CN103389182B - 微型转子动平衡机用摆架 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微型转子动平衡机用摆架,该摆架中机架为固定设置的刚性导向架,机架通过导向机构在支撑块的水平摆动的直线方向上与支撑块导向配合,所述导向机构包括机架和支撑块上对应设置的沿支撑块摆动方向延伸的导向杆和导向通道,所述导向杆有至少两个、并两两间隔分布,所述导向通道与导向杆一一对应设置,所述阻尼装置为弹性挡止在支撑块摆动方向上相背两侧的阻尼单元。从而本发明将现有起弹性支撑作用的机架替换成刚性的机架,并依靠支撑块在机架上的导向移动来减少机架自身的刚性对支撑块导向摆动的影响,提高整个摆架在测量微型转子动不平衡性能时的灵敏度。
Description
技术领域
本发明涉及一种微型转子动平衡测量所采用的动平衡机用摆架。
背景技术
目前,随着高速滚动轴承不断向高速化方向发展,美国三十年前就把高DN值(2.5~3.0)×106[mm×(r/min)]主轴轴承研究列为重点预研项目,而我国“九·五”期间也针对滚子轴承进行了DN值2.5×106的试验研究。根据统计资料显示,在高DN值的工况下,高速滚动轴承失效的主要原因已不再是疲劳剥落,而是占总失效率70%以上的表面损伤和腐蚀,造成表面损伤和腐蚀的主要原因在于高速轻载打滑蹭伤、高温卡死、保持架断裂、磨损等。对应的,改善高速滚动轴承的表面损伤和腐蚀的途径已不能单纯的依靠提高轴承零件的精度(如圆度、波纹度和粗糙度等),而需要考虑高速滚动轴承的微型滚动体的动不平衡所产生的影响。
现有技术中常常采用如图1所示的动平衡机摆架来测量微型滚动体的动不平衡数据,该摆架包括底座1-1、底座1-1上立设固定的四根弹性杆1-2、弹性杆1-2上架设固定的支撑板1-3、支撑板1-3上固定的限位顶针1-4和两个支撑块1-5,其中底座1-1、支撑块1-5和弹性杆1-2形成了托起支撑块1-5的机架,两个支撑块1-5平行间隔分布在限位顶针1-4的右侧,而限位顶针1-4的针尖朝向左侧,在两个支撑块1-5的顶部开设有在左右方向与限位顶针1-4的针尖相对分布的V形的安装槽,在支撑板1-3的底部固定有阻止支撑板1-3绕上下延伸的转动轴线扭动的止扭悬臂1-6,止扭悬臂1-6有两个、并分别固定支撑板1-3的左右两侧,在止扭悬臂1-6远离支撑板1-3的一侧装配有油阻尼器。该摆架中采用四根弹性杆1-2作为支撑,弹性杆1-2的刚度不能太小,否则就无法支撑摆架,但因弹性杆通过支撑板与支撑块固连在一起,所以在支撑块被微型滚子压迫而转动时,弹性杆过大的刚度会干涉支撑块的水平摆动,致使支撑块的摆动振幅减小,降低整个摆架在动不平衡测量中的灵敏度,导致不平衡测量精度的降低。例如整个摆架的质量超过100g,而对于质量10g以下的微型滚子而言,微型滚子不平衡量引起的不平衡力很小,因此摆机架受到的强迫激励也非常微小,从而因摆架的质量是微型滚子的数倍以上,摆架受迫振动的加速度幅值非常小,无法精确测量。
发明内容
本发明的目的是提供一种减少机架刚度对支撑块摆动振幅干涉的微型转子动平衡机用摆架。
为了实现以上目的,本发明的微型转子动平衡机用摆架的技术方案如下:
一种微型转子动平衡机用摆架,包括用于在待测转子压迫下水平摆动的支撑块、托持所述支撑块的机架、用于在支撑块水平摆动时向支撑块施加阻尼力的阻尼装置,所述机架为固定设置的刚性导向架,机架通过导向机构在支撑块的水平摆动的直线方向上与支撑块导向配合,所述导向机构包括机架和支撑块上对应设置的沿支撑块***方向延伸的导向杆和导向通道,所述导向杆有至少两个、并两两间隔分布,所述导向通道与导向杆一一对应设置,所述阻尼装置为弹性挡止在支撑块摆动方向上相背两侧的阻尼单元。
所述支撑块的底部设有装配在各导向杆上的导向座,支撑块的顶部设有至少两个在水平面内垂直摆动方向的朝向上相对间隔分布的V形的卡座,各卡座上设有在排布方向上相对分布的V形的安装槽。
所述的各导向杆在水平面内垂直摆动方向的朝向上间隔排布,所述导向通道为沿支撑块摆动方向与导向杆导向配合的导向槽,所述各导向槽的其中一个内设有供其内装配的导向杆沿水平排布方向限位活动的活动空间。
所述支撑块通过导向槽装配在导向杆的上侧,并在机架上固定有用于向下拉紧支撑块、以将支撑块压紧在导向杆上的拉紧弹簧。
所述拉紧弹簧通过弹簧座固定在机架上,所述弹簧座包括与拉紧弹簧固连的拉紧板、拉紧板上装配的拉紧螺钉,所述拉紧板上开设有上下延伸、以供拉紧螺钉穿设的螺钉过孔,所述拉紧螺钉的头部挡止在螺钉过孔的上端孔沿、杆部穿过螺钉过孔后螺纹连接在机架上。
所述阻尼单元为套设在导向杆外周上的阻尼弹簧,阻尼弹簧的两端分别弹性挡止在支撑块和机架上。
所述导向杆上于远离支撑块的一端沿支撑块的摆动方向导向装配有挡止在阻尼弹簧端部的弹簧挡板,所述弹簧挡板和机架之间设有用于在弹簧挡板移动到位后阻止弹簧挡板背向支撑块移动的锁定结构。
本发明中机架是通过导向机构与支撑块沿摆动方向导向配合的刚性的导向支架,而导向机构中包含有两个间隔分布的导向杆,这两个导向杆能够形成用以阻止支撑块绕摆动方向延伸的轴线转动的止转结构,而阻尼装置中的两个阻尼单元分别弹性挡止在支撑块的摆动方向上相背两侧,从而本发明将现有起弹性支撑作用的机架替换成刚性的机架,并依靠支撑块在机架上的导向移动来减少机架自身的刚性对支撑块导向摆动的影响,提高整个摆架在测量微型转子动不平衡性能时的灵敏度。同时,在减少机架的刚性对支撑块导向摆动的影响后,整个摆架上对微型转子动不平衡测量影响的重量因素主要集中在支撑块上,从而与现有技术相比,省去了机架的重量对微型转子动不平衡测量的影响,增大了试验过程中待测转子的振幅,进一步提过了微型转子动不平衡测量的准确性。
进一步的,阻尼单元为套设在导向杆上的阻尼弹簧,并在导向杆远离支撑块的一端沿沿支撑块的摆动方向导向装配有挡止在阻尼弹簧端部的弹簧挡板,弹簧挡板通过锁定结构可拆固连在机架上,在使用时,可通过弹簧挡板在导向杆上的导向移动来调节阻尼弹簧的松紧程度,即调整阻尼弹簧的刚度,保证待测转子的摆动振幅量,进一步提高微型转子动不平衡测量的准确性。
附图说明
图1是现有技术中摆架的结构示意图;
图2是本发明的实施例的立体结构示意图;
图3是图2的立体分解结构示意图;
图4是图3中支撑块的结构示意图;
图5是图4的俯视图;
图6是图5的左视图;
图7是在15Hz的固定频率下不同摆架质量对滚子振幅的影响。
具体实施方式
本发明的微型转子动平衡机用摆架的实施例:如图2至图7所示,该微型转子动平衡机用摆架适用于测量高度轴承的短小微型滚子的动平衡,摆架包括机架、弹簧座、拉紧弹簧2-1、弹簧挡板2-2、阻尼弹簧2-3、支撑块2-4和顶针座2-5,其中机架包括板状的底座2-6和L形的导轨支座2-7,导轨支座2-7有两个、并通过紧固螺钉2-8相背对称固定在底座2-6的左右两侧,在两个导轨支座2-7的顶部之间桥接有两个左右延伸、前后间隔分布的导向杆,两个导向杆的两端从两个导轨支座2-7的相背侧面穿出,在穿出部分的外周上旋设有紧固螺母2-9,以将两导向杆固定桥接在两导轨支座2-7之间。支撑块由板状的导向座2-10和V形的卡座2-20一体连接而成,卡座2-20有两个、并在导向座2-10的顶面上前后间隔分布,在两个卡座2-20的顶部设有前后相对的V形的安装槽;导向座2-10的底面上开设有两条与两个导向杆一一对应的沿左右方向配合的导向槽,且前侧的导向槽为倒V形的导向槽,后侧的导向槽为方形的导向槽,以在后侧的导向槽内预留供后侧导向杆前后活动的活动空间而消除支撑块2-4在机架上的装配误差。在每个导向杆2-30的左右两端分别套设有阻尼弹簧2-3,阻尼弹簧2-3的两端分别弹性挡止在支撑块2-4的导向座2-10侧面和机架的导轨座相对面上。拉紧弹簧2-1装配在机架的底座2-6和支撑块2-4的导向座2-10之间,拉紧弹簧2-1的上端固定在导向座2-10的底面上、下端通过弹簧座固定在底座2-6上,弹簧座由L形的拉紧板2-40和拉紧螺钉2-50构成,在拉紧板2-40的竖向板体与拉紧弹簧2-1的下端固定连接,而拉紧板2-40的水平板体上开设有上下延伸的螺钉过孔,拉紧螺钉2-50的头部挡止在螺钉过孔的上端孔沿上、杆部在穿过螺钉过孔后螺纹连接在底座2-6上。
在两导轨支座2-7之间装配有处于支撑块左右两侧的弹簧挡板2-2,弹簧挡板2-2上开设有供两个导向杆2-30沿左右方向导向穿过的导向孔,以通过该导向孔使得弹簧挡板2-2沿左右方向导向装配在导向杆2-30上于阻尼弹簧2-3远离支撑块2-4的一端,弹簧挡板2-2朝向支撑块2-4的一侧板面与阻尼弹簧2-3弹性挡止配合,而在导轨支座2-7的上侧旋设有沿左右延伸的锁定螺钉2-60,锁定螺钉2-60的杆部穿过导轨支座2-7而顶压在弹簧挡板2-2背向支撑块2-4的一侧板面上,以使阻尼弹簧2-3通过弹簧挡板2-2和锁定螺钉2-60而弹性挡止在导轨支座2-7上。
顶针座2-5通过连接螺钉固定在底座2-6的后侧,顶针座2-5的顶部开设有与安装槽前后相对的顶针孔,在顶针孔内穿设固定有尖端朝前的顶针体2-70。
支撑块2-4采用铝合金材料制造,支撑块2-4与被测滚子接触面采用聚四氟乙烯镀层来降低其与滚子间的摩擦力,支撑块2-4与导向杆2-30结合处也采用聚四氟乙烯贴片2-90降低摩擦力,其中聚四氟乙烯镀层处于固定在支撑块2-4的安装槽槽壁上的V形垫块2-80上,而聚四氟乙烯贴片2-90吻合贴设固定在的支撑块2-4的导向座2-10上的导向槽上。
经试验得出,摆架质量和微型滚子的振幅成反比例,如图7所示,其中X轴为微型滚子的转速,Y轴为微型滚子的振幅,M为摆架中与微型滚子振动相关部分的质量。得出摆架中与微型滚子2-50动不平衡测量直接相关部分的质量越小,对滚子不平衡量的响应越大。当摆架的质量从60g减小为10g时,相同微型滚子2-50的不平衡量引起的摆架振动为原来摆架的4-6倍。本实施例中支撑块2-42-3的质量可以控制在10g以内,阻尼弹簧2-32-1的刚度可以控制在20N/m以下,从而保证微型滚子2-50质量为10g时,***的固有频率为5Hz左右。
本发明中导向杆2-30上安装的阻尼弹簧2-3和支撑块2-4一起构成不平衡量测量的弹簧质量***。在将支撑块2-4放置在导向杆2-30上之前,可以在支撑块2-4的导向槽的槽壁面上涂抹润滑油来进一步减少支撑块2-4和导向杆2-30之间的摩擦力。
本实施例中微型滚子2-100动平衡测量摆架性能使用优点主要在于:
1)支撑块使用V型和方形的导向槽与导向杆配合,可保证支撑块受到不平衡力作用时发生振动的方向恒定;
2)拉紧弹簧不再作为摆架的支撑,拉紧弹簧刚度可以大大降低,保证摆架具有较低的固有频率;
3)拉紧弹簧可调整支撑块在导向杆上的接触压力,保证***的导向可靠、振动稳定;
4)采用轻质材料制成支撑块2-4,支撑块2-4质量与被测滚子质量相当,与传统摆架相比提高了测试灵敏度;
5)采用轻质材料制成支撑块,机架和支撑块之间的导向机构可以避免试验过程中机架对支撑块水平摆动的干涉。
在上述实施例中,导向机构由导向杆和导向槽构成,在其他实施例中,该导向结构也可以用直线导轨、滑轨和滑槽配合等其他直线导向机构替换。
在上述实施例中,处于后侧的导向槽内设有供导向杆前后活动的活动空间,以避免支撑块和导向杆之间的加工误差对装配所产生的影响,在其他实施例中,在支撑块和导向杆的加工误差可以保证两者间的正常组装的情况下,支撑块上的两导向槽也可以均是V型槽。
在上述实施例中,本发明的摆架适用于测量粗小的微型滚子的双面动平衡,在其他实施例中,该摆架也可以适用于测量其他粗小的转子。
Claims (6)
1.一种微型转子动平衡机用摆架,包括用于在待测转子压迫下水平摆动的支撑块、托持所述支撑块的机架、用于在支撑块水平摆动时向支撑块施加阻尼力的阻尼装置,其特征在于,所述支撑块的底部设有装配在各导向杆上的导向座,支撑块的顶部设有至少两个在水平面内垂直摆动方向的朝向上相对间隔分布的V形的卡座,各卡座上设有在排布方向上相对分布的V形的安装槽;所述机架为固定设置的刚性导向架,机架通过导向机构在支撑块的水平摆动的直线方向上与支撑块导向配合,所述导向机构包括机架和支撑块上对应设置的沿支撑块摆动方向延伸的导向杆和导向通道,所述导向杆有至少两个、并两两间隔分布,所述导向通道与导向杆一一对应设置,所述阻尼装置为弹性挡止在支撑块摆动方向上相背两侧的阻尼单元。
2.根据权利要求1所述的微型转子动平衡机用摆架,其特征在于,所述的各导向杆在水平面内垂直摆动方向的朝向上间隔排布,所述导向通道为沿支撑块摆动方向与导向杆导向配合的导向槽,所述各导向槽的其中一个内设有供其内装配的导向杆沿水平排布方向限位活动的活动空间。
3.根据权利要求2所述的微型转子动平衡机用摆架,其特征在于,所述支撑块通过导向槽装配在导向杆的上侧,并在机架上固定有用于向下拉紧支撑块、以将支撑块压紧在导向杆上的拉紧弹簧。
4.根据权利要求3所述的微型转子动平衡机用摆架,其特征在于,所述拉紧弹簧通过弹簧座固定在机架上,所述弹簧座包括与拉紧弹簧固连的拉紧板、拉紧板上装配的拉紧螺钉,所述拉紧板上开设有上下延伸、以供拉紧螺钉穿设的螺钉过孔,所述拉紧螺钉的头部挡止在螺钉过孔的上端孔沿、杆部穿过螺钉过孔后螺纹连接在机架上。
5.根据权利要求1所述的微型转子动平衡机用摆架,其特征在于,所述阻尼单元为套设在导向杆外周上的阻尼弹簧,阻尼弹簧的两端分别弹性挡止在支撑块和机架上。
6.根据权利要求5所述的微型转子动平衡机用摆架,其特征在于,所述导向杆上于远离支撑块的一端沿支撑块的摆动方向导向装配有挡止在阻尼弹簧端部的弹簧挡板,所述弹簧挡板和机架之间设有用于在弹簧挡板移动到位后阻止弹簧挡板背向支撑块移动的锁定结构。
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