Устройство для статической балансировки роторов

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАТИЧЕСКОЙ БАЛАНСИРОВКИ РОТОРОВ, содержащее основание, установленньй на нем радиально-упорный газостатический подшипник , датчик угла поворота, усилитель , показывающий прибор, соединенный с выходом усилителя, и исполнительный механизм, отличающееся тем, что, с целью повьш1ения точности и производительности балансировки , путем автоматизации процесса измерений, оно снабжено детектором нуля углового положения вектора дисбаланса, вход которого соединен с одним из выходов датчика угла поворота , блоком управления, выполненным в виде первой схемы совпадения, первый вход которой соединен с выходом детектора нуля углового положения вектора дисбаланса, первого триггера , выход которого соединен с вторым входом первой схемы совпадения, второго триггера, первый вход которого соединен с выходом первой схемы совпадения , второй, третьей и четвертой схем совпадения, первые входы которых соединены с выходом второго триггера , вторые входы второй и третьей схем совпадения соединены с выходами датчика угла поворота, генератора импульсов, вход которого соединен с вторым входом четвертой схемы совпадения , задатчика угла поворота и компаратора , первый вход которого соединен с выходом задатчика угла поворота , измерителем угла поворота, входы которого соединены с выходами второй и третьей схем совпадения, а выход с вторьш входом компаратора, и блоком регулировки усиления, первьш (Л вход которого соединен с выходом четвертой схемы совпадения, второй с выходом компаратора, а выход - с управляющим входом усилителя, второй вход которого предназначен для соединения с первым источником тока, а исполнительньй механизм выполнен в виде диска из электропроводного материала и двух смещенных по углу отно00 сительно один другого вдоль торцо вой поверхности диска и расположен00 ных напротив нее магнитных индуктоо ров, первый из которых соединен с показьшающим прибором, а второй предназначен для соединения с вторым источником тока. 2.Устройство по П.1, отличающееся тем, что детектор нуля углового положения вектора дисбаланса выполнен в виде последовательно соединенных выпрямителя, порогового элемента и инвертора. 3.Устройство по П.1, отличающееся тем, что блок ре

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (!!) (51)4 G 01 М 1/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3740338/25-28 (22) 16.05.84 (46) 23.10.85. Бюл. № 39 (72) Б.В.Лесной, В.П.Ефимчук, В.В.Арефьев и В.Ф.Бердиков (71) Волжский филиал Всесоюзного научно-исследовательского института абразивов и шлифования (53) 620. 1 ° 05:53 1.382 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 345393, кл. G 01 M 1/12, 1970.

Авторское свидетельство СССР

¹ 609997, кл. G 01 M i/12, 1978.

Авторское свидетельство СССР № 354308, кл. С 01 М 1/12, 1969. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАТИЧЕСКОЙ БАЛАНСИРОВКИ РОТОРОВ, содержащее основание, установленный на нем радиально-упорный газостатический подшипник, датчик угла поворота, усилитель, показывающий прибор, соединенный с выходом усилителя, и исполнительный механизм, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и производительности балан— сировки, путем автоматизации процесса измерений, оно снабжено детектором нуля углового положения вектора дисбаланса, вход которого соединен с одним из выходов датчика угла поворота, блоком управления., выполненным в виде первой схемы совпадения, первый вход которой соединен с выходом детектора нуля углового положения вектора дисбаланса, первого триггера, выход которого соединен с вторым входом первой схемы совпадения, второго триггера, первый вход которого соединен с выходом первой схемы совпадения, второй, третьей и четвертой схем совпадения, первые входы которых соединены с выходом второго триггера, вторые входы второй и третьей схем совпадения соединены с выходами датчика угла поворота, генератора импульсов, вход которого соединен с вторым входом четвертой схемы совпадения, задатчика угла поворота и компаратора, первый вход которого соединен с выходом задатчика угла поворота, измерителем угла поворота, входы которого соединены с выходами второй и третьей схем совпадения, а выход— с вторым входом компаратора, и блоком регулировки усиления, первый вход которого соединен с выходом четвертой схемы совпадения, второй с выходом компаратора, а выход — с управляющим входом усилителя, второй вход которого предназначен для соединения с первым источником тока, а исполнительный механизм выполнен в виде диска из электропроводного материала и двух смещенных по углу относительно один другого вдоль торцовой поверхности диска и расположенных напротив нее магнитных индукторов, первый.из которых соединен с показывающим прибором, а второй .предназначен для соединения с вторым источником тока.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, MTG детектор нуля углового положения вектора дисбаланса выполнен в виде последовательно соединенных выпрямителя, порогового элемента и инвертора.

3. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что блок регулировки усиления выполнен в виде последовательно соединенных выпря1186980 мителя, реверсивного счетчика и цифроаналогового преобразователя.

45

Изобретение относится к балансировочной технике и может быть использовано при статической балансировке дисковых роторов, в частности шлифовальных кругов.

Целью изобретения является повышение точности и производительности балансировки путем автоматизации процесса измерений.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство для статической балансировки роторов содержит основание

1, установленный на нем рациальноупорный газостатический подшипник, состоящий из неподвижной цапфы 2 с каналом 3 для подвода сжатого воздуха, подвижной обоймы 4 и жестко закрепленным диском 5 из электропроводного материала, на периферии которого равномерно расположены, например, 360 отверстий, и измерительный узел.

Измерительный узел содержит датчик

6 угла поворота, выполненный в виде двух фотоизлучателей 7 и двух фотоприемников 8, которые соосны с отверстиями в диске 5, детектор 9 нуля углового положения вектора дисбаланса, выполненный в виде последовательно соединенных выпрямителя 10, порогового элемента 11 и инвертора

12 и соединенный с одним из выходов датчика 6 угла поворота. Устройство снабжено блоком 13 управления, выполненным в виде первой схемы 14 совпадения, первый вход которой соединен с выходом детектора 9 нуля, первого триггера 15, первый вход которого соединен с кнопкой 16 "Пуск", а выход — с вторым входом первой схемы

14 совпадения, второго триггера 17, первый вход которого соединен с выходом первой схемы 14 совпадения, второй, третьей и четвертой схем 1820 совпадения, первые входы которьгх соединены с выходом второго триггера

17, вторые входы второй и третьей

35 схем 18 и 19 совпацения соединены с фотоприемниками 8, генератора ?1 импульсов, выход которого соединен с вторым входом четвертой схемы 20 совпадения, задатчика 22 угла поворота и комапаратора 23, первый вход которого соединен с выходом задатчика 22 угла поворота, измерителем 24 угла поворота, входы которого соединены с выходами второй и третьей схем 18 и 19 совпадения, выполненным в виде последовательно соединенных дифференцирующей цепочки 25, вход которой является первым входом измерителя 24 угла поворота, диода 26 и пятой схемы 27 совпадения, последовательно соединенных дифференцирующей цепочки 28, вход которой является вторым входом измерителя 24 угла поворота, диода 29 и шестой схемы 30 совпадения и первого реверсивного счетчика 31, входы которого соединены с выходами пятой 27 и шестой

30 схем совпадения, а выход является выходом измерителя 24 угла поворота и соединен с вторым входом компаратора 23,и блоком 32 регулировки усиления, первый вход которого соединен с выходом четвертой схемы 20 совпадения, второй — с выходом компаратора

23, выполненным в виде последовательно соединенных выпрямителя 33, сигнальный вход которого является первым входом блока 32 регулировки усиления, а управляющий вход соединен с вторым входом второго реверсивного счетчика 34, и цифроаналогового преобразователя 35, выход которого является выходом блока 32 регулиров— ки усиления. Устройство содержит также усилитель 36, управляющий вход которого соединен с выходом блока 32 регулировки усиления, показывающий прибор 37, соединенный с выходом усилителя 36, первый источник 38, подключенный к второму входу усилителя 36, исполни—

1186980 гельный механизм 39, выполненный в виде диска 5 и двух смещенных по углу относительно один другого вдоль торцовой поверхности диска и расположенных напротив нее магнитных индукто- 5 ров 40 и 4 1, первый из которых coe— динен с показывающим прибором 37, второй источник 42 тока, напряжение которого сдвинуто по фазе относительно напряжения первого источника 38, подключенный к второму магнитному индуктору 41, и магнитный успокоитель 43. Блок 13 управления, кроме того, содержит кнопку 44 "Сброс", соединенную с вторыми входами первого и второго триггеров 15 и 17 и установочными входами реверсивных счетчиков 31 и 34.

Устройство работает следующим образом. 20

Балансируемый ротор устанавлива— ется на обойму 4 радиально-упорного газ остатического подшипника. По каналу 3 неподвижной цапфы 2 подается очищенный и осушенный сжатый воздух, который создает воздушную подушку между сопрягаемыми цилиндрическими поверхностями неподвижной цапфы 2 и подвижной обоймы 4 газостатического подшипника. С помощью воздуш- 30 ной подушки подвижная обойма 4 всплывает вместе с балансируемым ротором и приобретает высокую степень подвижности к вращательному движению.

При этом момент от неуравновешенной массы балансируемого ротора начинает поворачивать обойму 4 вместе с закрепленным на ней диском 5 в положение устойчивого равновесия — неуравновешенной массой вниз. В исход- 4р ный момент времени (до начала поворота обоймы 4) триггеры 15 и 17 и реверсивные счетчики 31 и 34 установлены в исходное состояние путем кратковременной подачи на их установочные К-входы нулевого потенциала нажатием кнопки 44 "Сброс". При этом нулевое выходное напряжение триггера 15 запирает схему 14 совпадения, а нулевое выходное напряже- 5р ние триггера 17 запирает схемы 18-20 совпадения. После установки балансируемого ротора на обойму 4 нажатием кнопки 16 "Пуск" опрокидывается триггер 15, при этом появившееся на его выходе напряжение отпирает схему

14 совпадения, которая до этого не могла реагировать на сигналы, поступающие от детектора 9 нуля углового положения вектора дисбаланса. При вращении обоймы 4 вместе с диском 5 под действием момента от неуравновешенной массы балансируемого ротора отверстия, расположенные по периферии диска 5 периодически открывают путь световым потокам от фотоизлучателей 7 к фотоприемникам 8, и на выходах последних образуются импульсы тока, преобразующиеся выпрямителем

10 в постоянное напряжение, которое, поступая на вход порогового элемента

11, вызывает срабатывание последнего.

Выходное напряжение порогового элемента 11, равное значению логической единицы, преобразуется инвертором 12 в напряжение логического нуля, которое является запрещающим для срабатывания схемы 14 совпадения. Под воздействием магнитного успокоителя 43 колебания обоймы 4 с диском 5 быстро затухают, при этом неуравновешенная масса оказывается в нижнем положении, а занятое вектором дисбаланса угловое положение принимается за нулевое.

Так как с прекращением вращения диска 5 фотоприемники 8 перестают вырабатывать импульсы тока, то напряжение на выходе выпрямителя 10 уменьшается до нуля, что вызывает скачкообразное изменение выходного напряжения инвертора 12 с уровня логического нуля до уровня логической единицы. Поскольку на обоих входах схемы 14 совпадения присутствуют напряжения со значением логической единицы, то схема 14 совпадения срабатывает и возникший перепад ее выходного напряжения переводит триггер

17 в состояние, при котором его выходное напряжение разрешает работу схем 18-20 совпадения.

При этом импульсы напряжения, вырабатываемые генератором 21 импульсов, через схему 20 совпадения и выпрямитель.33 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика

34, вызывая нарастание в нем двоичного числа, которое, поступая на вход цифроаналогового преобразователя 35, преобразуется последним в постоянное напряжение, пропорциональное накапливаемому в счетчике 34 двоичному числу. Это напряжение, поступая на усилитель 36, управляет

его коэффициентом усиления таким образом, что выходное напряжение пере1186980. менного тока усилителя 36 нарастает.

Так как усилитель 36 через показывающий прибор 37 нагружен на магнитный индуктор 4 1, то по мере увеличения двоичного числа в реверсивном счетчике 34 в магнитном индукторе 40 нарастает ток, магнитное поле которого наводит в диске 5 вихревые токи.

Одновременно в диске 5 наводятся вих- 10 ревые токи также и магнитным полем магнитного индуктора 41, который питается переменным током той же частоты, но сдвинутым по фазе относительно тока магнитного индуктора 40. Маг- 15 нитные поля наведенных токов, взаимодействуя с магнитными полями индукторов 40 и 4 1, создают вращающий момент, который заставляет диск 5 и связанную с ним обойму 4 газостатического подшипника поворачиваться.

При этом импульсы тока от фотоприемников 8 через открытые схемы 18 и 19 совпадения поступают на входы измерителя 24 угла поворота диска 5,импульсы тока с выхода схемы 18 совпадения поступают на вход дифференцирующей цепочки 25 и на вход схемы 30 совпадения, а импульсы тока с выхода схемы 19 совпадения — на вход дифференцирующей цепочки 28 и на вход схемы 27 совпадения. Так как фотоприемники 8 разнесены между собой . в пространстве на величину S=1 5 где — расстояние между двумя ближайшими отверстиями, расположенными на периферии диска 5, то фотоприемники засвечиваются фотоизлучателями ? не одновременно, а с временным сдвигом, равным времени прохождения 40 любым из отверстий периферии диска

5 расстояния, равного 1/2. Соответственно, импульсы тока, формируемые фотоприемниками 8,сдвинуты между собой во времени. Дифференцирую- 45 щие цепочки 25 и 28 совместно-с дио дами 26 и 29 формируют из этих импульсов короткие импульсы положительной полярности, временное положение которых совпадает с фронтами 50 импульсов, поступающих на входы дифференцирующих цепочек 25 и 28. Указанный сдвиг импульсов, формируемых фотоприемниками 8, приводит к тому, что только на входы одной из схем 55 совпадения (27 или 30) могут поступать импульсы одновременно; на входы другой схемы совпадения импульсы поступают разнесенными но времени.

Так, если направление вращения диска 5 таково, что первым от фотоприемников 8 приходит импульс на вход схемы 19 совпадения, то от каждого импульса срабатывает схема 27 совпадения, выход которой связан с суммирующим входом реверсивного счетчика 31. Следовательно, в реверсивном счетчике 3 1 накапливается двои.-гное число, соответствующее углу поворота диска 5. При врашении диска 5 в противоположную сторону первым от фотоприемников 8 приходит импульс на вход схемы 18 совпадения, что приводит к тому, что от каждого импульса срабатывает только схема 30 совпадения, выход которой связан с вычитающим входом реверсивного счетчика 31. В этом случае двоичное чис— ло, записанное в реверсивном счетчике 31, уменьшается соответственно изменению угла поворота диска 5 и, следовательно, углу поворота вектора дисбаланса ротора относительно нулевого положения. Код этого числа подается на вход компаратора 23, на другой вход которого подается код с задатчика 22. Как только диск 5 повернется на угол, определяемый задатчиком 22, коды, поступающие на входы компаратора 23, сравниваются и последний вырабатывает сигнал, который, поступая на второй (управляющий)вход выпрямителя 33, вызывает изменение состояния последнего таким образом, что импульсы от генератора 21 через схему 20 совпадения подаются не на суммирующий, а на вычитающий вход реверсивного счетчика

34. В результате, если диск 5 продолжает по инерции вращение в первоначальном направлении, записанное в реверсивном счетчике 34 число начинает уменьшаться, уменьшая силу тока в магнитном индукторе 40 и, следовательно, величину вращающего момента. Диск 5 начинает вращаться в обратную сторону. При совпадении кодов, поступающих на входы компаратора 23,последний вырабатывает сигнал, заставляющий выпрямитель 33 направлять импульсы от генератора 21 импульсов на суммирующий вход реверсивного счетчика 34, что приводит к увеличению тока в магнитном индукторе 40 и замедлению вращения диска

1186980

ВНИИПИ Заказ 6537/45 Тираж 896 Подписное

Филиал ППП "Патент, r.Ужгород, ул.Проектная, 4

5 в обратном направлении и т.д. В итоге диск 5 вместе с обоймой 4 и балансируемым ротором поворачивается на угол, определяемый задатчиком

22, и в этом положении удерживается, при этом момент, развиваемый токаМи индукторов 40 и 41, равен моменту от неуравновешенной массы балансируемого ротора. При фиксировании тока магнитного индуктора 41 этот момент пропорционален току магнитного индуктора 40, который измеряется показывающим прибором 37.

Таким образом, после установки на обойму 4 балансируемого ротора и включения устройства кнопкой "Пуск" осуществляется автоматическое определение значения неуравновешенной массы ротора, которое индицируется показывающим прибором 37.

Устройство для статической балансировки роторов позволяет точно установить угол отклонения ротора от нулевого положения и измерять в этом положении ток исполнительного механизма, пропорциональный величине дисбаланса, что повышает точность измерения и, следовательно, точность балансировки. Автоматизация процесса измерения повышает производительность балансировки.