[發明專利]光電式雙刀口支承靜平衡測量儀及測量方法

有效

• 申請號: 200910073363.7
• 申請日: 2009-12-07
• 公開（公告）號: CN101710016B
• 公開（公告）日: 2010-05-19
• 發明（設計）人: 劉國棟;浦昭邦;劉炳國;李佳;莊志濤;胡濤
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01M1/12
• 分類號: G01M1/12
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

技術領域

本發明涉及靜平衡測量技術領域，具體涉及旋轉機械與光電技術結合的靜平衡測量領域。

背景技術

旋轉機械廣泛應用于電力、石化、冶金、航空、航天、機械制造等領域，他們大部分屬動機械，又屬于工廠中的關鍵設備。大量的工程實踐表明，旋轉機械設備的過大振動將導致嚴重后果，會產生噪聲，降低工作效率，引起配合松動和元件斷裂，從而導致事故發生。

轉子的不平衡是旋轉機械的主要激振源，也是許多種自激振動的觸發因素，因此，研究轉子的不平衡問題，已經成為消除旋轉機械振動問題的重要手段。轉子的不平衡可分為兩類，靜不平衡和動不平衡。轉子的不平衡是因為其質心位置不在回轉軸上，且不平衡現象在轉子靜止時就能顯示出來，稱為靜不平衡，其平衡條件為：不平衡慣性力的矢量和為0。若轉子的不平衡除了存在靜不平衡外，還存在力偶的不平衡，則為動不平衡。

通常，平衡測量儀是將轉子的不平衡力矩用感應元件轉化為電信號輸出，并經處理后顯示出不平衡量的大小和位置。一般而言，對轉子的平衡化處理包括不平衡量的測量和校正兩個步驟，平衡機主要用于不平衡的測量，而不平衡量的校正則要借助于鉆床、銑床和點焊機等完成。

目前對于高精度轉子的主要測試手段為刀口式靜平衡測量法。刀口式靜平衡測量儀由機械敏感部分和電氣測量顯示部分組成。被測轉子安裝在可活動的框架中，支撐于測量儀的瑪瑙刀承座上，被測轉子的不平衡質量所形成的不平衡力矩帶動框架一起偏轉。通過傳感器測出框架上的偏轉角度，并轉化成電信號輸出，經處理顯示不平衡量的大小和方向，以此來修正被測轉子的不平衡質量，使其達到所要求的靜平衡精度。但是現有的靜平衡測量儀存在測量精度低、測量范圍小、自動化程度低、效率低下和使用壽命短的問題。

發明內容

本發明克服了現有刀口式的靜平衡測量方法測量精度低、測量范圍小、自動化程度低、效率低下和使用壽命短的問題，提出一種光電式雙刀口支承靜平衡測量儀及測量方法。

光電式雙刀口支承靜平衡測量儀，它包括第一升降機構、第二升降機構、第三升降機構、第一支柱、第二支柱、第三支柱、底座、一對外刀承座、一對內刀承座、一對粗刀口、一對細刀口、支承、托架體、測量反射鏡和光電準直光管，所述第一支柱、第二支柱和第三支柱分別設置在第一升降機構、第二升降機構和第三升降機構上，第一支柱和第三支柱左右對稱支承在托架體的下端，第二支柱支承在所述一對外刀承座之間的中心的下端，所述一對內刀承座左右對稱的設置在底座上，所述一對細刀口和一對粗刀口左右對稱固定在托架體的下表面，并且一對細刀口正下方為一對內刀承座，一對粗刀口的正下方為一對外刀承座，一對粗刀口和一對細刀口的刀刃線與支承的中心線共線，所述測量反射鏡垂直于托架體的上表面，并且測量反射鏡在支承的中心線所在的豎直面內，所述光電準直光管由光源、聚光鏡、分劃板、分光鏡、物鏡和線陣CCD組成，所述的光源、聚光鏡、分劃板、分光鏡和物鏡共軸且依次從左至右排列，分劃板放置在光源經聚光鏡的物點上，線陣CCD設置在分光鏡的正下方物鏡的焦平面上，使經分光鏡反射的光聚焦于線陣CCD的表面，光電準直光管出射光水平并能夠射到測量反射鏡上，線陣CCD的信號輸出端與計算機的輸入端口連接；

所述光電式雙刀口支承靜平衡測量儀還包括標定架、第一平衡塊和第二平衡塊，所述兩個平衡塊對稱的設置在托架體的左右兩端，所述標定架設置在托架體的上表面。

利用上述光電式雙刀口支承靜平衡測量儀的測量方法的具體步驟如下：

步驟A、在放置被測轉子之前，通過兩個平衡塊的作用將托體架的重心位置調整到托體架的中心位置；而標定架用于建立靜不平衡量與托架體偏轉角度之間的關系；

將被測轉子的軸頸放置在托架體的支承上，一對粗刀口支承在外刀承座上，被測轉子的質量不平衡引起托架體繞粗刀口的刀刃線偏擺，光電準直光管通過接收來自測量反射鏡的發射光，對被測轉子的質量不平衡量進行粗測；

步驟B、在第二升降機構的作用下，第二支柱與外刀承座一同下降，外刀承座與一對粗刀口脫離，一對細刀口與內刀承座接觸，被測轉子的質量不平衡引起托架體繞細刀口的刀刃線偏擺，光電準直光管通過接收來自測量反射鏡的發射光，對被測轉子的質量不平衡量進行精測。