动平衡试验机的改造

动平衡试验机是检测旋转零件质量偏心大小和方位的机器。现有动平衡试验机转子的传动方式存在复杂、不能通用等缺点,而且转子转速分档,不能适应各种不同转速的要求。我们针对上述问题作了一些研究并提出了如下的解决方案。

1　对转子传动方式的改造

　　现行转子的传动方式如图1所示,主轴1的转动依次经双万向联轴节2、法兰盘4、过度盘5传给转子7,法兰盘4与过度盘5用螺栓3连接,它们之间的同轴度靠法兰盘4右端的轴肩与过度盘5边孔的精密配合来保证。过度盘5与转子轴用螺钉6连接,它们之间的同轴度靠过度盘5右端的孔与转子轴的精密配合来保证。

这种传动方式必然存在下列缺点:

(1)对于不同直径的转子轴都要加工出与之相配的过度盘。这意味着拿到一种轴径的转子,不能马上进行检测,先要看有没有与之相配的过度盘,由于过度盘与转子轴间的配合相当精确,一般找不到合适的过度盘,于是,只能先设计加工新的过度盘,才能进行下面的工作。这对于急于检测的转子,只能延误时间了。就是对同一批轴径相同的转子,如果轴径加工精度不高,还会出现不能装入过度盘或装入后间隙过大不能保证同轴度的情况。

(2)由于过度盘与转子轴是靠螺钉来连接的,所以必需在转子轴端加工出螺钉孔,而这对于大多数已加工好的转子是不允许的。对于轴端允许加工螺钉孔而轴向尺寸很长不能用钻床打孔的转子,而只能用手电钻打孔,螺钉孔精度很难得到保证。为了克服上述缺点,我们采用三爪卡盘代替过度盘,其传动方式如图2所示,主轴1的转动依次经双万向联轴节2、法兰盘3、三爪卡盘4传给转子6,法兰盘3与三爪卡盘4用螺栓3连接,它们之间的同轴度靠法兰盘4右端的轴肩与三爪卡盘4左边孔的精密配合来保证。三爪卡盘4的三个爪卡住转子轴的端部并带动转子旋转。这样,拿到一种新的转子就没有必要加工过度盘,也不必在转子轴端打孔了,我们可以通过调整三爪卡盘上三爪的开度,来卡住不同轴颈的转子。这种方法大幅度地缩短了试验周期并扩大了动平衡试验机的使用范围。

但这样的传动方式必须注意:(1)为了避免三爪夹坏转子轴颈,在三爪与轴接触的部位应垫上一圈薄铜皮,将轴颈与三爪隔开。(2)在设计制造三爪卡盘时,应尽量减小其重量。(3)应保证三爪中心轴线与三爪卡盘左边孔的同轴度。(4)制造出三爪卡盘后,应先对其进行动平衡,使其达到相应的精度等级,然后才能用它平衡其他试件。(5)为保证同轴度,三爪应卡住20mm以上的轴段。

2　对电机增设调速装置

　　现有动平衡试验机通常只有几个转速档,而转子在工作转速却有很多种,若没有相应的转速档,就只能选择高一级转速档位,而档位之间的转速差很大(如1400/700/350r/min),往往平衡出来的精度远远高于转子所需的精度,造成工作时间和精力的浪费。为此,我们为交流电动机增设了变频无级调速装置,流程图如图3所示,它的原理是:先将220V50Hz的交流电经由可控硅组成的可控整流器变换为电压可调的直流电,再由可控硅组成的逆变器把直流电变换为频率可调的交流电,这种频率可调的交流电就能使交流电电动机输出平滑的范围较大的转速,装上这样的调速装置,就能使动平衡试验机应用于更广的转速范围。