Устройство для динамической балансировки тел вращения

 

¹ 62304

Класс 42k, 33

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

А. К. Калишук

ТРОЙСТВО ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ ЬАЛАНСИРОВКИ

TEJI ВРАЩЕНИЯ

Заявлено !8 марта 194l г. аа ¹ 45134 в l. àpî тн1яй Комиссариат тяжелого машиностроения О.ГР

Известны устройства для динамической балансировки тел вращения, основанные на измерении смещения какой-либо части исследуемого тела, установленного на упругих опорах, при его вращении.

Согласно изобретению, в качестве опоры исследуемого тела при. еиен закрепленный одним из концов упругий круглый стержень, "."âîбодный конец которого предназначен для установки на гнегм исследуемого тела вместе с приводящим его во вращение двигателем.

Поочередно приводя скорость вращения исследуемого тела в резонанс с частотой колебаний различных его элементов, определяют величину нарушения баланса по наблюдению амплитуд колебаний тела в различных плоскостях, например, путем фиксации положения какого- либо светового или иного индикатора, связанного с какой-либо точкой исследуемого тела.

На фиг. 1 схематически изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 — 5 пояснено действие устройства.

На упругом круглом стержне 1 устанавливается площадка 2 с укрепленным на ней хорошо сбалансированным и уравновешенным электродвигателем 3 постоянного тока, приводящим во вращение балансируемую деталь 4.

Путем постоянного изменения при помощи реостата скорости двигателя 3 приводят через стержень 5 во вращение исследуемую дегаль, Если деталь неуравновешена, то при некоторых числах ее оборотов будут наблюдаться резонансные колебания упругой системы (стержень с массой наверху). В общем случае, при разных числах оборотов деталей получатся три резонансных состояния: 1) зона резонанса при поперечных колебаниях в плоскости чертежа, 2) зона резонанса при поперечных колебаниях в плоскости, перпендикулярной плоскости чертежа и 3) зона резонанса при крутильных колебаниях.

При вступлении вращаемой детали в ту или иную зону резонанса, вследствие наличия неуравновешенности в ней будет, кроме того, наблюдаться известный эффект Зоммерфельда (торможение двигателя в № 62304 зоне резонанса). В силу этого эффекта могут получаться отчетливо выраженные установившиеся колебания системы. При этих установившихся амплитудах колебаний системы в зонах резонанса можно легко измерять амплитуду колебаний системы и угол сдвига фазы некоторой

«пробной» точки, отмеченной на оси балансируемой детали. Угол сдвига фазы «пробной» точки по мере приближения к полному резонансу будет меняться и достигать (при полном резонансе) некоторого значения Ч, так как угол сдвига фазы между вынуждающей силой (неуравновешенностью летали) и колебанием системы при полном резонансе известен и равен —, (90 ).

Естественно, что если бы пробная точка была взята в месте положения (по фазе) неуравновешенности балансируемой детали, то значеI

llие prëñ1 1 =, по тяк как <<пробная>> точка ставится наугад, то тем самым значение Ч" может быть отличным от — —,--. В этом случае для отыскания места положения неуравновешенности в балансируемой детали по значению Ч для «пробной» точки следует только учесть разни17 цу между Г и —,—,, и соответственным образом отметить по этой разнице местоположение неуравновешенности.

Величина неуравновешенности по этому способу балансировки определяется, как и обычно, llo величине резонансной амплитуды при том или ином виде резонансного состояния (поперечные или крутильные колебания).

Что же касается измерения угла сдвига фазы «пробной» точки, то последний определяется на основании следующих соображений.

«Пробная» точка — это маленький стальной шарик, эксцентрично укрепленный на оси (с торца) балансируемой детали. Этот шарик, будучи освещен пучком яркого света, дает тончайший отчетливый след своего движения, доступный для непосредственного наблюдения и измерения, например отсчетным микроскопом.

Эта «пробная» точка при вращении исследуемой детали и колебаний системы в зоне резонанса описывает сложную траекторию движения. Это движение может быть математически представлено двумя уравнениями (см. фиг. 2): х= r cos (<11+ v); у=у„, Sin et + r Sin (<<11 + Ч") На фиг. 2 значком Оо отмечено положение геометрической оси детали при отсутствии колебания; значком О, — положение этой оси при наибольшем отклонении (для установившейся амплитуды колебания у„,); значком Π— положение ее в некоторый момент времени t; значком m отмечено положение «пробной» точки (шарика), эксцентрично укрепленной на оси балансируемой детали в момент времени t.

Уравнение траектории движения «пробной» точки (шарика) получается путем исключения из этих уравнений параметра Ы, т. е.

М 62304

В частном случае при x — О уравнение принимает в»д:

)=о.

/ )) или

Предмет изобретения

Устройство для динамической балансировки тел вращен»!1, Осно..анное на измерении смещения какой-либо части исследуемого тела, установленного на упругих опорах, при его вращении, о тл и ч а ю ше еся тем, что в качестве опоры исследуемого тела применен закрепленный одним»з концов упругий круглый стержень, свободный конец Ko i 0p0Ã0 пред»!1знл чен для установки HQ не:1!»сслед1 ем ОГО тела Вместе с

-.риводящим его во врашение двигателем, с тои цель!0, чтобы путем поочередного приведения скорости вращения исследуемого тела в резонанс с частотой колебаний различных его элементов можно было определить величину нарушения баланса по наблюдению амплитуд колебаний тела В различных плоскостях, например, путем фиксации положен»я какого-л»бо светового» fl»»»oro»»z»KQTODB. связанного (како!1-л»б;! тс !кой »Гследчемого тела

Траектория д в »же и » я « и р о б н о и » то ч к » н а ф и г. 3 11 р еде т 3 вл е н л гр 3фичсски длЯ тРех c,1) чаев Угла сдв»га фазы Ч, 3 именно: тРаектоРиЯ

¹ 1 для Чг = G ; траекториЯ № 2 длЯ V = 45; тр 1екторня ¹ 3 для V = 90, при постоянном значении у„, и» (» — эк центр»сптет «пробнои>> точки HIQp»KQ 01 ;iocн l ельно 100:ifeтри сско»,cli бл;12»сир емо» дстали) .

С целью измерения угла сдвига фазы Ч по част»ому случаю, т. е. при х — О, рекомендуется иметь втору!о точку — шлр»к. укреплсчный строго в центре (на геометрической оси вращен»я детали). В зоне резонанса этот второй шарик будет описывать след 2.,1плитуды системы (в месте прикрепления шарика), т. е. давать значен fe у„,.

В результате этОГО В зоне резона ilcQ !Ож»0 »20лlОдать карт»ну траекторий 000»х 11IQp»KQB, изображен»> 10 HB фиг. 4. Так K K 3TQ i(3pтина может быть получена установившейся пр» колебании системы, то, измеряя, например, 2у и 2у„, и зная, кроме того, значение 2», по формуле (1) можно определить siTI Ч, л тем самым и V.

Определяя таким образом угол сдв»га фазы для «пробной» точки в отношении колебания системы при резонансе» зная, кроме того, что угол с вига фазы неуравповешенност» по отношсн»ю колебания системы при pc30HQHce равняется 90, тсъ! с231ь1м Вполне H03ìo>f(ío Определить местополо>кение (110 фазе) неурав11овешенност» баланс»руемой детал и.

Следует отметить, что само измерение угла сдвига фазы может быть доведено до исключительной простоты; например. его можно огсчитывать непосредственно на экране в градусах (см. ф»г. 5), для этого только требуется иметь маленькое вогнутое дл»ннофокусное зеркальце, источник света и экран.

Предлагаемый способ динамической балансировк» деталей может

Сыть использован для самых различных деталеи IID» разном характере неу.равновешенности.

М 62304.

10 О

Редактор В. И. Денисова Техред Т. П. Курилко

Корректор И. А. Шпынева

Поди, к печ. 12.Х-62 г. . Формат бум. 70Х108I/,„06úåì 0,44 изд. л.

3ак 10137 Тираж 200 Цена 5 коп.

ЦБТИ Комитета по делам изо6рстсний и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, М. Черкасский пер., д. 2 6.

Типография ЦБТИ Москна Г1гтрсвка, !4