Автобалансирующее устройство

 

Изобретение относится к балансировочной технике. Цель изобретения - повышение надежности за счет облегчения перехода шаров в коническую впадину. В процессе балансировки шары 7 переходят с конической поверхности 4 на поверхность внутренней кольцевой проточки 3, выполненной конической с таким углом наклона образующей, чтобы при перевороте устройства облегчить переход шаров 7 в коническую впадину, образованную дополнительными коническими поверхностями 5 и 6. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l)s G 01 М 1/38

ГОСУДАР СТ В Е ННЫ И КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕ . ЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1597643 (21) 4438133/28 (22) 10.06,88 (46) 15.10.91. Бюл. М 38 (71) Томский политехнический институт им.

С.M. Кирова (72) В.П,Нестеренко, С,Н,Кладиев, А.П.Соколов и С.Л.Катанухина (53) 620.1.05:531.382(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР (Ф 1597643, кл. G 01 М 1/38, 1990. (54) АВТОБАЛАНСИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

„, SU,, 1684607 А2 (57) Изобретение относится к балансировочной технике. Цель изобретения — повышение надежности за счет облегчения перехода шаров в коническую впадину, В процессе балансировки шары 7 переходят с конической поверхности 4 на поверхность внутренней кольцевой проточки 3, выполненной конической с таким углом наклона образующей, чтобы при перевороте устройства облегчить переход шаров 7 в коническую впадину, образованную дополнительными коническими поверхностями 5 и 6.4 ил.

1684607

Изобретение относится к балансировочной технике и может быть использовано для автоматической балансировки роторов, вращающихся с переменной частотой, в частности для балансировки ручных шлифовальных машин.

Цель изобретения — повышение надежности за счет облегчения перехода шаров в коническую впадину.

На фиг.1 и 2 изображены схемы сил, действующих на шары при вращении системы; на фиг.3 — устройство на докритической частоте, общий вид; на фиг.4 — перевернутое устройство на закритической частоте с зафиксированными шарами.

Устройство содержит жестко установленный на роторе 1 цилиндрический корпус

2 с внутренней кольцевой проточкой 3, выполненной конической с углом наклона а, сопряженной с меньшим диаметром последней своим большим диаметром конической поверхностью 4 и двумя абра;:ующими суживающуюся коническую впади: у дополнительными коническими поверхностями 5 и 6, меньший диаметр первой из которых сопряжен с большим диаметром внутренней кольцевой проточки 3, и расположенные внутри цилиндрического корпуса 2 шары 7.

Угол а наклона образующей внутренней кольцевой проточки 3 определяют по омле ф р а = arctg g/R N, где g — ускорение свободного падения;

R — расстояние от оси вращения до центра шара;

Q — угловая частота вращения, Угол наклона образующей первой конической поверхности 5 выполнен меньшим, чем угол наклона образующей второй конической поверхности 6 на 6-12О.

Для определения величины угла а рассмотрим схему сил, действующих на шар при вращении системы (фиг.1 и 2). Внутреннюю кольцевую проточку можно разделить на три части (фиг.3); "нижнюю" часть, в которой находятся шары на докритических частотах вращения ротора, переходную коническую поверхность, на которую шары выкатываются за счет действия составляющей центробежных сил на закритических частотах вращения, и коническую впадину для фиксации шаров в сбалансированном состоянии ротора. Таким образом, величина угла а должна быть такой, чтобы сила подъема шара (составляющая центробежной силы) уравновешивалась на переходной поверхности составляющей силы тяжести шг.ра и силами трения. Балансировка ротора шарами происходит на переходной поверхности. При повороте системы на 180 (фиг.4) силы трения меняют направление на

180О, а составляющая силы тяжести шара совпа5 дает по направлению с составляющей центробежной силы, действующей при вращении системы на шар, вместе они образуют суммарную "скатывающую" силу, перемещающую шары с переходной повер10 хности в коническую впадину, На фиг,1 и 2 представлены схемы действия сил на шары, находящиеся на переходной конической поверхности и соответствующие положениям автобалансирующего устройства, изобра15 женным на фиг.3 и 4 соответственно. Так как шарик по окончании процесса балансировки неподвижен относительно корпуса автобалансирующего устройства, составим уравнения равновесия относительно по20 движной системы координат с учетом трения, Из схемы на фиг.1 следует;

2- Fx = % Gx тр = 0 (1)

3 Fy = N — (Ф у + Gy) =- 0; (2)

25 2 МА(Гх) =Фх гш Gx гш — Мтр = 0 (3)

Ф = Ф sin а; Фу = Фсоз а; (4)

Gx=G cosa: Gy=G slna: (5)

F = f И = f (Фу + ау) = (Ф cosa +

+G sin a); (6)

30 М,р =д N =д (Ф у + Gy) =д (Ф cosa

+G sin а) (7) где Ф=- mR 6 — центробежная сила;

G = mg — сила тяжести шара;

N — сила нормального давления;

F ð сила трения скольжения;

Mrp — момент трения качения;

f и д — коэффициенты трения скольжения и качения;

Ф, Фу, Gx, Gy — проекции центробежных

40 сил и силы тяжести на соответствующ е оси координат;

R — расстояние от оси вращения до центра шара; гш — радиус шара;

45 0- угловая частота вращения ротора;

g — ускорение свободного падения:

m — масса шара.

Из (1) и (3) следует;

Ф sin а — G cos л — f (Ф сов а+

+ G sin а) = 0; (8)

@sin a r — G cos a r>— — д (Ф cos а+ G sin а) = О, (9)

Из выражений (8) и (9) получим значение угла a:

G (гш — ) д

f а - агсс9 — — — д — =агсщ — —

Ф(гш--) R GP

1684607

Очевидно, что величина угла наклона образующей переходной конусной поверхности зависит только от частоты вращения ротора и от геометрических размеров внутренней кольцевой проточки в средней ее 5 части, так как ускорение свободного падения есть величина постоянная, например, для Q= 1800 об/мин и R = 0,05 и получим а =1 19, Устройство работает следующим обра- 10 эом.

В начальный момент, показанный на фиг.3, ось ротора 1 располагается вертикально, чтобы шары 7 прижимались центробежными силами к конической поверхности 15

4, образуя замкнутое кольцо иэ соприкасающихся шаров, на докритической частоте вращения ротора 1. По досгижении системой закритической частоты вращения шары

7 перемещаются на переходную кониче- 20 скую поверхность внутренней кольцевой проточки 3 и устанавливаются в положения, уравновешивающие ротор 1. Эти положения шаров показаны на фиг.1. Составляющая центробежной силы, поднимающая 25 шары вверх, уравновешивается составляющей силы тяжести шаров 7 и трением. Шары

7, находясь на конической поверхности внутренней кольцевой проточки ., устанавливаются в положения, балансирующие ро- 30 тор 1.

Затем устройство поворачиваешься на

180 так, чтобы коническая впадина, образованная коническими поверхностями 5 и 6, заняла нижнее положение, KGK это показано на фиг.2 и 4. При этом составляющие центробежной силы и силы тяжести совпадают по направлению и под их действием шары 7 опускаются в коническую впадину, образованную дополнительными коническими поверхностями 5 и 6, и фиксируются в ней центробежными силами, достаточными для удержания шаров 7 в неподвижном состоянии относительно цилиндрического корпуса

2 при переменной частоте вращения ротора, После остановки ротора 1 шары 7 занимают исходное положение при обратном повороте устройства на 180" (фиг 3)

Таким образом, эа счет облегчения перехода шаров в коническую впадину г .вышается надежность устройс-,ва, à при перевороте умсньшается время скат., влния в коническую впадину.

Формула изобретения

Автобалансирующее устройство по авт св. N 1597643, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, внутренняя кольцевая проточка выполнена ко ) нической с углом наклона а = arctg (g/RO ), где g — ускорение свободногс падения;

R — расстояние от оси вращения до нтра шара:

Q — угловая частота вращения, и сопряжена большим диаметром с конической впадиной для фиксации шаров, а меньшим — с большим диаметром конической поверхности, 1684607 ( »

Составитель Ю. Круглсв

Техред М.Моргентал Корректор С, Черни

Редактор A. Лежнина

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

Заказ 3499 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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