本發(fā)明涉及一種配重快速調(diào)整裝置，特別涉及一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)平衡快速配重調(diào)整裝置及方法。

背景技術(shù)：

當(dāng)旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子重心與回轉(zhuǎn)中心不重合時(shí)，在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下會(huì)產(chǎn)生不平衡力，在不平衡力的作用下，轉(zhuǎn)子會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。高轉(zhuǎn)速下，即使數(shù)值很小的質(zhì)量偏心，也會(huì)產(chǎn)生很大的離心力，造成較大的振動(dòng)。不平衡是旋轉(zhuǎn)機(jī)械常見(jiàn)的故障原因，約占故障總數(shù)的75％以上。引起轉(zhuǎn)子不平衡的因素很多，如轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不對(duì)稱、原材料缺陷、制造安裝誤差及熱變形等?？梢哉f(shuō)，動(dòng)平衡工作貫穿旋轉(zhuǎn)機(jī)械制造、安裝和運(yùn)行的整個(gè)階段，是旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障治理的重要手段。

動(dòng)平衡試驗(yàn)是通過(guò)在轉(zhuǎn)子適當(dāng)部位上加重或去重的方式，調(diào)整轉(zhuǎn)子質(zhì)心位置，使不平衡力減小到能夠滿足機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行為止?，F(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡配重的傳統(tǒng)方法是在被平衡旋轉(zhuǎn)部件預(yù)設(shè)的配重槽內(nèi)添加配重塊或者直接焊接切割好的配重塊。這種配重方式需要待旋轉(zhuǎn)部件完全靜止后，揭開(kāi)罩殼或作業(yè)人員進(jìn)入到罩殼內(nèi)進(jìn)行配重操作，操作流程比較繁瑣復(fù)雜，且對(duì)作業(yè)環(huán)境要求較高，往往需要滿足一定的溫度要求或需對(duì)罩殼內(nèi)氣體進(jìn)行檢測(cè)以滿足作業(yè)人員進(jìn)入要求，容易帶來(lái)安全隱患。現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡試驗(yàn)往往需要通過(guò)一次試加重并開(kāi)機(jī)測(cè)試后，視動(dòng)平衡效果再進(jìn)行多次配重調(diào)整，調(diào)整過(guò)程需要反復(fù)拆裝罩殼或等待罩殼內(nèi)條件適宜作業(yè)人員進(jìn)入才能順利進(jìn)行，這就造成整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程周期長(zhǎng)，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員工作量大，現(xiàn)場(chǎng)安全措施繁瑣等弊端。如果能設(shè)計(jì)一種動(dòng)平衡配重快速調(diào)整裝置，在進(jìn)行動(dòng)平衡配重時(shí)無(wú)需對(duì)旋轉(zhuǎn)設(shè)備罩殼進(jìn)行拆裝，動(dòng)平衡調(diào)整時(shí)能對(duì)配重塊位置、角度進(jìn)行快速方便地調(diào)整，無(wú)疑能大大減小現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡試驗(yàn)的難度，提高工作效率，增大試驗(yàn)的安全性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出一種在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中采用的動(dòng)平衡配重快速調(diào)整裝置，該裝置在平衡圓盤0°、90°、180°、270°四個(gè)互為垂直的方向上各設(shè)置一個(gè)能方便調(diào)整徑向位置的配重塊，動(dòng)平衡試驗(yàn)時(shí)，通過(guò)離心力等效原則來(lái)對(duì)4個(gè)配重塊位置進(jìn)行組合，最終得到動(dòng)平衡試驗(yàn)需要的配重重量及角度，達(dá)到動(dòng)平衡試驗(yàn)的目的。

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是，

一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)平衡快速配重調(diào)整裝置，包括平衡盤和兩對(duì)安裝于平衡盤上的配重調(diào)整部件，所述的配重調(diào)整部件沿平衡盤盤面的半徑方向等間距分布安裝；

配重調(diào)整部件包括固定件、調(diào)整件和配重塊，所述的固定件將調(diào)整件安裝固定在平衡盤的盤面上，所述的配重塊安裝在調(diào)整件上，調(diào)整件使配重塊沿平衡盤的半徑移動(dòng)。

所述的一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)平衡快速配重調(diào)整裝置，所述的平衡盤的圓心位置設(shè)有用于將整個(gè)裝置安裝到待調(diào)整動(dòng)平衡部件上的安裝孔。

所述的一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)平衡快速配重調(diào)整裝置，所述的固定件包括內(nèi)軸承座和外軸承座，所述的內(nèi)軸承座包括內(nèi)軸承基座和滾珠軸承，所述的內(nèi)軸承基座上設(shè)有用于安裝滾珠軸承的安裝孔，所述的滾珠軸承固定于安裝孔內(nèi)，內(nèi)軸承座固定于靠近平衡盤的圓心處，所述的外軸承座包括外軸承基座和滾珠軸承，所述的外軸承基座上設(shè)有用于安裝滾珠軸承的安裝孔，所述的滾珠軸承固定于安裝孔內(nèi)，外軸承座固定于靠近平衡盤的邊緣處并與相應(yīng)的內(nèi)軸承座處于平衡盤的同一條半徑上；

所述的調(diào)整件為絲桿，所述的絲桿兩端分別套裝于內(nèi)軸承座和外軸承座的滾珠軸承內(nèi)；

所述的配重塊上設(shè)有與絲桿相匹配的螺孔并旋入絲桿上，配重塊下端設(shè)有突起，平衡盤沿半徑方向開(kāi)有凹槽，配重塊的突起卡入至凹槽中。

所述的一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)平衡快速配重調(diào)整裝置，所述的內(nèi)軸承座、外軸承座和配重塊下端均設(shè)有形狀相同的突起，突起為梯形，平衡盤上的凹槽為與突起相匹配的燕尾槽。

所述的一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)平衡快速配重調(diào)整裝置，所述的絲桿兩端設(shè)有光桿結(jié)構(gòu)，光桿部分的直徑小于絲桿部分的直徑且與滾珠軸承的直徑相匹配。

所述的一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)平衡快速配重調(diào)整裝置，所述的外軸承座的外側(cè)環(huán)繞滾珠軸承的表面上設(shè)有標(biāo)明角度的圓形刻度盤，所述的絲桿連接外軸承座的一端伸出至外軸承座外側(cè)之外，且沿直徑方向設(shè)有一個(gè)突出至絲桿側(cè)壁之外的指針以指向圓形刻度盤上的刻度。

所述的一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)平衡快速配重調(diào)整裝置，所述的絲桿接外軸承座的一端在軸線方向上設(shè)有內(nèi)六角孔。一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械動(dòng)平衡快速配重調(diào)整方法，采用所述的裝置，計(jì)算配重效果包括以下步驟：

以第1組配重調(diào)整部件對(duì)應(yīng)平衡盤圓周方向的角度為0，距平衡盤中心位置距離為R₁；第2、3、4組對(duì)應(yīng)的角度分別為90°、180°、270°，距平衡盤中心位置距離分別為R₂、R₃、R₄，第1組和第3組合力為第2組和第4組合力為平衡盤旋轉(zhuǎn)角速度為ω，則得到4個(gè)配重塊離心力的合力即：

其中m為配重塊的重量；

遵循離心力等效原則，即

即

即得到，

本發(fā)明的技術(shù)效果在于，通過(guò)傳統(tǒng)動(dòng)平衡算法得到配重質(zhì)量、位置、角度后，無(wú)需在現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)加工配重塊，無(wú)需對(duì)配重塊進(jìn)行焊接等操作，大幅度節(jié)省現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡時(shí)間；對(duì)于配重位置安裝有氣缸或軸套的現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡，無(wú)需進(jìn)行揭缸或揭瓦操作，只需要在設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留調(diào)整孔，通過(guò)調(diào)整孔采用專用扳手可以方便快速對(duì)本發(fā)明的配重調(diào)整裝置進(jìn)行調(diào)整，大大減小現(xiàn)場(chǎng)工作量；由于配重塊位置調(diào)整通過(guò)絲桿裝置進(jìn)行，所以能很精確地對(duì)重塊位置進(jìn)行調(diào)整，提高了動(dòng)平衡精度；本發(fā)明的配重調(diào)整算法簡(jiǎn)單易懂，方便現(xiàn)場(chǎng)人員進(jìn)行調(diào)整計(jì)算。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

圖1為動(dòng)平衡配重調(diào)整裝置原理圖；

圖2為動(dòng)平衡配重調(diào)整裝置整體示意圖；

圖3為動(dòng)平衡配重調(diào)整裝置平衡盤示意圖；

圖4為動(dòng)平衡配重調(diào)整裝置內(nèi)軸承座示意圖；

圖5為動(dòng)平衡配重調(diào)整裝置絲桿示意圖；

圖6為動(dòng)平衡配重調(diào)整裝置配重塊示意圖；

圖7為動(dòng)平衡配重調(diào)整裝置外軸承座示意圖。

圖中，1為平衡盤，2為配重調(diào)整部件，3為外軸承座，4為內(nèi)軸承座，5為絲桿，6為配重塊，7為內(nèi)軸承基座，8為滾珠軸承，9為外軸承基座，10為指針。

具體實(shí)施方式

參見(jiàn)圖1-圖7，本實(shí)施例安裝于旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)軸上。在本實(shí)施例中：

所述的動(dòng)平衡快速配重調(diào)整裝置包括：1個(gè)帶4個(gè)燕尾槽的平衡盤，如圖2和圖3所示，以及4組安裝于平衡盤上的配重調(diào)整部件。

所述的4組配重調(diào)整部件兩兩互為垂直地安裝在平衡盤燕尾槽內(nèi)，通過(guò)螺栓與平衡盤進(jìn)行固定。

所述的配重調(diào)整部件由內(nèi)軸承座、絲桿、配重塊和外軸承座組成。

所述的內(nèi)軸承座如圖4所示，由內(nèi)軸承基座和1個(gè)滾珠軸承裝配組成。所述的內(nèi)軸承基座有梯形底部，方便與平衡盤上燕尾槽進(jìn)行裝配。

所述的絲桿如圖5所示，絲桿中部為外螺紋結(jié)構(gòu)，絲桿兩頭為光桿結(jié)構(gòu)，并與中部螺紋結(jié)構(gòu)形成階梯狀，方便與外軸承座和內(nèi)軸承座進(jìn)行聯(lián)接；絲桿與外軸承座相聯(lián)接側(cè)端部設(shè)有內(nèi)六角孔，可以通過(guò)外六角扳手對(duì)絲桿進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；絲桿與外軸承座相聯(lián)接側(cè)還設(shè)有指針，對(duì)絲桿進(jìn)行操作時(shí)，可以通過(guò)指針指示確定旋轉(zhuǎn)圈數(shù)及角度。

所述的配重塊如圖6所示，配重塊帶梯形底部，方便與平衡盤上燕尾槽進(jìn)行裝配；配重塊中間設(shè)有與絲桿配套的內(nèi)絲孔，當(dāng)絲桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，配重塊可以沿平衡盤燕尾槽方向進(jìn)行平移調(diào)整。

所述的外軸承座如圖7所示，其中左邊為外軸承座的內(nèi)側(cè)視圖，右邊為外軸承座的外側(cè)視圖。由外軸承基座和1個(gè)滾珠軸承裝配組成。所述的外軸承基座帶梯形底部，方便與平衡盤上燕尾槽進(jìn)行裝配；外軸承座外側(cè)設(shè)有標(biāo)明角度的圓形刻度盤，與絲桿上指針配合確定旋轉(zhuǎn)圈數(shù)和角度。

本實(shí)施例在平衡盤0°、90°、180°、270°四個(gè)互為垂直的方向上各設(shè)置一個(gè)能方便調(diào)整徑向位置的配重塊，動(dòng)平衡試驗(yàn)時(shí)，通過(guò)離心力等效原則來(lái)對(duì)4個(gè)配重塊位置進(jìn)行組合，最終得到動(dòng)平衡試驗(yàn)需要的配重重量及角度，達(dá)到動(dòng)平衡試驗(yàn)的目的。其中所采用的配重調(diào)整原理為離心力等效原則，具體分析如下：

假設(shè)4組互為垂直的配重調(diào)整裝置預(yù)先安裝的質(zhì)量塊質(zhì)量都為m，如附圖1所示，第1組對(duì)應(yīng)軸系圓周方向的角度為0，距圓盤中心位置距離為R₁；第2、3、4組對(duì)應(yīng)的角度分別為90°、180°、270°，距圓盤中心位置距離分別為R₂、R₃、R₄。第1組和第3組合力為第2組和第4組合力為若圓盤旋轉(zhuǎn)角速度為ω，則可以得到4個(gè)配重塊離心力的合力用公式表示如下：

在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡時(shí)，通過(guò)傳統(tǒng)動(dòng)平衡計(jì)算一般會(huì)確定需要配重的重塊質(zhì)量M，配重位置R₀及配重的角度θ。如果采用本發(fā)明的配重調(diào)整裝置達(dá)到同樣的配重效果，只需要遵循離心力等效原則，使得

即

可以得到，

式(4)右邊為已知項(xiàng)，左邊是與4個(gè)配重調(diào)整裝置重塊位置的函數(shù)，只需要靈活調(diào)整4個(gè)重塊的位置，按照上面的公式就可以得到需要的配重效果，達(dá)到動(dòng)平衡的目的。

本實(shí)施例通過(guò)傳統(tǒng)動(dòng)平衡算法得到動(dòng)平衡配重調(diào)整裝置安裝位置需要配重的重塊質(zhì)量M、半徑R₀及角度θ，通過(guò)離心力等效原則就可以計(jì)算出某一象限兩組調(diào)整裝置需要旋進(jìn)或旋出的角度，達(dá)到理想的動(dòng)平衡效果，如果需要調(diào)整，只需要改變某一象限兩絲桿旋進(jìn)或旋出的角度就可以很快地對(duì)配重進(jìn)行調(diào)整。