[發明專利]基于溫控形狀記憶合金的在線動平衡調整系統及控制方法

有效

• 申請號: 201910848289.5
• 申請日: 2019-09-09
• 公開（公告）號: CN110535310B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 章云;王玥;李萌;李忠正
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H02K15/16
• 分類號: H02K15/16;H02K7/04
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 姬莉

本發明公開了一種基于溫控形狀記憶合金的在線動平衡調整系統及控制方法，其系統包括平衡頭主體，平衡頭主體包括殼體，轉軸穿過殼體中心的通孔與殼體固定連接，殼體內環繞通孔設有四個質量塊，各質量塊均通過開設于其上的弧形通道套接于弧形滑桿上，各弧形滑桿繞通孔周向分布，且各弧形滑桿兩端均固定于殼體內的支架上，各質量塊兩端與支架之間的弧形滑桿上均套設有彈簧型形狀記憶合金，彈簧型形狀記憶合金與導電滑環的轉子部分電連接，導電滑環的定子部分與電源裝置電連接；轉軸的軸承支座上設有用于測量轉軸轉動時在各方向上的不平衡量的振動傳感器。本發明可以通過電流的變化實現動平衡，原理簡單，易于小型化，適用于高精度轉子動平衡。

技術領域

本發明涉及轉軸高速動平衡技術領域，特別涉及一種基于溫控形狀記憶合金的在線動平衡調整系統及控制方法。

背景技術

轉子不平衡是由于轉子部件質量偏心或轉子部件出現缺損造成的故障，旋轉機械的振動問題有70％以上都是由于轉子不平衡所引起的。由此可見，轉子不平衡是引起旋轉機械振動的重要原因。為了消除或減輕由于失衡引起的振動，就必須對轉子進行平衡。

動平衡校正就是通過改變轉子的質量分布，使其中心轉軸與旋轉軸線相重合從而達到動平衡。在動平衡過程中，剛性轉子的質量分布不均勻，各離心力的矢量和不等于零。由于離心力的作用，轉子的高速旋轉會使轉軸發生劇烈振動并產生較大噪音。轉子平衡是通過調整轉子的質量分布，使轉子由于偏心離心力引起的振動或作用在軸承上、與工作轉速頻率相一致的振動力減小到一定的范圍內。因此，為避免轉子高速旋轉使轉軸發生劇烈振動并產生較大噪音的現象發生，最根本的措施就是改變質量分布，使其離心力相對于旋轉軸對稱分布，消除不平衡力，實現轉軸的動平衡。

目前，動平衡過程中的振動問題并沒有得到充分的解決，其危害反而隨著機械加工水平的日益提高而變得越來越突出，現在大多數旋轉機械都是使用離線動平衡來消除不平衡引起的振動，該方法存在諸多缺點：

(1)離線動平衡花費太多時間且代價很高；

(2)如果不平衡的分布在轉子運行期間發生變化，則離線平衡不能解決該問題；

(3)如果轉子在不同轉速下運行，離線平衡也無效，因為轉子的動力學特性將隨著轉速的變化而改變。

因此，主軸在線動平衡成為一種不可缺少的關鍵技術。

目前主要的在線動平衡系統按照補償質量的性質分為三類：

1、直接執行裝置：從質量方面著手，通過加重去重，直接將平衡圓盤的幾何中心移動到旋轉中心，有噴涂法、噴液法和激光去重法等；

2、間接執行裝置：給圓盤提供與不平衡力方向相反、大小相等的力，將其重心拉到旋轉中心，有電磁軸承型和電磁圓盤型等；

3、混合執行裝置：在工作時，以某種方式改變動平衡執行裝置內部質量分布，使其幾何中心和旋轉中心重合，質量的重新分布可通過機械方法或電磁方法進行。

上述提到的在線動平衡系統均存在不足之處，比如通過激光進行動平衡校正，只能去重，而無法加重，此外，對材料也有一定損傷，在工業現場的應用受到一定的限制；利用電磁力的平衡裝置在高速運行時容易發生畸變控制的非線性增強，控制難度大大增加；混合執行的平衡方法一般存在平衡時間教長、操作繁瑣等缺點。除此之外，在不同轉速下，受振型的影響，轉子不平衡量會發生微變，需要在線自動適應調整，這也是亟待解決的問題，而由于現有技術的限制，在線動平衡過程中干擾因素較多，無法保障高精度、高效率動平衡。

發明內容

本發明的目的是克服上述現有技術中存在的問題，提供一種高效、高精度的基于溫控形狀記憶合金的在線動平衡調整系統及方法，其系統通過給彈簧型形狀記憶合金升溫的方式使其伸縮，從而調整平衡質量塊的位置，使主軸中心與旋轉中心重合，從而達到在線動平衡的目的，該系統具有高效率、高平衡精度、裝置結構簡單等特點。