Устройство для измерения дисбаланса тел вращения

 

Использование: о балансировочной технике. Сущность: за счет выполнения оси вращения рамы вертикальной, без опор вращения, повышается точность измерения. Датчики колебаний установлены на упругих пластинах, скользящих по боковым граням рамы. Датчики выполнены в виде миниатюрных полупроводниковых датчиков линейных ускорений, а сама система измерений выполнена двухканальной с вычислителями дисперсий в каждом канапе 3 злф-пы, 3 ил.

;-I QrEIT61 .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРКТКНИЯ

К ПАТЕНТУ

Еомитет Российской Федерации но патентам н товарным знакам (21) 4951153/28 (22) 27.06.91 (46) 15.10.93 Бюп. Na 37-38 (75) Шведов В.Т,Городупин АА„Челноков Б.М. (73) Шведов Владимир Тарасович (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИСБАllAHCA ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ (57) Использование: в бапансировочной технике.

Сущность: за счет выпопнения оси вращения рамы (19) RU (111 2001386 и (51) 5 G 01 М Я02С 01 M 1 22 вертикапьной, без опор вращения, повышается точность измерения. Датчики колебаний установпены на упругих пластинах скользящих по боковым граням рамы. Датчики выполнены в виде миниатюрных попупроводниковых датчиков линейных ускорений. а сама система измерений выпопнена двухканальной с вычислителями дисперсий в каждом канапе. 3 з.п.ф-пы, 3 ип.

2001380

Изобретение относится к балансироночной технике и может быть использовано в устройствах для измерения дисбаланса тел вращения, преимущественно веретен и расчесывающих барабанчиков прядильных машин для повышения их точности, Известно устройство для балансировки роторов, содержащее основание, закрепленную на нем колебательную систему, две опоры и дополнительные опоры с опорными балками, связанными с колебательными системами, Однако такое устройство сложно по конструкции, работает на низких оборотах и не может быть использовано для измерения дисбаланса быстропроходных элементов прядильных машин ввиду своей

НИЗКОЙ ТОЧНОСТИ.

Наиболее близким по технической сущ. ности к изобретению является устройство для балансировки тел вращения, выполненное с фиксированной осью колебания оси ротора.

Такие устройства снабжены рамой с ложементами для крепления ротора. Рама имеет одну ступень подвижности и соединена с основанием через упругий элементдемпфер, а само устройство снабжено приводом вращения, измерительной системой с датчиком колебаний, связанным с рамой.

Наличие опорных элементов, выполненных в виде пружин, демпферов, вносит искажения в колебательный процесс. Кроме того, жесткая связь рамы с основанием передает на колебательную систему вибрации основан вдоль и перпендикулярно оси вращения рамы, что приводит к искажению результатов измерений.

Таким образом, известное устройство является сложным по конструкции и имеет недостаточную точность.

Низкая точность объясняется тем, что колебательный процесс не является чисто плавным периодическим (синусоидальным) и содержит искажения, помехи.

Целью изобретения является повышение точности измерений при упрощении устройства.

Это достигается тем, что устройство для измерения дисбаланса тел вращения, содержащее раму с фиксированной осью вращения, установленную на основании и снабженную ложементом для закрепления тела вращения, привод вращения колебаний и систему измерения дисбаланса, выполнено с вертикальной осью вращения рамы и снабжено упругими ограничительными пластинами, закрепленными на основании с помогцью виброизолированнь.х кронштейнов, расположенными горизонтально пас.гкогти ня Ihl и взаил1пд йгтвую5

55 щими свободными концами с нею, при этом по крайней мере одна иэ ограничительных пластин снабжена миниатюрным датчиком линейных ускорений, электрически связанным своим выходом с системой измерения.

Кроме того, система изл1ерения дисбаланса, содержащая входы для датчиков колебаний, согласующее и усиливающее устройства, индикатор дисбаланса, выполнена двухканальной, снабжена вычислителем дисперсий колебаний. в каждом канале. входы которых связаны с выходами согласующих устройств, а выходы вычислителей дисперсий связаны с сумматором.

Устройство для измерения дисбаланса тел вращения снабжено вторым датчиком линейных ускорений, установленным в зоне виброизолированных кронштейнов так, что

его измерительная ось параллельна измерительной оси первого датчика, установленного на упругой пластине.

На фиг.1 показан общий вид устройства для измерения дисбаланса тел вращения с частичным разрезом по оси его симметрии; на фиг,2 — то же, вид сверху; на фиг,3— структурная схема системы измерения.

Устройство для измерения дисбаланса тел вращения содержит основание 1, раму 2 с ложементом 3 для закрепления балансируемой детали 4. Рама 2 выполнена с вертикальной осью 5 вращения, укрепленной в подшипниковых узлах кронштейна б в верхней части и самой рамы в нижней части, Расстояние между верхним и нижним узлами выбрано достаточным для жесткого закрепления оси и создания приел1лемых нагрузок в подшипниковых узлах, С противоположной от оси вращения стороны рама

2 выполнена с вырезом 7. Вырез 7 выполнен с вертикальными гранями и служит для размещения свободных концов ограничительных упругих пластин 8, закрепленных другими концами в кронштейне 9 крепежными элементами 10.

Свободные концы упругих ограничительных пластин выполнены с фигурными законцовками, скользящими по граням выреза 7, а кронштейн 9 снабжен сменными прокладками 11 для создания требуемого поджатия фигурных концов к граням выреза

7 рамы 2. Сам кронштейн 9 установлен на основании 1 через амортизатор 12. При этом упругие Ограничительные пластины расположены горизонтально в плоскости верхней платформы рамы 2.

Устройство снабжено приводом вращения балансируемой детали 4. Привод выполнен иэ двигателя 13, установленного под верхней плоскостью огнованич и передающего вращения banal«:ирчгл п л авали «е2001380 реэ шкив 11 и ремень 15, проходящий через вырезы в верхней плоскости основания 1 и схватывэющий хвостовик бэлэнсируемой детали 4. Необходимое натяжение рамы обеспечивается регулировкой установки двигателя 13.

Устройство снабжено датчиками колебаний, выполненными в виде полупроводниковых миниатюрных датчиков линейных ускорений. При этом по крайней мере один из датчиков 16 установлен нэ упругой ограничительной пластине с измерительной осью пэрэллельной плоскости колебаний рамы. Другой датчик может быть расположен нэ другой упругой ограничительной пластине(но с плечом, отличным от первого) или может быть установлен на самом основании в районе кронштейна 9. Желательно, чтобы измерительная ось второго датчика была параллельна измерительной оси первого датчика, установленного нэ упругой ограничительной пластине, Датчики 16 выходами 17 свяээны с входами системы 18 измерений.

Система измерения дисбаланса 18 выполнена двухканальной и содержит в каждом канале последовательно. соединенные входы датчиков 19, 19 колебаний, согласу1 ющие устройства 20,20, вычислители дис1 персий 21,21 . Выходы вычислителей

1 дисперсий подключены к сумматору 22, На выходе сумматора подключен индикатор 23 рэзбэланса

Согласующие устройства выполнены с фильтрами и усилителя ли сигнэлов. Вычислители дисперсии преобразуют сигнал эмплитуды колебаний в сигнал дисперсий колебаний ээ счет вычисления функции дисперсии колебаний в реальном масштабе времени.

Дисперсия определяется формулой

o2 = f (k yc)2

7 где гт - дисперсия;

k - значение функции в точке;

p — млэтематическое ожидание функции.

Сум лэтор осуществляет суммирование полученных сигналов дисперсий от двух датчиков после предварительного инвертирования одного из сигналов.

Устройство работает следующим обрэ101л.

При включении двигателя 13, вращение передэется через шкив 14, ремень 15 нэ хвостовик балансируемой детали 4. Из-зэ гэли л.я дисбэланса детали 4 рама 2 совершает периодические колебаний вокруг оси .;, При этом ремень не оказывает какого-ли:., ; „>С.ыа .ще, о влияния на колебательный

55 (5G) Авторское свидетельство СССР

М 896494, «л, 6 01 M 1/02, 1982.

Основы бэлэнсировочной техники! Под ред. (Цепетильниковэ F3.À., М.: h1; и: »<остроен;е, 1975, с.92-94. процесс, тэк кэк он вэа1 модойствует с хвостовиком детали 4 по оси вращения рамы, Упругие ограничительные пластины воспринимают колебания через скользящий контакт с брковыми грэнями выреза 7, блэгодаря чему вертикальные (вдоль оси вращения) колебания равно как и горизонтальные (перпендикулярные оси) не передаются на упругие огрэничительные плэстины ввиду их установки на виброизолированном кронштейне, Поэтому да-.чики, расположенные нв упругих ограничительных пластинах, воспринимают колебания, в основном выэваннъ е неуравновешенностью ротора.

Система измерения сигналы, полученные от дэтчиков, очищает, усиливает и преобразовывает их в сигналы дисперсии колебаний, величина эмпли-,уды которых зависит от величины дисбаланса нэ установленном режиме измерений (чэстоте вращения деталей). Вычисление дисперСии позволяет устранить неточности, вызванные искажением сигналов зэ счет учета энергии колебаний (пропорционэльной дисперсии). Кроме того, вычитание сигналов от датчиков, расположенных в разных местах, позволяет исключить одинаковые для них постороннре вибрации.

Благодаря такому выполнению устройства L1 системы измерений достигается исключенйе многих видов посторонних вибраций. А это значит, что результаты иэмерени.. будут наибс ее достоверно и точно отражать величину дисбаланса, Кроме того, констру:ция устройства упрощается эа счет отсутствия опорных элементов, прямой связи датчиков колебаний с рамлой, э выполнение датчиков колебаний в виде миниатюрных дэтчи,oe линейных ускорений позволяет рэзмсстить их на ограничительных плэстинэх, не вызывая искэгкения колебэнпй, Крс 1е того, дэтчики линейных ускорений позволяют производить измерения на в;соких скоростях, наиболее близко приближэющихся к эксплуатационны . ct:opocтяt1 веретен и расчесывэю|цих бэрабанчиков современных прядильных машин, что также способствует повышению точности определения дисбэлэнсэ.

ПримеНение предложенного устройствэ с систе лой измерений позволяет повысить надежность работы прядильных машич.

2001380

8 46

Формула изобретения

У(;1РОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИСБАЛАН(:А

ИЛ ВРАЩЕНИЯ, СОДЕРжащее основание, установленную на нем раму с фиксированной осью колебаний, закрепленные на раме опоры для установки тела вращения и систему измерения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено кронштейном с амортизатором, закрепленным на основании упругими ограничительными пластинами, закрепленными консольно на кронштейне с воэможностью взаимодействия свободными концами с рамой, фиксированная ocb колебаний расположена вертикально, а система измерения выполнена по крайней мере с одним датчиком колебаний, установленным на ограничительной пластине.

2, Устройство по п.1, отличающееся тем, что система измерения выполнена двухкайальной, каждый канал содержит датчик колебаний, последовательно связанные с ним усиливающий и согласующий элементы, выходы согласующих элементов каждого канала связаны с входами сумматора, а выход сумматора - с индикатором.

3. Устройство по п.2, отличающееся

10 тем, что датчики колебаний выполнены в виде датчиков линейных ускорений, измерительные оси которых параллельны одна другой и плоскости колебаний рамы.

4. Устройство по пп.2 и 3, отличающе15 еся тем, что оно снабжено вычисль елями дисперсий, установленными в кажд канале и связанными входами с выходами согласующих устройств, а выходами - с

„входами сумматора, 2001330

Составитель И.Проскурина

Редактор Н.Федорова Техред М.Моргентал Корректор H.Kåøåëÿ

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Заказ 3125

Произв д".геенно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.гагарина. 10