DE1138960B - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung dynamischer Unwuchten - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung dynamischer Unwuchten

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DE1138960B
DE1138960B DED29201A DED0029201A DE1138960B DE 1138960 B DE1138960 B DE 1138960B DE D29201 A DED29201 A DE D29201A DE D0029201 A DED0029201 A DE D0029201A DE 1138960 B DE1138960 B DE 1138960B
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DE
Germany
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rings
imbalance
balancing head
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balancing
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Pending
Application number
DED29201A
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English (en)
Inventor
Dr Phil Steenbeck
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Akademie der Wissenschaften der DDR
Original Assignee
Akademie der Wissenschaften der DDR
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M1/00Testing static or dynamic balance of machines or structures
    • G01M1/14Determining imbalance
    • G01M1/16Determining imbalance by oscillating or rotating the body to be tested
    • G01M1/22Determining imbalance by oscillating or rotating the body to be tested and converting vibrations due to imbalance into electric variables

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Balance (AREA)

Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung dynamischer Unwuchten Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung dynamischer Unwuchten am umlaufenden Körper.
  • Bekannt sind mechanische Verfahren und Einrichtungen, bei welchen Ausgleichsgewichte innerhalb eines Auswuchtkopfes um die Prüfachse frei beweglich sind. Dabei erfolgt die Bestimmung der Unbalance in an sich bekannter Weise aus der Messung des Zentriwinkels zwischen den Schwerpunktzentren der Ausgleichgewichte (z. B. Kugeln) und der Achse des Prüfkörpers.
  • Die Mängel dieser bekannten Einrichtungen bestehen darin, daß eine Messung der Unwucht nach Größe und Richtung nur im Stillstand erfolgt. Weiterhin ergeben sich Meßfehler dadurch, daß sich Schlagfehler beim Aufschieben des Auswuchtkopfes auf die Achse des Prüflings nicht vermeiden lassen. Eine weitere Verminderung der Genauigkeit ist dadurch gegeben, daß zur Begrenzung unerwünschter Schwingbewegungen der Ausgleichsgewichte eine Dämpfung (z. B. Ö1) angewandt wird, wodurch die Ausgleichsgewichte beim Einstellen behindert werden. Ferner ist die Herstellung des Auswuchtkopfes auf Grund der erforderlichen Laufgenauigkeit schwierig und kostspielig.
  • Ferner sind elektrische Meßverfahren bekannt.
  • Diese sind jedoch sehr aufwendig, denn man benötigt für sie Verstärker, Oszillographen usw.
  • Weiterhin ist eine Vorrichtung bekannt, bei der eine flüssige Ausgleichsmasse zur Anzeige der Unwucht nach Größe und Richtung dient. Diese umlaufende, sich sichelförmig einstellende Ausgleichsmasse wird stroboskopisch beobachtet. Die dafür verwendete Apparatur ist ebenfalls aufwendig.
  • Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein einfaches und dabei doch brauchbares Verfahren bzw. Vorrichtung zu schaffen, das das Messen der Unwucht im Betriebszustand gestattet.
  • Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Anzeige der Unwuchtgröße und -richtung auf optischem Wege durch Leuchterscheinungen unter Verwendung polarisierten und teilweise gefärbten Lichtes während des Laufes erfolgt.
  • Erfindungsgemäß wird hierzu eine Vorrichtung benutzt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Auswuchtkopf aus durchsichtigem Material besteht und einen Polarisator aufweist, durch den Licht auf einen in seiner Ebene verdrehbaren Analysator geleitet wird und die Richtung der Unwucht durch die Richtung der zwei diametralen Dunkelstellen, welche durch die Polarisationsfilter entstehen, bestimmt wird. Der Gehäusedeckel des Auswuchtkopfes weist eine Skala auf, an der die Größe der Leuchterscheinungen und damit die Größe der Unwucht ablesbar ist.
  • Dieses Verfahren ist z. B. geeignet, um das Verhalten von biegeelastischen Bauteilen während des Hochfahrens überprüfen zu können. Da das Verfahren als Ausgleichgewichte an sich bekannte Ringe verwendet, läßt sich in vorteilhafter Weise neben der Bestimmung der Unwucht nach Größe und Richtung noch die Auswuchtung selbst durchführen. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auch in jeder kleineren Werkstatt durchführen, da dazu nur zwei Polarisationsfilter in einer verhältnismäßig einfachen Meßanordnung benötigt werden.
  • Die Erfindung verwendet das bekannte Prinzip, daß sich ein mit überkritischer Drehzahl umlaufender Körper bei elastischer Lagerung praktisch um den Schwerpunkt dreht. Dadurch liegen die auf die Ausgleichsgewichte wirkenden Fliehkräfte nicht in gleicher Richtung mit den auf die Ausgleichsgewichte wirkenden Auflagekräften. Durch das Zusammenwirken der beiden vorgenannten Kräfte entsteht eine Resultierende, die eine Verschiebung der Ausgleichsgewichte bewirkt. Die Verschiebung der Ausgleichsgewichte ändert auch die Lage des Gesamtschwerpunktes in einem günstigen Sinne. Diese Bewegungen kommen zum Stillstand, wenn Schwerpunkt, Drehpunkt und Zentrum des Auswuchtkopfes zusammenfallen; das bedeutet, die Anordnung ist ausgewuchtet.
  • Damit ist die Möglichkeit für eine selbsttätige Auswuchtung des Prüflings gegeben und gleichzeitig durch die Lage der Ausgleichsgewichte die ursprüngliche Unwucht nach Größe und Richtung angezeigt.
  • Anschließend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles in den Abb. 1 bis 3 erläutert: Als Prüfkörper wird der Anker eines Elektromotors verwendet. Der Antrieb des Prüflings 1 erfolgt durch einen Elektromotor 2 über eine elastische Kupplung 3. Diese Kupplung 3 soll das erforderliche Drehmoment übertragen, aber andererseits Neigungen zwischen Antriebs- und Prüflingsachse zulassen.
  • Das freie Achsende des Prüflings ist in der Lagerbuchse 4 gelagert und nimmt gleichzeitig den Auswuchtkopf auf. Der Auswuchtkopf besteht aus einem Gehäuse 5 aus durchsichtigem Material (z. B. Polystyrol), welches durch den Klemmflansch 6 auf der Achse des Prüflings befestigt ist. Das Gehäuse 5 nimmt in seinem Innern den Polarisator 7, einen Abdeckring8, die beiden Ringe 9 und 10 und einen Distanzring 11 auf. Dabei dienen die Ringe 9 und 10 als Ausgleichsgewichte, während der Distanzring 11 die Reibung der beiden Ausgleichsringe untereinander verhindert. Der Abdeckring 8 verhütet eine Reibung zwischen dem Ausgleichsring 9 und dem Polarisator 7, da eine Reibung an dieser Stelle elektrische Aufladungen zur Folge haben kann. Der Gehäusedeckel 12 besteht aus dem gleichen Material wie das Gehäuse 5 und trägt mehrere konzentrisch eingravierte Ringe zur Ablesung.
  • Um die Ablesung zu ermöglichen, ist das Gehäuse zur Hälfte gefärbt und mit einer Markierung am Umfang versehen.
  • Die für das Verfahren erforderliche elastische Lagerung wird durch eine Teilung des Lagers erreicht. Die beiden Lagerteile 13 und 14 sind zur Gewährleistung der notwendigen Elastizität nur durch vier Blattfedern 15 verbunden. Da beim Ausgleichsvorgang starke Schleuderbewegungen auftreten, sind zur Begrenzung dieser Schwingungen vier Gummipuffer 16 vorgesehen. Die Gummipuffer sind so angeordnet, daß nur ein Ausschlag des beweglichen Lagerteiles 13 um maximal 3 mm in horizontaler und vertikaler Richtung möglich ist. Beide Lagerteile sind kreisförmig ausgebrochen, um den Durchblick für die Ablesung zu ermöglichen; dabei ist das bewegliche Lagerteil 13 mit einer durchsichtigen Scheibe 17 abgedeckt, die gleichzeitig im Zentrum die Lagerbuchse 4 aufnimmt. Die Lagerbuchse 4 trägt auf der Seite des Auswuchtkopfes ein Kugellager 18 mit dem Andruckring 19 und ist auf der Gegenseite so ausgebildet, daß durch Fingerdruck die beiden Ringe 9 und 10 über Distanzring 11, Gehäusedeckel 12, Andruckring 19, Kugellager 18 und Lagerbuchse 4 bequem gegen das Gehäuse 5 und dadurch zusammengepreßt werden können. Hinter dem Ausgleichkopf sind die für die Ablesung nötigen Beleuchtungslampen 20 untergebracht, während sich vor dem Auswuchtkopf der Analysator 21 befindet. Der Analysator 21 besteht aus einer drehbaren Fassung 22, die zwischen Glasscheiben 23 die Polarisationsfolie 24 aufnimmt. Die Fassung 22 trägt eine Winkelteilung über den halben Umfang von 0 bis 180 ° und von 180 bis 360 ° doppelt beziffert.
  • Zur Erläuterung wird nachfolgend ein Meßvorgang beschneben.
  • Der mit einer Unwucht behaftete Prüfling wird durch Einschalten des Motors in Drehung versetzt. Dabei müssen durch Fingerdruck auf Lagerbuchse 4 die beiden Ausgleichsringe 9 und 10 zusammengepreßt werden, um das Mitumlaufen der Ringe zu erzwingen, die sonst nur auf der Achse rollen würden. Nach Erreichen der überkritischen Wuchtdrehzahl werden die Ausgleichsringe freigegeben, und der oben beschrie- bene Einstellvorgang findet statt. Nach Ausgleich der Unwucht kann die Stellung der Ausgleichsringe 9 und 10 auf folgende Art und Weise gemessen werden: Da die beiden Ausgleichsringe 9 und 10 im ausgewuchteten Zustand eine von der ursprünglichen Unwucht abhängige Winkelstellung einnehmen, entstehen bei von hinten beleuchteter Meßvorrichtung zwei sektorförmige Leuchterscheinungen 25 und 26 (s. Abb. 3). Weil diese Leuchterscheinungen mit der Vorrichtung umlaufen, werden zwei leuchtende Ringe sichtbar. Dabei ist der Außendurchmesser (2 0) des inneren leuchtenden Ringes und der Innendurchmesser (2o) des äußeren leuchtenden Ringes ein Maß für die Winkelstellung der Ausgleichsringe 9 und 10 und damit ein Maß für die ursprüngliche Unwucht. Zur Durchführung der Messung genügt es, entweder 20 oder 2a durch Abzählen an den in den Gehäusedeckel 12 eingravierten Ringen zu bestimmen. Damit ist die Größe der Unwucht (unter Zuhilfenahme einer Eichkurve) gemessen. Die Richtungsbestimmung der Unwucht wird unter Verwendung der beiden Polarisationsfilter folgendermaßen durchgeführt: Das durch die Sektoren 25 bzw. 26 fallende Licht der Beleuchtungslampen 20 wird durch Polarisator 7 linear polarisiert; dabei läuft die Polarisati6nsrichtung mit der Vorrichtung um. Betrachtet man jetzt die Vorrichtung durch den Analysator 21, so werden die sektorförmigen Leuchterscheinungen jeweils dann dunkel, wenn beide Polarisationsfilter (7 und 21) in gekreuzter Stellung sind. Dadurch entstehen auf den leuchtenden Ringen - die durch die Leuchterscheinungen 25 und 26 bei Rotation gebildet werden -zwei diametrale Dunkelstellen, deren Winkellage davon abhängig ist, in welcher Stellung sich die Leuchterscheinungen befinden, wenn Polarisator 7 und Analysator 21 gekreuzt sind. Um entscheiden zu können, welche der beiden Dunkelstellen für die Ablesung verwendet werden soll, ist das Gehäuse zur Hälfte gefärbt, so daß der leuchtende Ring entweder weiß oder farbig erscheint.
  • Nach Waagerechtstellen der obengenannten Dunkelstellen durch Drehen an der Fassung 22 des Analysators 21 kann die Winkellage der Unwucht an den auf der Fassung 22 befindlichen Skalen abgelesen werden. Dabei gilt die Skala von 0 bis 1800 für den weißen leuchtenden Ring und die Skala von 180 bis 3600 für den farbigen leuchtenden Ring. Damit ist auch die Richtung der Unwucht eindeutig bestimmt.
  • Zur Übertragung der gemessenen Unwucht zwecks Ausgleichs am Prüfling dient die am Gehäuse 5 vorgesehene Markierung.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Bestimmung dynamischer Unwuchten bei umlaufenden Körpern mit direkt auf der Achse des Prüflings gelagerten, frei beweglichen Ringen, die zum selbsttätigen Ausgleich der Unwucht dienen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige der Unwuchtgröße und -richtung auf optischem Wege durch Leuchterscheinungen unter Verwendung polarisierten und teilweise gefärbten Lichtes während des Laufes erfolgt.
  2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem auf die Prüflingswelle aufsteckbaren und mit ihr umlaufenden Auswuchtkopf und zwei darin befindlichen, auf der Prüflingswelle frei hängenden, dem Unwuchtausgleich dienenden Ringen, dadurch gekennteichnet, daß der Auswuchtkopf (5, 12) aus lurchsichtigem Material besteht und einen Polaisator (7) aufweist, durch den Licht auf einen n seiner Ebene verdrehbaren Analysator (21) geleitet wird, und die Richtung der Leuchtrscheinungen durch die Winkelstellung abgelesen wird, die zwei diametrale Dunkelstellen, welche lurch die Polarisationsfilter (7, 21) entstehen, eineinen.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch geennzeichnet, daß der Gehäusedeckel (12) eine Skala (z. B. konzentrisch eingravierte Ringe) auf- weist, an der die Größe der Leuchterscheinungen und damit die der Unwucht ablesbar ist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der durchsichtige Auswuchtkopf zur Hälfte gefärbt ist.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 919 076, 562550 ; USA.-Patentschrift Nr. 2 722 848 ; »Werkstattechnik und Maschinenbau«, Bd. 43, H. 2 (1953), S. 72; »Maschinenbau, Der Betrieb«, Bd. 12, H. 7/8 (1933), S. 209.
DED29201A 1958-10-23 1958-10-23 Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung dynamischer Unwuchten Pending DE1138960B (de)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE562550C (de) * 1931-08-01 1932-10-27 Aeg Vorrichtung zur Bestimmung der Lage und der Groesse von Unbalancen bei sich drehenden Koerpern
DE919076C (de) * 1951-07-05 1954-10-11 Bbc Brown Boveri & Cie Einrichtung zur selbsttaetigen Auswuchtung sich drehender Maschinenteile
US2722848A (en) * 1952-04-02 1955-11-08 Stein Samuel Balancing device for rotary members

Patent Citations (3)

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