[发明专利]基于EAP驱动的砂轮平衡吸振装置及方法

说明书

本发明公开了基于EAP驱动的砂轮平衡吸振装置及方法，包括：外罩、平衡单元，平衡单元内置了调节丝杆、定位滑杆、驱动杆和配重单元，驱动杆通过齿轮齿条啮合控制调节丝杆转动，调整配重单元的位置实现砂轮在线动平衡，配重单元内置的第一弹性支撑、第二弹性支撑、弹性元件、主质量单元、阻尼元件，形成了带阻尼的动力吸振器效应；能够及时、恰当的进行吸振平衡处理，避免传统外置平衡头处理不及时的缺陷，信号采集过程更精确，减少了外部振动的干扰，基于电活性聚合物(EAP)驱动，将转子动平衡和动力吸振相结合，采用金属橡胶作为阻尼元件，实现了减少甚至消除振动，砂轮运行更平稳，改善了配重的位置和参数，便于压制颤振。

技术领域

本发明涉及磨削加工技术领域，特别涉及基于EAP驱动的砂轮平衡吸振装置。

背景技术

在轧辊磨削过程中，磨削颤振是轧辊加工中一种十分有害的现象，它直接妨碍着加工质量和生产效率的提高。磨削加工过程始终是一个不稳定的过程，磨削颤振始终存在，且随磨削时间的延长而逐渐增大。在磨削加工的伊始，即使没有其它因素的振动产生，但由于砂轮本身硬度不均及磨耗不均而产生交变力，也会引起砂轮的再生效应引起磨削颤振产生。根据研究表明，由于轧辊质量大、体积大，对颤振影响不明显，轧辊磨削过程中砂轮的颤振起到了主导作用。

现有技术中对于砂轮的减振方案一般采用主动式在线动平衡或者砂轮结构减振的方法。由于工艺成熟度和制造成本的限制，需要广泛使用并且稳定可靠，对于砂轮结构和材料的改进推广度不高，加工制造方面更倾向于采用能够外置改进磨削颤振现象的结构。对于主动式在线动平衡方法，中国专利CN201710812132.8提出了一种步进电机驱动两平衡盘双向调节在线动平衡头，包括平衡盘部分、控制盘部分；其中，平衡盘部分与控制盘部分分别通过轴承和过盈配合连接到动平衡头轴套上，轴套通过涨紧套固连在主轴上，平衡盘通过步进电机驱动实现相对于主轴自由转动、而控制盘则是实时与主轴同步转动；采用双配重固定半径极坐标方式，由平衡盘A、B组成用于提供双配重，虽然双配重中每个配重提供的平衡质量是固定的，但是通过改变双配重的相对夹角，从而改变最终整体输出的平衡质量。中国专利CN201510404986.3公开了一种用于高转速情况下的注排液式在线动平衡头结构，包括底盘及水槽盖，底盘的侧面开设有第一通孔及若干储液腔，各储液腔均匀的分布于第一通孔的外周，第一通孔的内壁上沿周向开设有相互平行的若干环形槽，各环形槽的底部设有与对应储液腔相连通的进液孔，底盘的外侧设有若干分别与对应储液腔相连通的第二通孔，各第二通孔内均设有节流阀，水槽盖固定于底盘的侧面，通过改变各个腔体的液体体积调整动平衡。

对于现有技术中的砂轮平衡装置，普遍存在以下不足：1、安装位置固定，无法跟随转子进行转动，在某一瞬间的某一位置发生振动以后，需要传导到平衡头进行处理，处理过程中由于转子的转速较快，可能振动受力位置发生偏移，进而演化成整体性的振动，平衡头只能对整体性振动的主要方面进行平衡处理；2、需要外置信号传感器，由于安装位置与转子发生振动的位置距离较远，整个转子机械系统的振动源较多，振动信号的精准度无法保证；3、电控执行元件采用电机较多，自身也是转子系统，也会产生振动频率，既会干扰到信号传感器的采集，又增加了调整系统的复杂度；4、采用调整重心的方式实现在线实时动平衡操作，目的是减轻由于转子工作过程中不平衡造成的振动，但是，我们最终目的是减少甚至消除振动，转子运行更平稳，而不是减少振动增量，让转子更平稳地振动；5、配重位置不合理，配重的位置和大小等参数没有一套完整的基础理论进行支撑。在航空领域，飞机的机翼末端颤振量最大，基于仿生学，由蜻蜓翼眼得到启发，采用机翼末端增加配重的方式减小了飞机颤振，颤振配重技术在航空领域、风洞试验等应用广泛。相对于砂轮颤振，颤振位置和受力位置首先是砂轮的外表面，配重的大小、位置等参数也应该围绕砂轮外表面进行。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。