Способ динамических испытаний роторов

 

Изобретение относится к машиностроению . В способе переменная сила создается путем установки на роторе,, груза фиксированной массы поочередно в двух диаметрально расположенных и равноудаленных от оси вращения положениях, производят три пуска ротора, причем два из них с грузом , а один - без него, и в процессе выбега производят измерения перемещений ротора на фиксированных частотах, причем количество фиксированных частот N выбирают в зависимости от числа степеней свободы п динамической модели, принятых к рассмотрению, по формуле . 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

rsi)s G 01 М 1/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A8T0PCKQMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4935371/28 (22) 12.05.91 (46) 15.07.93. Бюл. М 26

{71) Университет дружбы народов им. Патри-, са Лумумбы (72) Г.Г.Позняк, Н.Н.Гудименко и В.А,Рогов (56) Гудименко Н.Н и др. Бесконтактный электромагнитный вибратор для определения динамических характеристик станков.

Сб. научных трудов аспирантов УДН, M.:

1972. вып.12, с,95. (54) СПОСОБ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ РОТОРОВ

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для экспериментальной оценки динамического качества станков и других машин.

Цель изобретения — повышение точности и производительности динамических испытаний.

На фиг.1 представлен общий вид ротора: на фиг.2 — разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 — векторная диаграмма сил..

Испытуемый ротор 1 содержит установленный в кольцевом пазу 2 дебалансный груз 3. зафиксированный в определенном положении винтом 4 и ответную поверхность 5 с которой взаимодействует бесконтактный датчик 6 относительных колебаний, связанный проводами с контрольно-измерительной аппаратурой и ЭВМ, Способ реализуется следующим образом, Заготовка {не показана) закрепляется на роторе 1, включается привод(не показан) ротора 1, который разгоняет последний до,, Ы«1827555 А1 (57) Изобретение относится к машиностроению. В способе переменная сила создается г утем установки на роторе груза фиксированной массы поочередно в двух диаметрально расположенных и равноудаленных от оси вращения положениях, производят три пуска ротора, причем два из них с грузом, а один — без него, и в процессе выбега производят измерения перемещений ротора на фиксированных частотах, причем количество фиксированных частот N выбирают в зависимости от числа степеней свободы л динамической модели, принятых к рассмотрению, по формуле N>2n+1. 3 ил, максимальной частоты вращения и затем отключается. На выбеге ротора 1 производится измерение. амплитуд íà N различных фиксированных частотах.

Ротор 1 затормаживают и устанавливают груз в кольцевой паз 2 на отметке 0 (1 положение), закрепляют его винтом 4, Масса груза заранее известна. Включается привод, и ротор 1 разгоняется до максимальной частоты вращения, На выбеге ротора 1 (свободное вращение) производятся измерения амплитуд колебаний на тех же фиксирован- ных N частотах. Далее ротор 1 затормаживают и переставляют груз 3 в диаметрально противоположное положение (на 180 ), закрепляют винтом 4, включают привод и разгоняют ротор 1 до максимальной частоты вращения, На выбеге ротора 1 датчиком 6 замеряют амплитуду колебаний на укаэанных фиксированных частотах, Обозначим зафиксированные амплитуды колебаний;

1827555

X(I)= K(l) ° D(l), (2) Гц, -(") Х)

2(3) (3) R (1, I) (1-1,2...N) (пуск без дебалансного груза)

R (2, 1) (1-1,2...N) (пуск с грузом в точке Оо)

R(3, l)(I-1,2...N) (пуск с грузом в точке 180 )

Рассмотрим векторную диаграмму действующих сил и соответствующих им перемещений шпинделя относительно шпиндельной бабки для какой-нибудь I-ой частоты (см.фиг.3).

Модуль вектора перемещений. вызванного центробежной силой балансировочного груза, для каждой из N фиксированных частот, может быть вычислен по известной формуле, связывающей величины сторон и медианы косоугольного треугольника

1О(2 I)(4D(3,1)- ((/0,5Ì(2,1)J +О, Я3.1ф-gf(1 l)l (1) где(ф2,I)j, ДЗ,I) — модули векторов перемещений, вызванных центробежными силами дебалансных грузов;

N — номер фиксированной частоты.

В теории колебаний известны формулы для определения динамических перемещений упруго подвешенной массы при синусоидальном силовом воздействии. Для одномассовой динамической системы можно записать

М/ Хо . Х(1)= у 2 W ф)2 + ()2 W ф.1 Ч2 где X(I) — динамическая податливость íà I-й частоте, Хо — статическая податливость,мкм/Н, W — собственная частота колебаний, W(l) — фиксированная частота„Гц.

9- логарифмический декремент колебаний.

Для одномассовой системы достаточно провести измерения на трех фиксированных частотах. Учитывая, что перемещения пропорциональны действующим силам, проведем почленное деление выражений по формуле 2 и возведем в квадрат левые и правые части полученных выражений.

2 1 (WP — W(2) ) +(— ) W(2) Юо (W - — W (3)) +() W (3) <

В полученной системе 3 неизвестны две величины: собственная частота колебаний ротора М4 и логарифмический декремент колебаний О.

5 Величины W(1), W(2) и W(3) берутся по результатам тарировки резонансных фильтров, а 0(1), 0(2) и D(3) вычисляются по экспериментальным данным по формуле (1), причем размерность их не имеет значения

10 (мкм, мВ, и др,), так как левая часть уравнения системы (3) безмерна. Решаем систему

3 способом итераций Ньютона.

Затем вычисляется амплитуда переменной силы Fg, вызываемой дебалансным гру15 зом массой ац

Fg(lj — .W (I) (Н(, (1=1,2,3) (4) где R — расстояние от центра массы дебалансного груза до оси вращения ротора, м, W(l) — фиксированная частота измерения, Гц.

Преобразуем вычисленные по формуле

25 (1) значения O(l) в линейные величины, например, в мкм по формуле

Зч где X(t) — амплитуда динамических перемещений на I-й частоте, мкм;

К(1) — коэффициент передачи I-ro канала измерительной системы, мкмlмВ.

Из формулы (2) можно теперь опреде35 лить статическую податливость динамической системы Хо, причем вычисления можно сделать для всех трех частот и определить результат

40 Хо Х (1) х

3W

X (6)

45 Затем, воспользовавшись формулой (2), можно рассчитать динамическую податливость ротора в интересующем нас частотном диапазоне, а также углы фазовых сдвигов по формуле

W(I) о УЧ (1) 55 Все расчеты и графики осуществляются на ЭВМ. По сравнению с прототипом точность увеличивается в 5 раз, время — в 40 раз. Ори измерениях производится три пуска — это минимальное число пусков, которое

1827555

Составитель В.Рогов

Редактор B.Tðóá÷åíêo Техред М.Моргентал Корректор М.Кешеля

Заказ 2353 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101 позволяет построить векторную диаграмму (треугольник. в котором по двум сторонам и медиане находят третью сторону — амплиту v).

Формула изобретения 5

Способ динамических испытаний роторов. заключающийся в том, что вращают ротор, прикладывают к нему силу переменной частоты и амплитуды и регистрируют относительные колебания ротора, о т л и- 10 ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и производительности. силу создают путем установки на роторе груза заданной массы поочередно в двух диаметрально противоположных положениях, производят не менее трех пусков ротора, два из них — с грузом. э один — без него, и регистрируют относительные колебания ротора на фиксированных частотах вращения при его выбеге.