一种基于电磁驱动的自动平衡头结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及旋转机械动平衡领域，特别涉及一种基于电磁驱动的自动平衡头结构。
【背景技术】
[0002]旋转机械在高速运行时要产生振动，而由于转子不平衡引起的振动是旋转机械振动中最为常见的一种现象，据统计，约有70%的振动是由于转子本身的质量不平衡引起的。尽管现在大型旋转机械在制造厂都做过单转子平衡，但由于现场运行条件与制造厂进行平衡的条件不同，轴系平衡状态可能会由于机组安装、运行条件变化、通流部分结垢、磨损、甚至部件飞脱等原因而发生变化。因此，现场平衡成为保障机组安全稳定运行的重要工作，而采用先进平衡技术以及装备将提高平衡效率，减少机组启动次数，带来巨大的经济效益。
[0003]目前主要的平衡方法是通过人工的方式在停机的状态对转子进行加重或去重处理，反复启车测试、停机加/去重，直到满意为止。这种常规的平衡方法是消除或减缓转子不平衡振动的最直接手段，也是很有效的手段，但在工程应用中还有一些局限性。如:需要反复停机加/减试重，平衡时间长、费用高;对工况变化产生的不平衡以及转子的突然失衡等不能有效处理。虽然发展中的无试重动平衡技术有望减少平衡启停次数，但仍不能避免停机。可见，自动平衡技术可以实现旋转机械在不停机的运行过程中平衡，及时降低振动，是动平衡技术的重要发展方向。
[0004]中国专利文献号CN201177550Y于2009年I月7日公开了一种摩擦型全自动高速主轴在线动平衡装置及其控制系统，并具体公开了:
[0005]平衡装置整体上采用对称式结构设计，以啮合齿圈为中心左右对称，包括有外壳、连接轴、平衡环和平衡环驱动执行机构四部分;其中:
[0006]外壳包括有轴承和由隔磁材料制成的圆筒形壳体、端盖和轴承盖，端盖、轴承盖和轴承各有对称的两个，壳体、端盖和轴承盖三者紧固配合；
[0007]连接轴包括中心轴和圆环形啮合齿圈，啮合齿圈的两端面设置有三角尖齿离合器爪齿;啮合齿圈套装在中心轴上，二者紧固连接；中心轴的一端设置有用于与高速主轴紧固连接的螺杆；
[0008]平衡环包括由软磁材料制成的平衡环身和由隔磁材料制成的平衡环体，圆环形平衡环身套装在平衡环体上，二者紧固连接构成平衡环；圆环形平衡环身上设置有用于传感器读取信号和校正高速主轴不平衡量的不平衡量缺口，平衡环体设置有中心孔，其内侧面设置有三角尖齿离合器爪齿，以啮合齿圈为中心，两对称的平衡环套装在中心轴上，二者的中心线重合，平衡环可在中心轴上沿轴向内外移动，向内移动时，平衡环外侧的三角失齿离合器爪齿与啮合齿圈外侧的三角尖齿离合器爪齿啮合，向外移动时二者分离；
[0009]平衡环驱动执行机构包括电磁铁、减速轴承、弹性件和弹性件挡圈，电磁铁又包括有电磁铁线圈、由隔磁材料制成的电磁铁挡圈、由软磁材料制成的电磁铁骨架和电磁铁套筒；电磁铁骨架设置有中心孔，圆环形电磁铁挡圈套装在电磁铁骨架的内侧，电磁铁线圈缠绕在电磁铁骨架上，电磁铁套筒套在电磁铁骨架和电磁铁挡圈上，电磁铁线圈被封装在由电磁铁骨架、电磁铁套筒和电磁铁挡圈封闭成的内部空间内；两对称的电磁铁分别固定连接在端盖的内侧端部;减速轴承整体嵌入在电磁铁骨架内，二者紧配合，且减速轴承外圈内侧与电磁铁骨架内侧在同一个平面内，减速轴承内圈内侧高于其外圈内侧，平衡环向外移动时，只能移动到减速轴承内圈的内侧处;弹性件挡圈套在中心轴上，二者松配合，弹性件挡圈的外侧与轴承内圈内侧紧靠在一起，圆柱弹性件的一端固定在弹性件挡圈上，另一端套在平衡环体的外侧端部，装配后弹性件有预压缩量，在预压力的作用下，平衡环向内移动与啮合齿圈紧固啮合。
[0010]该结构复杂，而且调节精度较低，因此，有必要做进一步改进。
【发明内容】
[0011]本发明的目的旨在提供一种结构简单合理、体积小、结构紧凑、精度高、稳定性好、响应时间短、效率高、能实现不停机在线动平衡补偿的基于电磁驱动的自动平衡头结构，以克服现有技术中的不足之处。
[0012]按此目的设计的一种基于电磁驱动的自动平衡头结构，包括相互同轴配合且固定连接的旋转轴和壳体，旋转轴与壳体之间形成有腔室;其特征在于:还包括分别与旋转轴同轴配合的定子和转子，及电磁离合器;所述定子、转子和电磁离合器分别置于腔室内，所述转子至少相对旋转轴和/或壳体和/或定子转动;所述电磁离合器包括弹性件、励磁线圈和平衡块，所述平衡块至少可转动和可移动，且对应转子端部设置，其对应转子端部设置有作用部，平衡块通过作用部随转子转动，所述弹性件弹性按压作用部于转子上，使平衡块随转子转动，所述励磁线圈通电磁吸平衡块，使其脱离转子。
[0013]进一步说:所述弹性件和/或励磁线圈与平衡块之间有一定间隙，平衡块在所述间隙范围内移动。
[0014]进一步说:所述平衡块具有偏心质量，励磁线圈断电状态下，平衡块随转子转动，励磁线圈通电状态下，平衡块相对转子静止。
[0015]进一步说:所述旋转轴表面同轴装配有轴套，且彼此之间有一定间隙，所述轴套表面同轴固定有环形的永久磁铁，转子设置两个，且相互对称固定于永久磁铁两端，所述电磁离合器设置两套，且相互对称的置于两转子端部。
[0016]进一步说:所述壳体由外盖体、第一端盖和第二端盖组成，其中，外盖体呈圆筒体，第一端盖和第二端盖分别封闭外盖体两端，且分别固定于旋转轴上，所述定子固定于外盖体内壁。
[0017]进一步说:两套所述电磁离合器的弹性件和/或励磁线圈对应固定于第一端盖和第二端盖上;所述轴套两端与第一端盖和第二端盖之间设置有轴承。
[0018]进一步说:所述转子对应设置于定子内侧，且彼此之间有一定间隙。
[0019]平衡块与转子之间的随动结构可以具有以下三方案:
[0020]方案一:所述作用部为表面粗糙的摩擦面。
[0021]方案二:所述作用部由若干径向延伸的齿牙环形均布而成，所述转子端部对应环形均布有若干与之嗤合的齿牙。
[0022]方案三:所述作用部由若干凸点环形均布而成，所述转子端部对应环形均布有若干与凸点匹配的凹孔;或者，所述作用部由若干凹孔环形均布而成，所述转子端部对应环形均布有若干与凹孔匹配的凸点。
[0023]本发明通过设置电磁离合器实现在线动平衡补偿，弹性件作用平衡块随转子转动，励磁线圈通电磁吸平衡块脱离转子，其中平衡块具有偏心质量，通过控制平衡块的角位移，就可以产生所需要的补偿质量;工作中通过对励磁线圈的通断电操作达到目的；其具有结构简单合理、体积小、结构紧凑、精度高、稳定性好、响应时间短、效率高的特点。
【附图说明】
[0024]图1为本发明第一实施例的剖视图。
[0025]图2为本发明第一实施例中平衡块的结构示意图。
[0026]图3为本发明第二实施例中平衡块的结构示意图。
[0027]图4为本发明第二实施例平衡块与转子分离的局部放大示意图。
[0028]图5为本发明第二实施例平衡块与转子结合的局部放大示意图。
[0029]图6为本发明第三实施例中平衡块的结构示意图。
[0030]图7为本发明第三实施例平衡块与转子分离的局部放大示意图。
[0031]图8为本发明第三实施例平衡块与转子结合的局部放大示意图。
[0032]图中:I为第一端盖，2为轴承，3为弹性件，4为励磁线圈，5为垫圈，6为平衡块，6.1为作用部，7为定子，8为转子，9为永久磁铁，10为挡圈，11为第二端盖，12为套筒，13为轴套，13.1为限位部，14为旋转轴，15为外盖体。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
[0034]第一实施例
[0035]参见图1和图2，本基于电磁驱动的自动平衡头结构，包括相互同轴配合且固定连接的旋转轴14和壳体、电磁离合器，以及分别与旋转轴14同轴配合的定子7和转子8。旋转轴14与壳体之间形成有腔室;定子7、转子8和电磁离合器分别置于腔室内，转子8至少相对旋转轴14、壳体和定子7转动；电磁离合器包括弹性件3、励磁线圈4和平衡块6，平衡块6至少可转动和可移动，且对应转子8端部设置，其对应转子8端部设置有作用部6.1，平衡块6通过作用部随转子8转动，弹性件3弹性按压作用部6.1于转子8上，使平衡块6随转子8转动，励磁线圈4通电磁吸平衡块6，使其脱离转子8。
[0036]具体地讲:弹性件3和励磁线圈4与平衡块6之间有一定间隙，平衡块6在间隙范围内移动;弹性件3优选弹簧。
[0037]平衡块6具有偏心质量，通过控制平衡块6角位