一种高速动平衡机支承摆架制造技术

本发明专利技术提供了一种高速动平衡机支承摆架，其组成主要包括摆架体、整体式刚度架、内外扇形板、侧盖板、摆架上盖、附加刚度装置、阻尼器、振动传感器等部件。其核心是采用了整体式刚度架，它由轴承座下瓦座、支承杆簧和刚度架底托组成。轴承孔与刚度架底托外圆同轴加工，刚度架底托外圆与摆架体柱面配合，提高了两摆架间的同心度。本发明专利技术的高速动平衡机支承摆架，减小了参振质量，扩展了工作转速范围，避免了承载结构件的强度薄弱点，大大提高了动载荷承载能力，显著降低了制造成本，改善了信号测试质量。

【技术实现步骤摘要】
一种高速动平衡机支承摆架
本专利技术涉及转子高速动平衡及超速试验领域，具体而言，是一种高速动平衡机支承摆架，该支承摆架是高速动平衡机最核心的部件，用于通过滑动轴承支承被平衡转子，测取与转子不平衡量相对应的动态振动信号。其主要技术要求为，尽量保持转子在其工作状态下所呈现的动态特性，具有足够的机械振动灵敏度，对各类转子的广泛适用性。支承摆架设计的优劣直接影响高速动平衡机的性能与寿命、测量的准确性和平衡效率。
技术介绍
用于挠性转子动平衡与超速试验的设备称为高速动平衡机，其中用于支承挠性转子的摆架是高速动平衡机最关键最核心的部件。针对挠性转子动平衡这种特殊的平衡任务，摆架的设计应具备以下技术特征。1）硬支承要求。有两个方面的含义：一方面具有在硬支承条件下，被测转子在平衡机上的振型能与工作状态下的振型保持一致，这样才能进行正确的平衡测量与校正；另一方面则要求支承摆架系统的一阶固有频率必须高于被测转子的最高工作转速，这样才能保证在整个测量转速范围内遇到的临界转速振动峰值都是源于被测转子的，而不是设备的。2）支承摆架径向各向等刚度要求。即支承摆架在垂直方向及水平方向的刚度接近相等，这样被测转子的每一阶临界转速振动在升降速过程中都只有一个峰值，而不会因为不等刚度而分裂为两个，从而影响测量。3）球面弹性支承要求。高速动平衡机是针对滑动轴承支承转子设计的，由于轴承具有一定的轴向长度，为了降低由此产生的附加偶不平衡影响，并能追随转子挠曲变形，减小轴承边缘压力，则要求支承摆架轴承座绕垂直轴及水平轴的扭转刚度要低，使轴承座具有类似球面支承的弹性变形能力。4）较高的同心度要求。由于支承摆架间的实际距离取决于实际被测转子两轴承间的距离，针对不同长度的被测转子变化范围较大；又由于同一台高速平衡机往往需要配几副不同规格的支承摆架，因此支承摆架间的同心度要求很高，这样才能保证各副支承摆架之间及同一对支承摆架针对不同长度的被测转子，都能工作在较好的对中状态。5）承受较高动载荷的能力。由于在测量过程中，被测转子是要过临界转速的，被测转子在高转速下容易产生零件移位或弹塑性变形，这都会产生巨大的离心动载荷，这种动载荷可能是静载荷的数倍。对支承摆架而言，除附加刚度装置作为有效的安全措施外，其基本结构也应具备较高的动载荷承载能力，这样才能保证测量的正常进行。当前市场上见到的高速动平衡机支承摆架，以德国某公司进口的最具代表性，经过数十年的使用实践，证明了该支承摆架能较好地满足挠性转子高速动平衡的测量要求，主要原因是上述前三条技术要求得到了较好的满足，但该产品设计也存在一些缺憾和值得改进的地方，主要有以下几个方面。1）支承摆架的同心度较差。既包括同一对支承摆架之间的同心度较差，也包括安装在同一床身上的不同规格支承摆架之间的同心度较差。其主要原因是每只支承摆架的轴承座孔心的位置是由装配工艺实现的，而不是靠加工工艺实现的，并且装配工艺只能控制孔心位置的垂直方向误差，不能控制其水平方向上的误差，由于其结构设计的局限，不能同时做到两方向上的误差控制。2）结构设计与装配工艺过于复杂，零部件制造成本高，组装工作量大。3）由于其结构设计特点，关键承载零件上有螺纹、退刀槽等薄弱部位，支承摆架的载荷承载能力大大降低，需配备动载荷监测等安全设备，有时仍难以避免过早的疲劳失效问题。4）由于其结构设计特点，在其规格型号确定（被测转子重量和轴径一定）的条件下，难以提高支承摆架的最高工作转速，难以适应用户不断提高的动平衡转速要求。对于转子重量和转速确定的条件下，难以满足用户扩大轴孔直径的（如安装可倾瓦）要求。5）要求特制的相对振动速度传感器及复杂的连接机构，增加了制造成本和备件成本。更换了传感器及连接机构零部件后，往往需要对支承摆架及整个测量链进行重新标定检验。6）由于其结构设计特点，支承摆架轴承座振动是刚体平面运动，测量信号实际上是两个与垂直轴成45度夹角位置的传感器合成的信号，而不是纯粹的垂直方向的振动信号，受水平方向振动影响明显，尤其是在被测转子滑动轴承建立稳定的油膜之前和转子过临界转速期间，因此实际测量精度收到影响。
技术实现思路
针对当前支承摆架存在的上述问题，本专利技术提出了一种新型结构的高速动平衡机支承摆架，其主要特征有以下几个方面。1）、核心部件为由轴承座下瓦座1、支承杆簧14和刚度架底托17组成的一体件，由一块坯料加工而成，不需要其它任何连接件，以下称此三者一体件为刚度架。2）、刚度架的结构可描述为轴承座下瓦座1通过支承杆簧14支承在刚度架底托17上，支承杆簧14刚度和轴承座下瓦座1质量都是根据支承摆架规格参数（主要是最高工作转速）计算设计的。支承杆簧14共有四根，每侧两根，与垂直轴成45度夹角，对称分布在45度线两侧，从而实现垂直与水平方向近似等刚度，并且能够承受工作时被测转子滑动轴承的摩擦扭矩。轴承座孔径和刚度架底托17直径均根据支承摆架规格大小确定。3）、由于支承摆架总是成对制造，成对使用的，因此刚度架也可成对加工制造，由同一块坯料加工出整圆结构，再切割成最终的扇形。这样轴承孔与刚度架底托17外圆的同心度容易保证，两支承摆架之间的同心精度也容易得到保证。4）、由于刚度架是整体件，支承杆簧14与轴承下瓦座1及刚度架底托17之间没有连接件，没有螺纹及退刀槽之类的薄弱部位，其承载能力大大提高。5）、同样道理，两支承摆架的轴承盖4也可以成对加工，通过螺钉2与轴承座下瓦座1相连，整个轴承座用于支承被测转子的滑动轴承。6）、刚度架底托17通过螺栓13与摆架体10连接。摆架体10内侧为圆柱面，与刚度架底托17外圆有配合关系，从而保证整个摆架轴承孔中心的位置精度。摆架体10也可成对加工，再切割成最终形状的和尺寸，从而保证两摆架之间的对中精度。7）、摆架体10钢板两侧与摆架底座11焊接为整体，摆架底座11上有螺栓孔用于通过螺栓12将摆架安装在高速动平衡机床身上。8）、摆架体10两侧分别装有内扇形板9和外扇形板21，用螺钉22与摆架体10连接。扇形板上沿中心开有中心孔，用于转子轴穿过，并且安装挡油环和挡油板，由用户根据被测转子具体几何尺寸配备。外扇形板21底部安装回油管接口18，用于轴承润滑油回流。将挡油环和挡油板安装在扇形板上，而不是安装在轴承座两端，这也是本专利技术的重要特征之一，这样可以大大减小轴承座质量，即振动系统的参振质量，从而可容易地提高摆架的最高工作转速而不降低测量灵敏度。9）、扇形板两侧边焊接有凸缘板，用于与侧盖板8连接，通过螺栓7连接。侧盖板8的作用在于挡油和增强摆架整体刚度，避免结构产生共振。10）、扇形板的上边缘也含有凸缘板，用于与摆架上盖3连接，通过螺栓5连接。摆架上盖用于上部挡油，侧面与扇形板一起构成挡油环接口整圆。11）、测振传感器19安装在摆架轴承下瓦座1的下部，直接测量垂直方向的振动，采用通用型振动速度传感器即可测量。该振动信号不受轴承座水平方向振动及绕旋转轴扭转振动的影响。12）、为了保证安本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高速动平衡机支承摆架，包括轴承座下瓦座（1）、螺钉（2）、摆架上盖（3）、轴承盖（4）、螺栓（5）、振动阻尼器（6）、螺栓（7）、侧盖板（8）、内扇形板（9）、摆架体（10）、摆架底座（11）、螺栓（12）、螺栓（13）、支承杆簧（14）、附加刚度动作油缸（15）、附加刚度板簧（16）、刚度架底托（17）、回油管接口（18）、测振传感器（19）、振动阻尼器（20）、外扇形板（21）、螺钉（22），其特征在于由轴承座下瓦座（1）、支承杆簧（14）和刚度架底托（17）组成的刚度架为一体件，由一块坯料加工而成，不需要其它任何连接件。/n

【技术特征摘要】
1.一种高速动平衡机支承摆架，包括轴承座下瓦座（1）、螺钉（2）、摆架上盖（3）、轴承盖（4）、螺栓（5）、振动阻尼器（6）、螺栓（7）、侧盖板（8）、内扇形板（9）、摆架体（10）、摆架底座（11）、螺栓（12）、螺栓（13）、支承杆簧（14）、附加刚度动作油缸（15）、附加刚度板簧（16）、刚度架底托（17）、回油管接口（18）、测振传感器（19）、振动阻尼器（20）、外扇形板（21）、螺钉（22），其特征在于由轴承座下瓦座（1）、支承杆簧（14）和刚...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛德恩，赵梦梦，孟庆慈，马建军，
申请(专利权)人：衡超装试北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11