Устройство для автоматической балансировки

 

Изобретение относится к машиностроению и может найти применение для автоматической балансировки шпиндельных узлов с дисбалансом и других роторных систем. Балансирующее устройство содержит корректирующие диски, установленные на шпинделе и находящиеся в контакте с самоустанавливающимися вкладышами гидродинамической опоры. Устройство выполнено в виде гидродинамической опоры, состоящей из охватывающего корректирующие диски корпуса, заполненного жидкостью, и двух или более симметрично расположенных по окружности в зазоре между корпусом и дисками самоустанавливающихся вкладышей, сопрягаемых с корректирующими дисками посредством установочных винтов, закрепленных в корпусе. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может найти применение для автоматической балансировки шпиндельных узлов с дисбалансом и других неуравновешенных роторов.

Известно устройство для автоматической балансировки шпиндельных узлов станков с тремя корректирующими (неуравновешенными) дисками, расположенными на шпинделе (см. кн. Баркан М.В. "Современные методы и средства балансировки машин и приборов" М. Машиностроение, 1985, рис. 7.10. стр. 172). Корректирующие диски в процессе балансировки шпиндельного узла поворачиваются вокруг оси шпинделя за счет сил торможения дисков фрикционными, гидравлическими, пневматическими и электромагнитными устройствами.

Балансировка с помощью данного устройства ведется методом случайного поиска с помощью датчика для измерения амплитуды вибраций шпинделя, задатчика допустимого уровня колебаний и устройства сравнения фактических амплитуд с допустимым их значением.

Недостатком известного устройства является сложность конструкции системы автоматического управления и нестабильность процесса балансировки, так как устройство торможения воздействует на корректирующие диски (с целью их поворота по командам от датчика) односторонне, что приводит к возникновению неуравновешенных сил, которые смещают шпиндель в радиальном направлении.

Наиболее близким к изобретению является устройство для автоматической балансировки (см. а.с. N 1779464), принятое за прототип, как имеющее наибольшее количество общих признаков с предлагаемым решением. Оно содержит корректирующие диски, предназначенные для размещения на шпинделе с возможностью поворота, механизм фиксации корректирующих дисков относительно шпинделя, а также устройство торможения (т.е. гидравлический узел торможения) корректирующих дисков с управлением, при этом устройство торможения выполнено в виде гидростатической опоры, состоящей из двух противоположно расположенных сегментных подпятников. Возникающий дисбаланс шпинделя устраняется за счет изменения зазора между сегментным подпятником и корректирующими дисками при радиальной вибрации шпинделя. При уменьшении зазора происходит поворот дисков силами торможения до тех пор, пока дисбаланс не будет уравновешен. При этом, благодаря установке сегментных подпятников противоположно друг другу, смещение шпинделя в радиальном направлении уменьшается.

Это устройство надежнее известного (см. Баркан М.В. стр. 172, рис. 710) в работе из-за того, что импульс торможения совпадает с точкой максимального отклонения положения шпинделя, имеющего дисбаланс, что сокращает время устранения дисбаланса. Однако оно имеет такие недостатки, как потребность во внешнем источнике питания для подачи жидкости в карманы гидростатической опоры, что ведет к дополнительным энергозатратам, эксплуатационным расходам и, как результат этого к невозможности использования данного устройства в негидрофицированных машинах, без насосной станции.

Целью изобретения является устранение этих недостатков, т.е. снижение энергозатрат и эксплуатационных расходов, а также расширение технических возможностей, за счет выполнения предложенного устройства в виде автономного узла (блочной конструкции).

Поставленная цель достигается путем выполнения гидравлического узла торможения в виде заполненной жидкостью емкости, образованной установленными по обе стороны от корректирующих дисков торцевыми крышками, и сопряженной с ними периферийной крышкой, при этом устройство снабжено установленными на периферийной крышке регулировочными винтами и связанными с ними, по меньшей мере, двумя вкладышами, размещенными равномерно по окружности с возможностью самоустановки между корректирующими дисками и периферийной крышкой.

На чертеже изображено устройство для автоматической балансировки, разрез.

Устройство для автоматической балансировки, содержит корректирующие (неуравновешенные) диски 1 и 2, установленные с помощью подшипников 3 на шпинделе 4 и закрепленные посредством гайки 5. Для угловой фиксации корректирующих дисков 1 и 2 относительно шпинделя 4 служат регулировочные винты 6, пружины 7 и шарики 8, размещенные в лунках, равномерно нанесенных на боковые поверхности корректирующих дисков 1 и 2. Периферийная крышка 9 сопряжена с установленными по обе стороны от корректирующих дисков 1 и 2 торцевыми крышками 10 и образует совместно с ними емкость. При заполнении емкости жидкостью она выполняет роль гидравлического узла торможения. Два или более вкладыша 11 размещены равномерно по окружности с возможностью самоустановки между корректирующими дисками 1 и 2 и периферийной крышкой 9. На крышке 9 установлены регулировочные винты 12, имеющие связь с вкладышами 11. Эти винты 12 служат для регулировки радиального положения вкладышей 11. Уплотнения 13 и 14 служат для предотвращения вытекания жидкости из емкости.

Устройство работает следующим образом.

При вращении шпиндельного узла с дисбалансом шпиндель 4 вместе с корректирующими дисками 1 и 2 под действием центробежных сил смещается в сторону неуравновешенности, например вверх. При этом зазор "δ" между корректирующими дисками 1 и 2 и вкладышами 11 уменьшается, что приводит к появлению на корректирующих дисках 1 и 2 тормозных сил. Когда тормозные силы превысят усилия фиксации корректирующих дисков 1 и 2, тогда последние проворачиваются относительно шпинделя 4 и по отношению друг к другу. При достижении корректирующими дисками 1 и 2 углового положения, в котором дисбаланс шпинделя 4 становится уравновешенным, смещение шпинделя 4 и корректирующих дисков 1 и 2 уменьшается, а величина зазора "δ" увеличивается. При этом величина тормозных сил на корректирующих дисках 1 и 2 уменьшается и не превышает сил фиксации их с помощью подпружиненных шариков 8, что обеспечивает постоянное угловое положение корректирующих дисков 1 и 2 при вращении уравновешенного шпиндельного узла. Эффективность срабатывания корректирующих дисков 1 и 2 достигается путем разгона шпинделя 4 до номинальной частоты вращения с переходом затем на рабочую частоту.

Таким образом, эффект от использования изобретения заключается в том, что оно позволяет расширить область применения устройства для автоматической балансировки за счет выполнения гидравлического узла торможения в виде заполненной жидкостью емкости, что исключает необходимость во внешнем источнике питания и соответственно исключает энергозатраты, а также расходы на установку, настройку и обслуживание насосной станции.

Формула изобретения

Устройство для автоматической балансировки, содержащее корректирующие диски, предназначенные для размещения на шпинделе с возможностью поворота, механизм фиксации корректирующих дисков относительно шпинделя, а также гидравлический узел торможения корректирующих дисков, отличающееся тем, что гидравлический узел торможения выполнен в виде заполненной жидкостью емкости, образованной установленными по обе стороны от корректирующих дисков торцевыми крышками, и сопряженной с ними периферийной крышкой, при этом устройство снабжено установленными на периферийной крышке регулировочными винтами и связанными с ними по меньшей мере двумя вкладышами, размещенными равномерно по окружности с возможностью самоустановки между корректирующими дисками и периферийной крышкой.

РИСУНКИ

Рисунок 1