Способ статической балансировки изделий

 

Использование: для статической балансировки различных изделий машиностроения. Цель - повысить точность балансировки изделий при сверхнизких скоростях вращения. Сущность: шпиндель с изделием устанавливают на основание на воздушной подушке, выводят в горизонтальное положение плоскость воздушной подушки, а затем производят фотограмметрические измерения горизонтальных координат неподвижной точки вращающегося шпинделя. 2 ил.

Изобретение относится к балансировочной технике и может быть использовано для статической балансировки различных изделий машиностроения.

Известен способ статической балансировки изделий, заключающийся в том, что изделие устанавливают на стол маятникового балансировочного стенда с центральной сферической опорой и по углам отклонения стола судят о статической неуравновешенности изделия [1].

Более высокой точностью обладают способы статической балансировки, в которых используется динамический режим измерений. Одним из таких способов является способ статической балансировки, заключающийся в том, что изделие закрепляют на шпинделе, установленном без жесткой связи с основанием, шпиндель приводят во вращательное движение относительно вертикальной оси и измеряют параметры движения [2].

Для получения высокой точности балансировки необходимы высокие скорости вращения изделия, однако существуют изделия машиностроения, малая жесткость и прочность которых ограничивают частоту вращения до 60 об/мин и менее. При таких частотах вращения точность балансировки резко падает.

Наиболее близким является способ статической балансировки, заключающийся в том, что изделие помещают вертикально и закрепляют на основании, приводят основание с изделием во вращательное движение относительно вертикальной оси, определяют величину дисбаланса изделия и устраняют его. Однако этот способ не точен, не производителен и не может быть использован на сверхнизких частотах вращения.

Целью изобретения является повышение точности и расширение эксплуатационных возможностей способа.

На фиг.1 изображено устройство для осуществления предлагаемого способа; на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Изделие 1 закрепляют на шпинделе 2, установленном без жесткой связи на основании 3 на воздушной подушке, образованной тонким слоем (толщиной менее 0,02 мм) сжатого воздуха, подаваемого в карманы 4 между шпинделем 2 и основанием 3. Шпиндель приводят во вращательное движение относительно вертикальной оси с помощью вращающегося магнитного поля статора 5, передающего на ротор, которым является шпиндель 2, "чистый" вращательный момент (без горизонтальных силовых воздействий). При этом шпиндель с изделием по законам плоского движения тел будет вращаться вокруг вертикальной оси, проходящей через суммарный центр масс шпинделя и изделия. Предохранительные упоры 6 служат для предотвращения случайного смешения шпинделя за пределы нормального функционирования воздушной подушки.

Фотограмметрические изделия горизонтальных координат неподвижной точки вращающегося шпинделя производят, например, по двум мгновенным положениям точек, нанесенных на нижнюю часть шпинделя, которые задают систему координат. Точка О (см. фиг. 2) определяет начало системы координат, точка А - направление оси Z. Ось Y определяется как пеpпендикуляр к оси Z, восстановленный из точки О.

С помощью фотокамеры 7 производят два последовательных фотографирования на одну фотопластину нижней части вращающегося шпинделя. Оптимальный угол поворота шпинделя между двумя фотографированиями равен + 2πn , где n=0,1,2,....

На фиг.2 изображено первое мгновенное положение точек А и О, полученное при первом фотографировании. При повторном фотографировании точки А и О займут положение А₁ и О₁ соответственно. Движение этих точек будет происходить по окружностям с центром, лежащим на оси вращения, при этом центр окружности будет лежать на пересечении перпендикуляров, восстановленных из середин отрезков ОО₁ и АА₁ (точка О¹ на фиг.2). Поскольку вращение подвижной системы происходит вокруг оси, проходящей через центр масс, то координаты точки О¹ будут соответствовать координатам центра подвижной системы. Принимая во внимание, что центр масс платформы совпадает с точкой О (см. фиг. 2), координаты центра масс изделия (точка С) можно определить по формулам: Y_c= Y Z_c= Z где Y_c и Z_c - координаты центра масс изделия; Y_o' и Z_o' - координаты центра масс подвижной системы; m - масса платформы; М - масса изделия.

Расчет величины статического дисбаланса D изделия производится по формуле D = M Это значение используется для устранения статической неуравновешенности изделия относительно оси ОО (см. фиг.1).

Таким образом, предлагаемый способ статической балансировки изделий не зависит от частоты вращения шпинделя и позволяет осуществлять статическую балансировку изделий при любых сколь угодно малых скоростях вращения при достаточно точном изготовлении механической части устройств для осуществления способа, защите от внешних возмущающих воздействий и достаточных регламентах на длительность измерений.

Формула изобретения

СПОСОБ СТАТИЧЕСКОЙ БАЛАНСИРОВКИ ИЗДЕЛИЙ, заключающийся в том, что изделие помещают вертикально и закрепляют на основании, приводят основание с изделием во вращательное движение относительно вертикальной оси, определяют положение и величину дисбаланса изделия и устраняют его, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения эксплуатационных возможностей, на изделии устанавливают метку, основание устанавливают на воздушной подушке, проводят фотограмметрическое измерение значения координат метки в горизонтальной плоскости, а положение и величину дисбаланса определяют по известным значениям координат метки в горизонтальной плоскости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2