[发明专利]一种用于高速电主轴转子在线自动平衡执行装置

说明书

技术领域

本发明涉及高速旋转机械转子在线动平衡技术领域，尤其涉及一种用于高速电主轴转子在线自动平衡执行装置。

背景技术

在科学技术的不断推动下，现代机械向着高速、高效率、高精度方向飞速发展，限制和减少各种旋转机械的振动即进行动平衡显得越来越重要。动平衡的关键技术是动平衡执行装置的设计。目前，广泛应用的动平衡执行装置可分为以下三类：直接在线动平衡执行装置，即从质量方面着手，通过加重去重，直接将平衡圆盘的几何中心移到旋转中心，有喷涂法、喷液法及激光去重法等；间接在线动平衡执行装置，即给圆盘长期提供与不平衡力方向相反、大小相等的力，将其重心强行拉到旋转中心，目前有电磁轴承型和电磁圆盘型；混合型在线动平衡执行装置，即工作时以某种方式改变动平衡执行装置内部质量分布，不加重也不去重，使其几何中心与旋转中心重合，质量的重新分布可通过机械方法或电磁方法进行，根据驱动平衡质量块移动方式到控制方式的不同，可分为电动机型和电磁型。

上述各种动平衡执行装置用于转速超过10000r/min的高速转子在线动平衡时都存在先天缺点：

第一类直接在线动平衡执行装置中，激光去重法和喷涂法是无法复原的调整方法，且高速调整精度低、附加设备过于复杂和昂贵，无法真正在工业应用场合推广。喷液法现在在工业场合有一定应用，但当电主轴的转子高速旋转时，会由于液体汽化、喷射延时而造成调整精度大大降低。而且喷液时的漏液是不可避免的，会造成设备污染，这在大部分工业场合是不能容忍的。所以这几种直接在线动平衡执行装置的平衡方法存在实际问题，应用范围狭窄。

第二类间接在线动平衡执行装置也存在严重不足，即转子在运行过程中一直受平衡电磁力的作用，能耗大，机械结构内应力大，而且当转速过高时，磁场会发生畸变从使平衡电磁力的控制非线性大大增加，无法实现准确控制。

第三类混合型在线动平衡执行装置中电动机式由于本身结构和安装方式的原因无法用于高速电主轴。电磁式虽然可用于高速电主轴，但也存在两个先天严重不足，其一是电磁式的调整盘周向调整的最小调整角度过大造成调整精度比较低，无法实现动平衡精确调整。其二是电磁式的调整盘无法自锁定，在非调整状态下需要靠电磁离合盘进行锁定，一旦电磁离合盘高速状态下发生失效将导致调整盘解锁而发生严重安全事故。

总之，目前市售的各种在线动平衡执行装置均存在各种不足而无法完全适应高速电主轴的转子在线动平衡工作环境。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于高速电主轴转子在线自动平衡执行装置，能够适应高速电主轴的转子在线自动平衡的需要，具有高精度、高安全性、低污染、配重能力可调的优点。

为了实现上述目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

一种用于高速电主轴转子在线自动平衡执行装置，包括静盘1、动盘3和动盘支撑盘2，静盘1固定安装在转子端盖上，动盘支撑盘2安装在高速电主轴转子上，动盘3与动盘端盖4一起固定安装在动盘支撑盘2上，静盘1与动盘支撑盘2同轴安装，静盘1与动盘支撑盘2相对应的端面上设有环状凹槽21，环状凹槽21内设行内外两组初级感应变压器26，动盘支撑盘2与静盘1相对应的端面上也设有环状凹槽20，环状凹槽20内设有内外两组次级感应变压器27，动盘3的两个侧面分别安装有两组定环6和转环5，定环6安装在动盘3的轴毂上，定环6与动盘3之间放置有垫圈7，转环5安装在动盘3的环形轨道内，动盘支撑盘2的另一端面安装有驱动电路板9，驱动电路板9的输入端与次级感应变压器27相连接，驱动电路板9的输出端与两组定环6上的压电陶瓷片32连接。

所述的定环6由弹性金属基体33和紧密粘贴在其两侧的压电陶瓷片32构成，其周围均匀地分布有六个齿状突起30，齿状突起30的外端均有一斜切面31。

所述的转环5的外圈上有一配重块28，内圈与定环6上的斜切面31配合的部位也有一斜切面29。

所述的初级感应变压器26由初级外圈感应变压器24和初级内圈感应变压器22构成，初级外圈感应变压器24和初级内圈感应变压器22同心安装，初级外圈感应变压器24由初级外圈感应变压器磁芯12和缠绕在其上的初级外圈感应变压器线圈13构成，初级内圈感应变压器22由初级内圈感应变压器磁芯19和缠绕在其上的初级内圈感应变压器线圈18构成。