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Verfahren und Vorrichtung zum Auswuchten umlaufender Körper.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auswuchten umlaufender Körper, welches die Ermittlung der zum Ausgleich erforderlichen Zusatzmassen nach Grösse und Lage ermöglicht. Das Verfahren und die dafür benutze Vorrichtung sind besonders für die Reihenerzeugung geeignet.
Bekanntlich ruft jeder umlaufende Körper, dessen Massen nicht vollkommen ausgeglichen sind, Schwingungen in seinen Lagern hervor, die um so grösser werden, je genauer die Zeitdauer eines Umlaufs des Körpers mit der Zeitdauer der Eigenschwingung der Lagerung samt dem Körper übereinstimmt, d. h. sich der kritischen Drehzahl des Körpers nähert. Man legt daher den auszuwuchtenden Körper in einen Schwingrahmen, steigert die Drehzahl des Körpers etwas über die kritische und lässt ihn dann langsam auslaufen. Hiebei durehsehreitet er die kritische Drehzahl und es ist möglich, an einer Ablesevorrichtung die grösste Schwingungsweite festzustellen.
Bei bekannten Auswuehtvorrichtungen, bei denen der auszuwuchtende Körper gleichfalls durch die kritische Drehzahl geht, ist die grösste Schwingungweite nur ein mehr oder weniger grobes Mass für die Grösse der benötigten Zusatzmasse, so dass es erst durch wiederholte Versuche möglich wird, diese Masse mit hinreichender Genauigkeit zu finden. Es wurde nun gefunden, dass, wenn 1. der Durchtritt durch die kritische Drehzahl sehr langsam vor sieh geht, so zwar, dass er gleichmässig wiederholt werden kann und 2. auch die schwingungsdämpfenden Widerstände fast gänzlich beseitigt sind, die beobachtete grösste Sehwingungsweite genau verhältnisgleich zur benötigten Zusatzmasse ist.
Auf dieser Tatsache beruht das Verfahren gemäss der Erfindung, mit nur drei Versuchen die Zusatzmasse nach Grösse und Lage zu finden.
Das Auswuchten geschieht erfindungsgemäss unter Zuhilfenahme eines Gleichstüekes des auszuwuchtenden Körpers, welches Gleichstück vollkommen achsensymmetrische Massenverteilung aufweist, bzw. bereits auf andere Weise vollkommen ausgewuchtet wurde. An diesem Gleichstück wird zunächst die erforderliche Ausgleichsmasse für die Längeneinheit der grössten Schwingungsweite bestimmt, indem das Gleichstück unter Anbringung einer angenommenen Zusatzmasse in einer beliebigen Ebene in beliebigem Aehsenabstand in der eingangs erläuterten Weise unter Durchschreiten der kritischen Drehzahl gedreht, die grösste Schwingungsweite des Trägers der Auswuchtvorrichtung bestimmt und durch die angebrachte Masse dividiert wird.
Sodann wird der auszuwuchtende Körper in der gleichen Lage in der Auswuehtvorrichtung angebracht und in derselben Weise gedreht und wieder die grösste Sehwingungsweite des Trägers gemessen. Die früher ermittelte Ausgleichsmasse für die Längeneinheit der Schwingungweite, multipliziert mit der gemessenen Schwingungsweite, ergibt die für den Ausgleich in dieser Ebene erforderliche Masse der Grösse nach, die an dem auszuwuchtenden Körper in derselben Ebene im gleichen Abstand wie beim Gleichstück anzubringen ist.
Der Ort für die vorläufig bloss der richtigen Grösse nach gefundene Ausgleichsmasse wird bestimmt, indem der auszuwuchtende Körper, an dem die gefundene Ausgleiehsmasse bereits angebracht ist, u. zw. in einem willkürlich angenommenen Punkte der gewählten Ebene in dem bereits beim Gleichstück festgelegten Abstand von der Drehachse gedreht und dabei die kritische Drehzahl in der Richtung sinkender Drehzahlen durchsehritten und die grösste Schwingungsweite bestimmt wird.
Der Quotient aus der grössten Schwingungsweite des mit der Ausgleichsmasse versehenen Körpers durch die grösste Schwingungweite des unausgewuchteten Körpers ergibt am einfachsten mit Hilfe einer Kurve oder einer Zahlentafel den Winkel, unter dem die Störmasse des unausgewuchteten Körpers und die willkürlieh angebrachte Ausgleiehsmasse gegeneinander liegen und die richtige Lage der Ausgleichsmasse wird gefunden, indem
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sie um den zu diesem Winkel supplementären Winkel bei gleichbleibendem Achsenabstand, also auf einen Kreisumfang verschoben wird ; sie gelangt dadurch in die Lage unter 180 zur Störmasse und bewirkt vollkommenen Ausgleich, wenn die Richtung, in der die Verschiebung vorgenommen wurde, richtig war, was durch Versuch festgestellt werden muss.
Die an sich bekannte erwähnte Hilfskurve wird gefunden, indem als Funktion des Winkels < x, den zwei gleiche Kräfte P = 1 miteinander einschliessen,
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Eine volle dynamische und statische Auswuehtung wird bekanntlich erreicht durch Anbringung von Ausgleichsmassen in zwei willkürlich gewählten, zur Drehungsachse des Körpers senkrechten Ebenen.
Erfindungsgemäss wird zur Vornahme einer solchen Auswuchtung der Drehkörper in einem Träger oder Rahmen derart befestigt, dass eine der willkürlich gewählten Ebenen des Drehkörpers die Achse der Schwingungsbewegung enthält, was die Bauart der Vorrichtung gestattet, und es werden in der beschriebenen Art Grösse und Anbringungsort der Ausgleichsmasse in der anderen gewählten Ebene bestimmt. Hierauf wird der Körper so verschoben, dass die erste gewählte Ebene ausserhalb der Schwingungsachse zu liegen kommt und der Körper neuerlich gedreht und die Grösse und der Anbringungsort der Ausgleichsmasse in der zuerst gewählten Ebene bestimmt, wobei bei dieser Ermittlung der Ausgleichsmasse für die zuerst gewählte Ebene die für die zweite gewählte Ebene ermittelte Ausgleichsmasse angebracht wird.
Wird die Verschiebung des Körpers so vorgenommen, dass die zweite gewählte Ebene durch die Schwingungsaehse gelegt wird, so ist das Einsetzen der Ausgleichsmasse in dieser Ebene beim zweiten Drehen des Körpers nicht notwendig, weil diese Masse dann kein zur Erregung der Schwingung beitragendes Moment liefern kann.
Für die richtige Wirkungsweise der Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens ist eine möglichst reibungsfreie Lagerung und eine möglichst geringe Schwingungsdämpfung notwendig ; dazu gehört auch ein möglichst geringer Energieverbrauch der Einrichtung zur Anzeige der Schwingungs- weite. Die federnde Lagerung wird vorzugsweise so ausgebildet, dass die kritische Drehzahl wenig über 100 in der Minute beträgt, damit der Durchgang durch die kritische Drehzahl mit der grössten Schwingung- weite leicht beobachtet werden kann.
Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 eine Seitenansicht und in Fig. 2 eine Draufsicht der Auswucht- vorrichtung. Die Vorrichtung besteht aus einem im wesentlichen rechteckigen Rahmen 1 (Fig. 1 und 2), der in zwei senkrechten Ständern 2 gelagert ist. Je eine Lagerplatte. 3 ist fest auf der oberen Fläche dieser Ständer angebracht. Der auszuwuchtende Körper 4, ein Schwungrad, wird von dem Rahmen getragen und ist in ihm drehbar.
Die Welle 5 liegt in Lagern 6, die möglichst reibungsfrei, zweckmässig als Kugellager ausgebildet und an gegenüberliegenden Seiten des Rahmens angeordnet sind. Der Rahmen 1 schwingt auf dem Ständer 2 mittels der Aufsetzschneiden 7. Diese Schneiden liegen in einer Geraden, die durch die Achse der Welle 5 geht und in einer Ebene des Drehkörpers liegt, die rechtwinklig zur Achse der Welle 5 des Schwungrades 4 steht. Diese Gerade fällt nicht mit der Längsachse des Rahmens zusammen, damit der Körper so gewendet werden kann, dass die Schneiden in eine zweite radiale Ebene des Körpers gebracht werden können. Damit die Schwingungsweite genau bestimmt werden kann, ist ein langer Arm 8 fest an dem einen Seitenstück des Rahmens 1 angebracht.
Dieser Arm 8 ist mit einem Zeiger 9 versehen, der die Schwingungen in vergrössertem Massstabe gegenüber der Bewegung an den Punkten des Rahmens selbst anzeigt und der über einer Teilung 10 mit Teilstrichen 11 schwingt. Die Teilung ist auf einem festen Ständer 12 angebracht, der auf dem Boden oder einer Unterlage 1. 3 angeordnet ist. Eine Schraubenfeder 14 ist mit ihrem unteren Ende 15 am Boden 1. 3 und mit ihrem oberen Ende 16 am Arm 8 befestigt. Die Feder 14 beeinflusst die Schwingung des Armes 8. Verschiedene Federn 14 werden unter der gleichen Last je nach ihrer Stärke verschiedene Schwingungszahlen ergeben.
Das Gleichstück des auszuwuchtenden Körpers, das bereits vollkommen ausgewuchtet ist und mit dem die Grösse der erforderlichen Ausgleichsmasse bestimmt wird, weist zweckmässig an einer Seitenfläche auf einem Kreise gleichmässig verteilte Löcher auf, in die verschieden grosse Massen eingesetzt werden können.
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Method and device for balancing rotating bodies.
The invention relates to a method for balancing rotating bodies, which enables the additional masses required for compensation to be determined according to size and position. The method and the device used for it are particularly suitable for series production.
It is known that every rotating body, the masses of which are not perfectly balanced, causes vibrations in its bearings, which become greater the more precisely the duration of a rotation of the body corresponds to the duration of the natural vibration of the bearing including the body, i.e. H. approaches the critical speed of the body. The body to be balanced is therefore placed in an oscillating frame, the rotational speed of the body is increased a little above the critical one and then slowly allowed to run down. In doing so, it passes through the critical speed and it is possible to determine the greatest oscillation range on a reading device.
In known ejectors, in which the body to be balanced also goes through the critical speed, the largest oscillation amplitude is only a more or less rough measure of the size of the additional mass required, so that it is only possible through repeated attempts to add this mass with sufficient accuracy Find. It has now been found that if 1. the passage through the critical speed is very slow, so that it can be repeated evenly and 2. the vibration-damping resistances are almost completely eliminated, the largest visual oscillation range observed is exactly in proportion to required additional mass.
The method according to the invention is based on this fact, with only three attempts to find the additional mass according to size and position.
According to the invention, the balancing takes place with the aid of an equality of the body to be balanced, which equality has a completely axially symmetrical mass distribution or has already been completely balanced in another way. On this equal piece, the required balancing mass for the length unit of the greatest oscillation amplitude is first determined by rotating the equal element with attachment of an assumed additional mass in any plane in any axis distance in the manner explained above while passing the critical speed, the greatest oscillation amplitude of the carrier of the balancing device is determined and divided by the attached mass.
The body to be balanced is then placed in the same position in the wringing device and rotated in the same way and the greatest visual oscillation range of the wearer is measured again. The compensation mass determined earlier for the length unit of the oscillation amplitude, multiplied by the measured oscillation amplitude, results in the mass required for compensation in this plane according to the size that is to be attached to the body to be balanced in the same plane at the same distance as the identical piece.
The location for the balancing mass, which is temporarily found only in the correct size, is determined by placing the body to be balanced to which the balancing mass found is already attached, and the like. alternatively rotated in an arbitrarily assumed point of the selected plane in the distance from the axis of rotation already determined for the same piece and thereby the critical speed is ridden in the direction of decreasing speeds and the greatest oscillation amplitude is determined.
The quotient of the greatest oscillation amplitude of the body provided with the balancing mass by the greatest oscillation amplitude of the unbalanced body is the easiest way to use a curve or a number table to determine the angle at which the disturbing mass of the unbalanced body and the arbitrarily applied balancing mass lie against each other and the correct position the leveling mass is found by
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it is shifted by the angle supplementary to this angle with constant axial spacing, ie on a circumference; as a result, it reaches the position below 180 to the perturbing mass and effects perfect compensation if the direction in which the shift was made was correct, which must be established by experiment.
The known auxiliary curve mentioned is found as a function of the angle <x, which two equal forces P = 1 include with each other,
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As is well known, full dynamic and static exhaustion is achieved by applying balancing weights in two arbitrarily chosen planes perpendicular to the axis of rotation of the body.
According to the invention, in order to carry out such a balancing, the rotating body is fastened in a support or frame in such a way that one of the arbitrarily selected planes of the rotating body contains the axis of the vibratory movement, which the design of the device allows, and the size and location of the balancing mass are in the described manner determined in the other selected level. The body is then shifted in such a way that the first selected plane comes to lie outside the oscillation axis and the body is rotated again and the size and location of the compensation mass in the first selected plane is determined, with the compensation mass for the first selected plane being determined in this way for the second selected level is applied.
If the body is displaced in such a way that the second selected plane is placed through the axis of oscillation, the use of the balancing mass in this plane is not necessary when the body is rotated for the second time, because this mass cannot provide a moment that would contribute to the excitation of the oscillation.
For the correct operation of the device for performing the method described, a bearing that is as frictionless as possible and the lowest possible vibration damping are necessary; this also includes the lowest possible energy consumption of the device for displaying the amplitude of oscillation. The resilient mounting is preferably designed so that the critical speed is a little over 100 per minute so that the passage through the critical speed with the greatest oscillation range can easily be observed.
The drawing shows in FIG. 1 a side view and in FIG. 2 a top view of the balancing device. The device consists of an essentially rectangular frame 1 (FIGS. 1 and 2) which is mounted in two vertical uprights 2. One bearing plate each. 3 is firmly attached to the top surface of these stands. The body 4 to be balanced, a flywheel, is carried by the frame and is rotatable in it.
The shaft 5 lies in bearings 6, which are as frictionless as possible, expediently designed as ball bearings and arranged on opposite sides of the frame. The frame 1 swings on the stand 2 by means of the attachment blades 7. These blades lie in a straight line that goes through the axis of the shaft 5 and lies in a plane of the rotating body that is perpendicular to the axis of the shaft 5 of the flywheel 4. This straight line does not coincide with the longitudinal axis of the frame, so that the body can be turned so that the cutting edges can be brought into a second radial plane of the body. A long arm 8 is firmly attached to one side piece of the frame 1 so that the amplitude of oscillation can be determined precisely.
This arm 8 is provided with a pointer 9 which shows the vibrations on an enlarged scale compared to the movement at the points of the frame itself and which vibrates over a graduation 10 with graduation marks 11. The division is attached to a fixed stand 12, which is arranged on the floor or a base 1.3. A helical spring 14 is fastened with its lower end 15 to the base 1.3 and with its upper end 16 to the arm 8. The spring 14 influences the oscillation of the arm 8. Different springs 14 will give different frequencies of oscillation under the same load depending on their strength.
The identical piece of the body to be balanced, which is already completely balanced and with which the size of the necessary balancing mass is determined, expediently has holes evenly distributed on a side surface on a circle, into which masses of different sizes can be inserted.
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