[发明专利]一种形状记忆合金驱动的在线动平衡调整装置

说明书

本发明公开一种形状记忆合金驱动的在线动平衡调整装置，包括平衡头部分和导电滑环部分。所述平衡头内设有可由温控记忆合金驱动的柔性环，柔性环受记忆合金丝拉伸驱动发生径向变形；柔性环与外刚性配重环由齿啮合，通过控制记忆合金丝通电序列，柔性环相应部位径向拉伸，实现与刚性配重环啮合部分交替变化。通过交替啮合，实现刚性配重环产生相对于与壳体固定的柔性环的周向位移，从而改变质心分布，达到动平衡目的。本发明结构形式简洁，利于微型化，且可在断电状态下自锁，适用于高速高精度转子动平衡。

技术领域

本发明涉及转轴高速动平衡技术领域，特别涉及一种形状记忆合金驱动的在线动平衡调整装置。

背景技术

现代化的高速精密加工装备具有主轴转速高、运行精度高、加工效率高的特点。对于主轴而言，由于制造、安装误差以及材料的不均匀等因素，不平衡的存在是必然的。主轴转子不平衡会导致主轴系统振动、噪声以及轴承发热等，影响加工精度，严重者甚至由于主轴振动过大造成主轴失衡。为此，需要对主轴进行动平衡。

目前，大多数旋转机械都是使用离线动平衡来消除不平衡引起的振动。然而传统的离线动平衡方法具有些许缺点，例如：

①费工耗时、效率低；

②如果不平衡分布在转轴运行中受到干扰而变化，离线动平衡就起不到作用。

③当精密加工设备运转在高速甚至超高速状态下时，转子的动力学特性已发生变化，其振动行为已呈现一定柔性特征，此时离线动平衡将无法满足高速精密主轴动平衡需要。

与传统离线动平衡技术相比，主轴智能在线动平衡能够在非停机状态下对转子进行动平衡，不但能及时降低振动，还能在其长期运行期间调整不平衡状态，使其始终运行在良好的平衡状态中。目前存在的在线动平衡装置主要有以下三类：

1、直接执行式：通过加重去重，直接将旋转轴系重心移到旋转中心，相应的方法有喷涂法、激光去重式等。

2、间接执行式：利用动平衡装置长期提供一种与不平衡力相反的力，以达到平衡效果，常见的方式是采用电磁式动平衡。

3、混合执行式：以某种方式改变平衡执行装置内部质量分布，使其质量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，例如电机型和电磁型动平衡方式等。

以上提到的在线动平衡系统存在一些不足，激光去重法无法还原调整之前的状态，而且辅助设备复杂，工业实现较难；利用电磁力补偿的平衡装置内能消耗较大，且高速运转时磁场会发生畸变控制的非线性增强，控制难度较大；混合执行式一般存在平衡时间长、操作繁琐和机械结构复杂的缺点。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有的动平衡系统的不足，提供一种高效、高精度的形状记忆合金驱动的在线动平衡调整装置，该装置通过给形状记忆合金丝通电升温的方式使其伸缩，调整柔性环的变形，使刚性配重环相对于与壳体固连的柔性环发生周向旋转，最终使转轴中心与旋转中心重合，从而达到在线动平衡的效果，该装置具有高效率、高平衡精度、结构简单等特点。