所述供給裝置設(shè)計為用于供給最小量的流體。
文檔編號F16C33/04GK1656367SQ03811690
公開日2005年8月17日 申請日期2003年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月22日
發(fā)明者馬丁·羅格拉, 沃納·基塞爾, 于爾根·明澤爾 申請人:申克羅泰克有限責任公司