自动平衡转动体重心偏离转轴引起偏心力矩的平衡装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开的一种自动平衡转动体重心偏离转轴引起偏心力矩的平衡装置，旨在提供一种结构紧凑，受力均衡、平衡能力大的自动平衡转动体重心偏离转轴引起偏心力矩的平衡装置。本发明专利技术通过下述技术方案予以实现：螺旋压缩弹簧(9)通过螺旋压缩弹簧轴拉杆(4)与环形固定件(1)，沿环形转动臂(2)的中心与负载设备转动体的负载转轴(3)进行圆周阵列，螺旋压缩弹簧轴拉杆通过旋转套(8)铰接在环形转动臂上，使得阵列后的各个螺旋定压缩弹簧通过环形固定件、环形转动臂和负载转轴组合成为自动平衡转体重心偏心力矩转动惯量的压缩螺旋压缩弹簧组件；本发明专利技术运用于具有偏心负载的转动轴设备，对偏心负载进行静平衡，特别适用于机电一体化设备。

Balance device for automatically balancing rotation of weight, heart deviation from rotating shaft causing eccentric torque

The invention discloses an automatic balance weight deviation caused by shaft rotation heart eccentric torque balancing device, which aims to provide a compact structure, uniform stress, balance ability of automatic balancing large rotating shaft from the heart weight balancing device caused by the eccentric moment. The invention is realized by the following technical scheme: helical compression spring (9) through the spiral compression spring rod shaft (4) and loop fasteners (1), a rotating arm along the ring (2) and the center shaft load device of rotating body (3) of circular array, a helical compression spring rod by rotating shaft sleeve (8) is hinged on an annular rotating arm, the helical array after the compression spring through the annular ring fixing piece, a rotating arm and a load shaft combined into automatic balance gravity eccentric moment inertia of the twist compression spiral compression spring assembly; the invention is applied to the device is provided with a rotating shaft load eccentricity of eccentric load, static balance, especially suitable for electromechanical equipment.

【技术实现步骤摘要】
自动平衡转动体重心偏离转轴引起偏心力矩的平衡装置
本专利技术涉及一种自动平衡转动体重心偏离转轴引起偏心力矩的平衡装置。其用途是消除绕固定轴转动的转动体(包括部件、整机或其结合体，以下相同)对于其转动轴的不平衡力矩，特别是转动体的偏心所引起的偏心力矩。
技术介绍
在机电一体化设备中，转动体绕固定轴转动的例子经常可见。一般来说转动体的转轴位置是根据转动体的结构以及绕轴转动范围确定的，最好是与转动部分的质心重合，这样转动惯量和风力矩都比较小，转动过程中附加力矩及力矩波动较小。但是由于在制造中尺寸和重量都有误差，转动体的质量和质心位置在设计时不可能准确的预计，或者是受到结构限制，所以通常不可能做到转轴的位置与转动体的质心重合，也就是转动体在转动过程中相对于转轴不能做到完全平衡。转动体的质心与其转轴的不重合，会在转动体转动时产生由于偏心而引起的偏心力矩，这种偏心力矩不是定值，一般都是随转轴的转动角度而呈正旋变化，这就会增加驱动功率、增大设备的摩擦磨损，影响转动的平稳性，这就必然会增加控制系统的控制难度，特别是需要实现高度精确控制的转动系统。当转轴的不平衡量过大时,引起机电设备转动体的振动和噪声加大,严重地影响其运转性能,同时还会加快轴承等零件的磨损,从而降低机电设备转动体的使用寿命。另外，对于机电设备转动体转动过程中速度、加速度起伏大、需要在任意位置急停急转的控制系统，在此情况下甚至可能引起系统的震动，严重时造成系统失控，不能正常工作。不平衡力矩是有规律变化的，不平衡力矩误差属于系统误差。在控制上可以设法补偿，但会使控制系统变得复杂、功率增大、稳定性变差。比较简便、可靠的方法是在机械上实现完全平衡。自动平衡转体重心偏心力矩转动惯量的平衡装置是用来平衡由于转动体重心不通过转动轴而形成的偏心重力矩的一种机械装置，只要设计合理就可以实现负载对于转轴的完全静平衡。机械运动时，各运动构件由于制造、装配误差，材质不均以及设计要求等原因造成转动体质心与其转轴的不重合(即偏心)，转动体转动时将产生大小及方向呈周期性变化的偏心力矩。这些周期性变化的偏心力矩会使机械的构件和基础产生振动，从而降低机器的工作精度、机械效率及可靠性，缩短机器的使用寿命，当震动频率接近系统的共振范围时，将会波及到周围的设备。目前各种机电一体化设备中，绕固定轴转动的转动体大都采用配重块对负载的偏心力矩进行平衡，由于负载的外部构造和转角范围等因素，采用这种配重平衡方式有很大的局限性，尤其是当负载重量较大时，上述局限性就越明显，具体表现为：一是平衡范围窄，不同的负载需要不同的配重块；二是平衡的调整复杂；三是随着负载的增大，配重块的安装越发困难。采用弹簧平衡装置对负载进行自动平衡，这种方式平衡负载范围大，调整简单，工作可靠，可以大大减轻系统重量。因此弹簧平衡装置具有简单可靠，使用方便，可以随时根据负载转轴的转角大小调整螺旋压缩弹簧力使装置处于一个动态平衡的条件下，具有随时随地对不平衡力矩进行平衡的优点。图11-图13中为现在常用的普通弹簧平衡装置，是根据螺旋压缩弹簧特性和系统的力矩平衡条件推导而来的。实现完全静平衡需要满足下面三个条件::⑵转轴α＝γ转角，螺旋压缩弹簧压缩量⑶，螺旋压缩弹簧钢度⑷则机构就能在任意位置上使偏心力矩和螺旋压缩弹簧力矩相等，即实现完全静平衡。对于中小尺寸与质量的偏心转动负载，常用的实现方式为：转动臂01一端与负载转轴固联，当负载转轴转动时与其一起转动，另一端与螺旋压缩弹簧轴拉杆402铰接。压缩螺旋压缩弹簧05穿过螺旋压缩弹簧轴拉杆402安装于旋转套04与压头07之间，旋转套04上两侧的转动半轴安装于固定件08与压块09之间的法兰盘衬套03内形成一活动转动联接，固定件08固联于设备大支架010上，压块09固联于固定件08上。当负载转动时，固联于负载上的转动臂01与其一起转动，转动臂01带动与其铰接的螺旋压缩弹簧轴拉杆02沿自身轴线移动同时与随旋转套04、螺旋压缩弹簧05、压头07旋转套04上的两半轴转动，同时进行压缩与放松螺旋压缩弹簧05的运动。当负载的质心D处于铅垂位置时，负载对其转轴O的不平衡力矩为0。这时OAB位于同一直线上，螺旋压缩弹簧的压缩量AB为最小，弹簧压缩力对于负载转轴O的力矩也为0，转动系统处于静平衡状态。当负载转动时，螺旋压缩弹簧05被压缩，负载偏离铅垂面的转角γ，负载轴轴心与转背01与螺旋压缩弹簧轴拉杆02的交接轴轴心之间的连线，负载轴轴心与旋转套上的两半轴轴心间的连线所形成的转轴α自然满足α＝γ。对于，只要在当负载的质心D处于铅垂位置时，这时OAB位于同一直线上，使螺旋压缩弹簧的压缩量S＝AB，当负载轴转动时AB随转动臂01的转动而变化，螺旋压缩弹簧所增加的压缩量等于AB的增加量，即可以始终保持S＝AB。只要恰当设计螺旋压缩弹簧，使螺旋压缩弹簧刚度，即可实现转动系统在任意转角的静平衡。该方式虽然可以实现质心偏离转轴的转动系统在在任意转角的静平衡，系统稳定可靠、平衡精度高。但这种普通弹簧平衡装置存在的不足之处在于：1，对于负载质大、质心偏离转轴距离远(即负载偏心转矩大)的转动系统，使用该弹簧平衡装置时，无论是采用单螺旋压缩弹簧还是组合螺旋压缩弹簧，其外形尺寸都会较大。对于整机尺寸要求紧凑、外形美观的设备，也不易实现要求。2，由于这种普通弹簧平衡装置采用单一的螺旋压缩弹簧平衡组件，负载转轴单向受力，使得转轴的受力不均衡，这就要求转轴要有更大的强度与尺寸。
技术实现思路
本专利技术目的是针对现有技术弹簧平衡装置存在的不足之处，提供一种结构紧凑，受力均衡、平衡能力大的自动平衡转动体重心偏离转轴引起偏心力矩的平衡装置。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种自动平衡转动体重心偏离转轴引起偏心力矩的平衡装置，包括环形固件1，连接螺旋压缩弹簧轴拉杆4的环形转动臂2，其特征在于：螺旋压缩弹簧9通过螺旋压缩弹簧轴拉杆4与环形固定件1，沿环形转动臂2的中心与负载设备转动体的负载转轴3进行圆周阵列，螺旋压缩弹簧轴拉杆4通过螺旋压缩弹簧9，穿过环形固定件1的长圆形阵列孔及其旋转套8铰接在环形转动臂2上，使得阵列后的各个螺旋定压缩弹簧通过环形固定件1、环形转动臂2和负载转轴3组合成为自动平衡转体重心偏心力矩转动惯量的压缩螺旋压缩弹簧组件；当负载设备的负载轴3转动时，压缩螺旋压缩弹簧组件在螺旋压缩弹簧轴拉杆4的拉动作用下，通过旋转套8上的两侧转轴转动，同时使压缩螺旋压缩弹簧9压缩，压缩螺旋压缩弹簧轴拉杆4产生相等的拉力对负载转轴3产生的转矩的总和与负载轴3的偏心转矩相等，从而形成了多个螺旋压缩弹簧的弹簧力对负载轴3偏心静力矩进行平衡的平衡力矩，实现对负载轴3偏心静力矩的完全平衡。本专利技术相比于现有技术具有如下有益效果。结构紧凑。本专利技术将普通螺旋压缩弹簧的固定件设计为环形固定件和环形转动臂，将单一的普通螺旋压缩弹簧，沿负载设备转动体的转轴进行圆周阵列，使得阵列后的各个普通螺旋压缩弹簧通过环形转动臂与环形固定件组合成为结构紧凑的整体式自动平衡转体重心偏心力矩转动惯量的平衡装置。受力均衡。本专利技术将单一普通螺旋压缩弹簧沿环形转动臂2进行圆周阵列，螺旋压缩弹簧轴拉杆4通过单一普通螺旋压缩弹簧，穿过环形固定件1的长圆形阵列孔及其旋转套8铰接在环形转动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动平衡转动体重心偏离转轴引起偏心力矩的平衡装置，包括环形固件(1)，连接螺旋压缩弹簧轴拉杆(4)的环形转动臂(2)，其特征在于：螺旋压缩弹簧(9)通过螺旋压缩弹簧轴拉杆(4)与环形固定件(1)，沿环形转动臂(2)的中心与负载设备转动体的负载转轴(3)进行圆周阵列，螺旋压缩弹簧轴拉杆(4)通过螺旋压缩弹簧(9)，穿过环形固定件(1)的长圆形阵列孔及其旋转套(8)铰接在环形转动臂(2)上，使得阵列后的各个螺旋定压缩弹簧通过环形固定件(1)、环形转动臂(2)和负载转轴(3)组合成为自动平衡转体重心偏心力矩转动惯量的压缩螺旋压缩弹簧组件；当负载设备的负载轴(3)转动时，压缩螺旋压缩弹簧组件在螺旋压缩弹簧轴拉杆(4)的拉动作用下，通过旋转套(8)上的两侧转轴转动，同时使压缩螺旋压缩弹簧(9)压缩，压缩螺旋压缩弹簧轴拉杆(4)产生相等的拉力对负载转轴(3)产生的转矩的总和与负载轴(3)的偏心转矩相等，从而形成了多个螺旋压缩弹簧的弹簧力对负载轴(3)偏心静力矩进行平衡的平衡力矩，实现对负载轴(3)偏心静力矩的完全平衡。

【技术特征摘要】
1.一种自动平衡转动体重心偏离转轴引起偏心力矩的平衡装置，包括环形固件(1)，连接螺旋压缩弹簧轴拉杆(4)的环形转动臂(2)，其特征在于：螺旋压缩弹簧(9)通过螺旋压缩弹簧轴拉杆(4)与环形固定件(1)，沿环形转动臂(2)的中心与负载设备转动体的负载转轴(3)进行圆周阵列，螺旋压缩弹簧轴拉杆(4)通过螺旋压缩弹簧(9)，穿过环形固定件(1)的长圆形阵列孔及其旋转套(8)铰接在环形转动臂(2)上，使得阵列后的各个螺旋定压缩弹簧通过环形固定件(1)、环形转动臂(2)和负载转轴(3)组合成为自动平衡转体重心偏心力矩转动惯量的压缩螺旋压缩弹簧组件；当负载设备的负载轴(3)转动时，压缩螺旋压缩弹簧组件在螺旋压缩弹簧轴拉杆(4)的拉动作用下，通过旋转套(8)上的两侧转轴转动，同时使压缩螺旋压缩弹簧(9)压缩，压缩螺旋压缩弹簧轴拉杆(4)产生相等的拉力对负载转轴(3)产生的转矩的总和与负载轴(3)的偏心转矩相等，从而形成了多个螺旋压缩弹簧的弹簧力对负载轴(3)偏心静力矩进行平衡的平衡力矩，实现对负载轴(3)偏心静力矩的完全平衡。2.如权利要求1所述的一种自动平衡转动体重心偏离转轴引起偏心力矩的平衡装置，其特征在于：螺旋压缩弹簧(9)的一端插入旋转套(8)的环形槽中，螺旋压缩弹簧轴拉杆(4)的螺纹端依次通过旋转套(8)的中心孔、螺旋压缩弹簧(9)、压头(11)，在其带螺纹旋入端部制有内六方孔的球面螺母(10)，形成一个压缩螺旋压缩弹簧组件。3.如权利要求1所述的一种自动平衡转动体重心偏离转轴引起偏心力矩的平衡装置，其特征在于：螺旋压缩弹簧轴拉杆(4)与球面螺母(10)之间为螺纹联接，通过旋转球面螺母(10)改变压头(11)的轴向位置从而改变螺旋压缩弹簧(9)的压缩量，以调整自动平衡转体重心偏心力矩转动惯量的平衡装置的平衡能力。4.如权利要求2所述的自动平衡转动体重心偏离转轴引起偏心力矩的平衡装置，其特征在于：螺旋压缩弹簧组件的阵列数为N，螺旋压缩弹簧组件沿负载转轴进行圆周阵列，阵列的数量根据负载偏心转矩的大小、转动范围、设备的结构尺寸与要求而定。5.如权利要求1所述的自动平衡转动体重心偏离转轴引起偏心力矩的平衡装置，其特征在于：环形转动臂(2)是一个制有梅花形的环盘，周向上制有周向环槽，内环孔上制有用于与负载轴联结的花键，梅花盘的弧上制有圆孔，螺旋压缩弹簧轴拉杆(4)固定端通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵开富，潘冬花，杨钊，石宗平，张键铭，
申请(专利权)人：零八一电子集团有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51