本技术穿轴式径向励磁自动平衡装置装在旋转机械转子圆周上,它包括:预紧法兰、胀紧套、动环、动环外壳、静环外壳、静环、航空插头、航插架、测控装置和驱动装置,旋转机械转子为实心轴,内励磁环外端分别通过胀紧套固定在旋转机械转子上,内励磁环内端靠在隔板上,内环螺母挡圈通过螺纹装在内励磁环外端,静环轴承装在内励磁环圆周上,静环轴承内圈固定在内环螺母挡圈上,励磁骨架装在静环轴承外圈上,在静环外圆周上分别固定有静环外壳,在静环外壳和动环外壳外侧装有航插架,航孔插头固定在航插架外侧,两个定位霍尔元件和基准霍尔元件通过导线与一个航空插头相连,两个线圈通过导线与另一个航空插头相连。
背景技术
转子因质量不平衡而振动超标是航空发动机和高端机床等这类旋转机械产生故障的主要原因之一,在运行过程中,突出的不平衡振动将导致旋转机械部件磨损加剧,运行效率降低,使用寿命减少,降低整机性能。在线自动平衡装置能实现运行过程中的实时振动抑制,是解决旋转机械因振动超标而引发的故障的有效措施。
按照自动平衡装置驱动配重质量方式的不同通常分为气液式、电机式和电磁式三种。其中,气液式自动平衡装置结构简单,无可动部件,通常用于高速场合,但因密封难度大产生的液体泄露使得其使用过程中平衡能力随使用次数衰减以及辅助系统多等问题,一直未能广泛应用。电机式自动平衡装置易于安装、平衡速度快、平衡精度高,在自动平衡市场占有绝大部分份额,但装置内部存在齿轮、齿条等结构使得其对加工精度和成本要求较高,同时内部电机供电和信号等需要跨越动静环传输也进一步增加了产品摩擦损耗,降低装置使用寿命。电磁滑环式自动平衡装置最早由美国Blance Dynamics公司的Dyer S .W .等人于1998年提出,结构上分为动环和静环两部分,动环随转子一同旋转,依靠其内部配重盘的步进抵消转子的质量不平衡,抑制振动;静环内部缠有多匝线圈,外接测控装置和供电装置,产生磁场驱动配重盘步进。该自动平衡装置摆脱了复杂机械结构的限制、易于安装、平衡操作简单、平衡速度快、无动静环的电信号传递,降低了加工难度的同时也避免了部件的摩擦损耗,提高了装置寿命。目前国内外均有研究和应用。
专利US2009/0306829Al公布了一种可瞬态识别的螺旋桨自动平衡系统,该平衡系统增加了瞬态信号的辨识,排除了飞机螺旋桨因起飞和降落等工况剧变过程中产生的振动信号,提高了平衡系统的可靠性,但该系统所使用的平衡装置为传统的轴向励磁结构,动静环气隙较大,内部磁场漏磁较多,整体平衡效率不高。专利US8961140B2公布了一种飞机螺旋桨用的自动平衡系统,其中所用的自动平衡装置通过加装滑环结构可内置安装于螺旋桨根部,其配重盘装有200个永磁体,平衡精度高,但该平衡装置仍然为轴向励磁结构,受限于动静环气隙,平衡效率不高,同时使用滑环产生的部件磨损较大,影响系统寿命。专利CN101672342B公布了一种用于高速旋转机械的自动平衡装置,该平衡装置通过压电陶瓷片的逆压电效应将电能转化为机械能,实现对配重盘的驱动作用,且配重盘每周调整位置多达2000个,平衡精度高,但其中的能量转换效率低下,平衡效率同样不高,同时配重盘依靠摩擦力实现自锁,部件损耗较大,影响装置寿命。专利CN106768642B公布了一种适用于旋转机械的剖分式自动平衡装置,该平衡装置可剖分安装到转子所需位置,安装方式灵活,适用于在役发动机,不过剖分式结构使得装置对加工及安装精度要求高,生产成本高,且该装置为轴向励磁结构,平衡效率不高。专利CN110829711B公布了一种径向励磁结构的电磁滑环式自动平衡装置,该平衡装置在传统轴向励磁结构的基础上进行了改良,解决了轴向励磁结构配重盘转动过程中的偏摆以及与励磁环碰磨,以及动静环气隙较大导致的漏磁较高的问题,同时采用永磁电磁联合驱动结构,大大提高了平衡装置平衡效率,不过该装置需要安装到转子末端,且需要预留连接法兰,安装方式复杂,占用空间大,在航空发动机等旋转机械上难以应用。
本发明在现有径向励磁平衡装置的基础上,设计了一种可穿轴安装的径向励磁平衡装置,改善了端装式结构安装方式复杂,占用空间大的问题,提高了径向励磁平衡装置安装的灵活性,拓宽了该种平衡装置的应用场合。
实现思路