Способ балансировки ротора

 

Изобретение может быть использовано для балансировки ротора на магопорах и позволяет повысить точность и чувствительность за счёт исключения промежуточных звеньев колебательной систе№1 и изменения демп4я1рования. Корпус ротора 1 крепится на основании 7, жесткость опор fff Aflff которого устанавливается максимально возможной. Ротор, установленный в своих , Опорах с регулируемой жесткостью , в качестве которых использована магнитная опора 2 с изменяемым коэффициентом контура регулирования, разгоняют до частоты вращения вьше резонансной. Регистрируют при этом колебания ротора, определяют значение и угол дисбаланса в балансировочном блоке и балансируют ротор до минимально возможного уровня. Затем изменяют жесткость магнитных опор 2, воздействуя на них контуром регулирования до достижения режима резонанса при вращении ротора на фиксированной частоте. Измеряют параметры дисбаланса, корректируют его балансировочным инструментом и повторяют эти операции несколько раз до получения заданного уровня дисбаланса. 1 3.п. ф-лы, 5 ил, (Л /4/ АРП Фиг. 1 AffO

. СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТЧИЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (SD 4 G 01 М 1/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Гю изОБРетениям и ОтнРытичм

ПРИ ГННТ СССР (21) 4251630/25-28 (22) 01 06.87 (46) 07.03.89. Бюл. У 9 (71) Московский энергетический инстигут ,(72) В.А.Трегубов, А.А.Карпов, Е.А.Измайлов и В.И.Галкин (53) 62-755 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР Р 847105, кл. G 01 M 1/24, 1979, Колесник Н.В. Статическая и динамическая балансировка. - Л.; Машгиз, 1954, с. 118, 184, 185. (54) СПОСОБ БАЛАНСИРОВКИ РОТОРА (57) Изобретение может быть использовано для балансировки ротора на маг" нитных опорах и позволяет повысить точность и чувствительность за счет исключения промежуточных звеньев колебательной системы и изменения демпфирования. Корпус ротора 1 кре. пится на основании 7, жесткость опор

„,80„„1464093 А 1 которого устанавливается максимально возможной. Ротор, установленный s своих . опорах с регулируемой жесткостью, в качестве которых использована магнитная опора 2 с изменяемым коэффициентом контура регулирования, разгоняют до частоты вращения вьппе резонансной. Регистрируют при этом колебания ротора, определяют значение и угол дисбаланса в балансировочном блоке и балансируют ротор до минимально возможного уровня. Затем изменяют жесткость магнитных опор 2, воздействуя на них контуром регулирования до достижения режима резонанса при вращении ротора на фиксированной частоте. Измеряют параметры дисбаланса, корректируют его балансировочным инструментом и повторяют эти операции несколько раз до получения заданного уровня дисбаланса.

1 зп. флы, 5 ил.

1464093

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для балансировки ротора на магнитных опорах.

Цель изобретения — повышение точности и чувствительности за счет исключения промежуточных звеньев колебательной системы и изменения демпфирования.

На фиг.1 представлена электромеханическая часть устройства,реализующего предлагаемый способ балансировки; на фиг.2 — схема управления устройст15 ва; на фиг.3 — - пример устройства, реализующего изменение резонансной частоты системы ротор — опоры; на фиг.4 и 5 — характеристики, поясняющие процесс балансировки ротора.

Электромеханическая часть устройства содержит балансируемый ротор 1, установленный в радиальных регулируемых магнитных опорах 2, например электромагнитных, имеющих не менее четырех обмоток 3 в каждой опоре.

Аксиальные магнитные опоры 4 выполнены электромагнитными с обмотками 5.

Для стабилизации ротора в аксиальном направлении на статоре установлены датчики б аксиального положения. Основание ? с опорами (не показаны) служит для жесткого крепления корпуса ротора. Для осуществления разгона ротор имеет активную часть, расположенную против статора 8 электродви- э5 гателя 9. На статоре также установлены датчики 10 радиального положения.

Схема управления включает контуры 11 регулирования радиальных регулируемых магнитных опор, состоящие из датчиков40 радиального положения, регуляторов 12, выполненных, например на операционных усилителях 13 и реализующих пропорционально-интегро-дифференцирующий закон управления, а также усилители 45

14 мощности линейного или ключевого типа, соединенные с обмотками магнитных опор. Схема управления содержит также балансировочный блок 15, включающий вычислитель 16. величины и фазы дисбаланса, соединенный входами с одним или несколькими контурами регулирования радиальных магнитных опор, а выходом — с усилителем 17 мощности, который в свою очередь че- 55 рез преобразователь 18 соединен с балансировочным инструментом 19, в качестве которого могут быть использованы, например сверлильные или лазерные головки, осуществляющие непосредственное локальное удаление материала ротора в необходимом количестве и соответствукщем месте. Вычислитель величины и фазы дисбаланса состоит из аналого-цифровых преобразователей 20 и 21, один иэ которых соединен с одним или несколькими регуляторами. Аналого-цифровые преобразователи педключены к микропроцессору 22, выход которого соединен с цифроаналоговым преобразователем 23. Регуляторы содержат операционный усилитель с изменяемым коэффициентом усиления„ В цепь обратной связи операционного усилителя включен переменный резистор 24. Усилитель соединен с аналого-цифровым преобразователем через переменный резистор 25, движок которого жестко соединен с движком переменного резистора 24.

Способ балансировки ротора реализуют следующим образом.

Корпус ротора 1 крепится на основание 7, жесткость опор которого устанавливается максимально возможной.

Ротор„ установленный в опорах с регулируемой жесткостью, в качестве которых использована магнитная опора

2 с изменяемым коэффициентом усиления контура 11 регулирования, разгоняют до частоты вращения выше резонансной.

Регистрируют при этом колебания ротора, определяют значение и угол дисбаланса в балансировочном блоке 15 и балансируют до минимально возможного уровня, Затем изменяют жесткость магнитных опор 2, воздействуя на них контуром 11 регулирования до достижения режима резонанса при вращении ротора на фиксированной частоте, из=,< меряют параметры дисбаланса,корректируют его балансировочными инструментами 19 и повторяют эти операции йесколько раз до получения заданного уровня дисбаланса, Пример. После включения статора 8 в сеть осуществляют разгон ротор а 1 до часто ты вращения м, (фиг. 4), соответствующей максимально допустимой (заданной) амплитуде колебаний ротора, затем разгон прекращается, производят первичную (грубую) балансировку ротора (точка 1 . точка 2).

Затем продолжают разгон ротора до частоты вращения, превышающей резонансную частоту колебательной системы ротор - опоры о, на которой осу1464093 ществляется балансировка, например, до рабочей (номинальной) частоты вращения. На этой частоте вращения измеряют амплитуду радиальных колеба5 ний ротора, используя для этого, например, датчик 10 радиального положения. Если амплитуда радиальных колебаний ротора меньше предела чувствительности датчика 10 или измерительной аппаратуры, что соответствует точке 1 на фиг.5, то производят увеличение резонансной частоты (м, ( (фиг.5, и „,„) путем, например, увеличения коэффициента усиления кон- 15 тура регулирования до тех пор,пока амплитуда колебаний ротора не окажется в заданном диапазоне (А „ (A ( А„„,„,,) (фиг.5, точка 2). Затем по амплитуде и коэффициенту усиления - 20 посредством вычислителя 16 величины и фазы дисбаланса определяют значение и угол дисбаланса, При неизменных прочих параметрах колебательной системы ротор — магнитные Опоры ампли- 25 туда А и фаза вынужденных колебаний ротора с при постоянной частоте вращения однозначно определяются величиной его дисбаланса G и коэффициентом усиления контура 11 регулирования :

А =- f,(G d); (1) ц — f (ск), (2)

Функции (1) и (2) получаются расчетным или экспериментальным путем и вводятся в виде таблиц или аналиI тических зависимостей в микропроцессор 22. Алгоритм расчета места и величины удаляемой массы ротора зависит от формы ротора, его геометри- 4о ческих параметров, технологических возможностей и конкретных технических решений конструкции балансировочного устройства, а также вида дисбаланса (статический, динамический) . 45

Затем после преобразования в усилите-. ле 17 мощности измеренный сигнал А и поступает на преобразователь 18 являющийся по сути приводом инструмента 19, осуществляющего балансиров- 5О ку ротора удалением,(или добавлением) части массы ротора (или иным извест ным способом) в месте, определенном . вычислителем 16. После этого вновь увеличивают резонансную частоту LvII путем, например, увеличения коэффици ента усиления операционного усилителя

13, реализующеro пропорциональное звено регулятора 12. Это приводит к увеличению амплитуды, колебаний ротора от остаточного дисбаланса ° При достижении амплитуды колебаний максимально возможной .(или допустимой) осуществляют повторную балансировку до минимально возможного уровня.

Этот процесс увеличения коэффициента усиления и балансировки осуществляется до тех пор, пока не будет достигнуто предельное значение коэффициента усиления d по условию устойчивости (либо дисбаланс, будет так мал, что амплитуда колебаний не будет практически изменяться). Балансировка ротора может осуществляться любым известным методом с остановкой ротора или без остановки. Если с остановкой ротора, то осуществляется повторный разгон до первоначальной частоты вращения, на которой осуществлялись из мерения.

В случае возникновения недопустимых по амплитуде радиальных колебаний ротора при разгоне коэффициенты усиления контуров 11 регулирования могут быть снижены на время разгона регулятором 12, в котором изменяют коэффициент обратной связи усилителя

13 резистором 24. Степень изменения коэффициентов усиления должна при этом соответствовать допустимой величине измеряемой амплитуды колебаний ротора. Это изменение коэффициента усиления может осуществляться вручную либо автоматически с соответствующим приводом резистора 24 (и 25) по сигналу датчика 10 положения (система не показана).

Формула изобретения

1. Способ балансировки ротора в опорах на основании с опорами, заключающийся в том, что разгоняют ротор до частоты вращения выше резонансной, регистрируют колебания ротора, определяют значение и угол дисбаланса, балансируют до минимально возможного уровня, изменяют жесткость опор основания и балансируют несколько раз до получения заданного уровня дисбаланса, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в качестве опор ротора используют опоры с регулируемой жесткостью, воздействуют на них до достижения режима резонанса при вращении ротора на фиксированной частоте, а жесткость опор

1464093 основания устанавливают максимально возможной.

2. Способ по r..1I, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повьппения чувствительности, в качестве регулируемой опоры ротора используют магнитную с изменяемым коэффициентом усиления контура регулирования.

1464093

A(rv)

" гфакс

4мин

О

9(ar)

4яа

4иин йф

Ь

f(ar)

Фиа5

Составитель В.Сутормин

Редактор И.Горная Техред М.Дидык Корректор С.Черни

ЮЮ

Заказ 81 9/48 Тираж 788 Подписное

BliHHHH Государственного комитета по изобретениям и открытиям нри ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101