DE1199518B

DE1199518B - Device for measuring the unbalance of rotors

Info

Publication number: DE1199518B
Application number: DESCH30312A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Hack; Ludwig Arras; Dipl-Phys Herbert Becker
Original assignee: Carl Schenck Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Carl Schenck AG
Priority date: 1961-09-21
Filing date: 1961-09-21
Publication date: 1965-08-26
Also published as: GB1013266A

Description

Vorrichtung zum Messen der Unwucht von Rotoren Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen der Unwucht von Rotoren nach Größe und Winkellage mit elektrischen Meßwertgebern und mit Einspannmitteln für den Rotor.Device for measuring the unbalance of rotors The invention relates on a device for measuring the unbalance of rotors according to size and angular position with electrical transducers and with clamping means for the rotor.

Bei bekannten Prüfvorrichtungen und Auswuchtmaschinen für Rotoren sind schwingbeweglich angeordnete Lager vorgesehen, z. B. in Form von unter-bzw. überkritisch abgestimmten Schwingbrücken mit Einspannmitteln zur Rotorabstützung während des Auswuchtens. Auf die Schwingbrücken einwirkende treie Fliehkräfte bzw. die Schwingbewegungen der Schwingbrücken ergeben Meßwerte für die Größe der Unwucht. Die Schwingkräfte bzw. die Schwingamplituden werden in elektrische Spannungen umgewandelt, die der Unwucht äquivalent sind. Nachteilig ist jedoch, daß dabei nur verfälschte Anzeigen erhältlich sind. Außerdem werden bei den bekannten Auswuchtmaschlnen die Schwingkräfte bzw. die Schwing bewegungen, die von der Unwucht eines zu prüfenden Rotors stammen, über mehrere Konstruküons teile der Rotorlagerung oder -abstützung zum Aufnehmer geleitet, wobei sich infolge Dämpfung durch Reibung in den Verbindungsstellen die Phasenlage bzw. die Amplitude der Meßgrößen verändern könten. Zur Peststellung der Winkellage der Unwucht benötigt man bei den bekannten Emrichtungen ein mit dem Rotor gleichphasig umlaufendes Bezugssystem. In known test devices and balancing machines for rotors oscillating bearings are provided, e.g. B. in the form of under or. Supercritically tuned oscillating bridges with clamping devices to support the rotor during balancing. The centrifugal forces acting on the oscillating bridges or the oscillating movements of the oscillating bridges result in measured values for the size of the imbalance. The vibration forces or the vibration amplitudes are converted into electrical voltages, which are equivalent to the unbalance. However, it is disadvantageous that this is only falsified Ads are available. In addition, the known balancing machines Vibration forces or the vibration movements caused by the imbalance of a test Rotors originate from several construction parts of the rotor bearing or support routed to the transducer, with damping due to friction in the connection points could change the phase position or the amplitude of the measured variables. To the plague the angular position of the unbalance is required with the known devices with the In-phase rotor revolving reference system.

Durch die Erfindung ist eine einfachere und treffsicherere Vorrichtung zum Messen der Unwucht von Rotoren geschaffen worden. Die Erfindung besteht darin, daß die Meßwertgeber an den Einspannmitteln angebracht und über Schleifringe mit der Meßvorrichtung verbunden sind. Ausbildungsmerkmale der Erfindung, insbesondere für ihre Verwendung zum sogenannten >Wuchtzentrieren«, zeigen die Unteransprüche an. The invention provides a simpler and more accurate device for measuring the unbalance of rotors. The invention consists in that the transducers are attached to the clamping means and with slip rings the measuring device are connected. Training features of the invention, in particular for their use for so-called> balancing centering, "show the subclaims at.

Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsbeispiele der Erfindung in schematischer Darstellung. The drawings illustrate embodiments of the invention in a schematic representation.

F i g. 1 zeigt die Ansicht einer Vorrichtung gemäß der Erfindung mit mitumlaufenden Druck-Meßwertgebern und F i g. 2 einen Schnitt durch die Einspannmittel der neuen Vorrichtung, die auf etwas andere Art gegen die Welle des Rotors verspannt sind und Dehnungs-Meßwertgeber tragen; F 1 g. 3 stellt ein Einspannmittel dar, das zur Verschiebung der Rotorachse entsprechend dem bekannten Wuchtzentrierverfahren befähigt ist; Fig. 4 zeigt ein Einspannmittel, mit dem eine Verschiebung des Rotors mittels mitrotierender Hilfsmassen vorgenommen werden kann, und Fig. S gibt die Sehaltung einer nach dem Nullverfahren arbeitenden Meßeinrichtung für eine der erfindungsgemäßen Vorrichtungen wieder, die mit Widerstandsgebern für die Unwuehtmeßwerte aus gerüstet ist. F i g. 1 shows the view of a device according to the invention with rotating pressure transducers and F i g. 2 shows a section through the clamping means the new device, which braces against the shaft of the rotor in a slightly different way are and carry strain transducers; F 1 g. 3 illustrates a clamping means that for shifting the rotor axis according to the known balancing centering process is capable; Fig. 4 shows a clamping means with which a displacement of the rotor can be carried out by means of rotating auxiliary masses, and Fig. S gives the posture a measuring device operating according to the zero method for one of the inventive Devices again equipped with resistance sensors for the Unwuehtmeßwerte is.

Bei der in Fig. i dargestellten Vorrichtung ist ein Lagerständer 1 auf dem Bett 2 mittels nicht dargestellter Schrauben od. dgl. befestigt. In dem Ständer i ist, beispielsweise mittels Wälzlager, die Spindel 3 des Aufnahmeteils 4 drehbar gelagert, das mit den Einspannmitteln 5 bis 8 für den Lager zapfen 9 des Rotors 10 versehen ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Einspannmittel5 bis 8 mit Kraftmeßgliedern 11 bis 14 als Meßwertgeber ausgerüstet. An dem anderen Ende der Spindel 3 sind Schleifringkörper 15 für die elektrischen Zuleitungen der mitumlaufenden Kraftmeßglieder 11 bis 14 und die Riemenscheiben 16 für den Antrieb des Aufnahmeteils 4 und damit des Rotors 10 angeordnet. 9a ist die Umlaufachse für Aufnahmeteil 4, Spindel 3 und Scheibe 16. Mit 9b ist die Umlaufachse des Rotors 10 bezeichnet. In the device shown in Fig. I is a storage rack 1 od on the bed 2 by means of screws, not shown. By doing Stator i is, for example by means of roller bearings, the spindle 3 of the receiving part 4 rotatably mounted, the pin with the clamping means 5 to 8 for the bearing 9 of the Rotor 10 is provided. In this embodiment of the invention, the clamping means 5 up to 8 equipped with force measuring elements 11 to 14 as transducers. On the other End of the spindle 3 are slip ring bodies 15 for the electrical leads co-rotating force measuring elements 11 to 14 and the pulleys 16 for the drive of the receiving part 4 and thus of the rotor 10 are arranged. 9a is the axis of rotation for Receiving part 4, spindle 3 and disk 16. With 9b is the axis of rotation of the rotor 10 designated.

Die Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch das Aufnahmeteil 4' mit Spindel 3' und Einspannmitteln 17 bis 20 fiir den Lagerzapfen 9 des Rotors 10. Die Festhaltemittel greifen hier im Gegensatz. zur Darstellung gemäß Fig. 1 in den beiden rechtwinkllg zur Achse 9b des Zapfens 9 verlaufenden Meßebenen El unnd E2 am Zapfen 9 an und sind zum Zwecke der Kraftmessung mit elektrischen Dehnungsmeßstreifen 23, 24 und 25, 26 als Meßwertgeber versehen. Der Fachmann weiß, daß hierzu auch andere Meßwertgeber vorteilhaft verwendbar sind. Der axiale Abstand der beiden Meßebenen voneinander ermöglicht es, auftretende Lagermomente an den Rotorzapfen meßtechnisch zu erfassen. Die Einspannmittel 17, 19 und 18, 20 können mittels der Schrauben 21 bzw. 22 vorgespannt werden. Über die Zwischenstücke 27 bis 29 sind die Einspannmittel mit dem Aufnahmeteil 4' verbunden. Das Aufnahmeteil 4' läuft synchron mit dem Rotor 10 um. Fig. 2 shows a section through the receiving part 4 'with spindle 3 'and clamping means 17 to 20 for the bearing journal 9 of the rotor 10. The retaining means attack here in contrast. for the representation according to FIG. 1 in the two at right angles to the axis 9b of the pin 9 extending measuring planes El and E2 on the pin 9 and are for the purpose of force measurement with electrical strain gauges 23, 24 and 25, 26 are provided as transducers. The person skilled in the art knows that there are others here as well Transducers can be used advantageously. The axial distance between the two measuring planes from each other makes it possible to measure bearing torques occurring on the rotor pin capture. The clamping means 17, 19 and 18, 20 can be opened by means of the screws 21 or 22 are biased. The clamping means are via the intermediate pieces 27 to 29 connected to the receiving part 4 '. The receiving part 4 'runs synchronously with the rotor 10 um.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 zur Durchführung des Wuchtzentrierens muß das Aufnahmeteil 4" so ausgebildet sein, daß eine Verschiebung des Rotors 10, bis dieser Rotor schwingungsfrei umläuft, vorgenommen werden kann. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in F i g u r 3 jedoch Verstellmittel für nur eine Richtung vorgesehen. Da bei diesen Maschinen bei Verstellung des Wuchtkörpers nicht nur eine vom Rotorgewicht und Verschiebeweg abhängige Unwucht erzeugt bzw. kompensiert wird, sondern auch die mit dem Rotorkörper verschobenen Aufnahmemittel eine Unwucht erzeugen, werden Maßnahmen zu ihrer Kompensation getroffen. Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung gemäß Fig.3 wird dieser Fehler in an sich bekannter Weise vermieden. In the embodiment according to FIG. 3 for carrying out the balancing centering the receiving part 4 "must be designed so that a displacement of the rotor 10, can be made until this rotor rotates free of vibration. Because of For clarity, however, adjustment means for only one direction are shown in FIG. 3 intended. Since with these machines, when adjusting the balancing body, not only one The imbalance that is dependent on the rotor weight and displacement is generated or compensated, but also the receiving means displaced with the rotor body produce an imbalance, measures are taken to compensate them. In the device according to the invention according to FIG. 3, this error is avoided in a manner known per se.

Der Zapfen 9 des Rotors 10 wird von dem mittels der Stellschraube 30 vorgespannten Bügels 31 aufgenommen. Als Kraftmeßglieder dienende Meßwertgeber 12a und 14a sind zwischen dem Zapfen 9 und den Schenkeln31a, 31b des Bügels31 angeordnet. The pin 9 of the rotor 10 is held by the means of the adjusting screw 30 prestressed bracket 31 was added. Transducers serving as force measuring elements 12a and 14a are arranged between the pin 9 and the legs 31a, 31b of the bracket 31.

Der Bügel 31 läßt sich mit Hilfe einer Schraubspindel 33 radial zur Umlaufachse 9a des Aufnahmeteils 4" verschieben, die von einem am Aufnahmemittel 4" befindlichen Motor 32 antreibbar ist. Um zu vermeiden, daß durch Verschiebung des Bügels 31 Unwuchtkräfte hervorgerufen werden, die sich ungünstig auf das Lager des Aufnahmeteils 4" auswirken könnten, ist die Spindel 33 mit der Ausgleichsmasse 33' versehen, die bei Verstellung des Bügels 31 entsprechend verschoben wird. Das Aufnahmemittel 4" läuft synchron mit dem Rotor 10 um.The bracket 31 can be with the help of a screw spindle 33 radially to Shift the axis of rotation 9a of the receiving part 4 ″, the one on the receiving means 4 "located motor 32 can be driven. To avoid that by displacement of the bracket 31 imbalance forces are caused, which adversely affect the bearing of the receiving part 4 ″, is the spindle 33 with the balancing mass 33 'provided, which is shifted accordingly when the bracket 31 is adjusted. That The receiving means 4 ″ rotates synchronously with the rotor 10.

F i g. 4 zeigt die Stirnansicht einer Rotoraufnahme 41 mit den Rollen 37 und 38. Auf dem Zapfen 9 des Rotors 10 ist ein zweiteiliger Lagerungsring 36 mit Hilfe derSchraube34, 35 unter Zwischenschaltung eines Innenringes42 festgespannt. Der äußere Lagerungsring liegt während des Rotorprüf- und -meßlaufs auf den Rollen 37, 38 der Rotoraufnahme 41. F i g. 4 shows the front view of a rotor receptacle 41 with the rollers 37 and 38. A two-part bearing ring 36 is located on the journal 9 of the rotor 10 Tightened with the help of the screw 34, 35 with the interposition of an inner ring 42. The outer bearing ring rests on the rollers during the rotor test and measurement run 37, 38 of the rotor seat 41.

Als Meßwertgeber dienen kraftmessende Elemente 11 bis 14 am Innenring 42. In der dargestellten Ausführung als Kraftmeßdosen können die Meßelemente gleichzeitig als radiale Abstützung des inneren Ringes42, in dem der Zapfen 9 gelagert ist, benutzt werden. Auf dem Innenring 42 sind die Verstellmotoren 43 und 44 befestigt, die mittels Spindeln 47 und 48 Ausgleichsmassen 45 bzw. 46 in zwei rechtwinklig zueinander stehenden Richtungen nach Maßgabe der Unwuchtmeßwerte so lange zu verschieben vermögen, bis der Rotor 10 schwingungsfrei umläuft. Der Innenring 42 ist bei Mittelstellung der Ausgleichsmassen 45, 46 auf den Spindeln 47 bzw. 48 durch nicht dargestellte Kompensationsmassen wuchttechnisch ausgeglichen. Die Ringe 36 und 42 laufen synchron mit dem Rotor 10 um.Force-measuring elements 11 to 14 on the inner ring serve as transducers 42. In the embodiment shown as load cells, the measuring elements can simultaneously used as a radial support of the inner ring 42 in which the pin 9 is mounted will. On the inner ring 42, the adjusting motors 43 and 44 are attached, which means Spindles 47 and 48 balancing weights 45 and 46 in two perpendicular to each other To be able to shift directions according to the unbalance measured values until the rotor 10 rotates vibration-free. The inner ring 42 is in the middle position Compensation masses 45, 46 on the spindles 47 and 48, respectively, by compensation masses (not shown) technically balanced. The rings 36 and 42 run synchronously with the rotor 10 around.

Die F i g. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Schaltung für die Meßeinrichtung einer gemäß dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 ausgebildeten Auswuchtvorrichtung. Der Zapfen 9 des Rotors 10 ist in dem Bügel 31 zwischen den Meßwertgebern 12 und 14 eingespannt. Der Bügel 31 ist auf dem hier nicht dargestellten Träger 4" (vgl. Fig. 3) befestigt und rotiert synchron mit dem Zapfen 9 des Rotors 10. The F i g. 5 shows an embodiment of a circuit for the Measuring device according to the Embodiment according to FIG. 3 trained balancing device. The pin 9 of the rotor 10 is in the bracket 31 between the transducers 12 and 14 clamped. The bracket 31 is on the carrier 4 "(not shown here) (cf. 3) is attached and rotates synchronously with the pin 9 of the rotor 10.

Der Bügel 31 kann mittels der Verstellspindel 33, die in dem mit Innengewinde versehenen Teil 49 drehbar gelagert ist und von dem Motor 32 angetrieben wird, mit dem Zapfen 9 derart verschoben werden, daß sich das Drehzentrum des Rotors 10 relativ zu dem Träger 4" verschiebt. Die Meßwertgeber 12 und 14 sind mit einer Differenzbrückenschaltung 50 verbunden. Der Meßwertgeber 12 ist über die Leitungen 51 und 52 mit dem Diagonalzweig der Brücke 53 und der Meßwertgeber 14 über die Leitungen 54 und 55 mit dem der Brücke 56 verbunden. Die in beiden Brücken entstehenden Diagonalspannungen werden miteinander verglichen und dienen zur Aussteuerung des Verstärkers 57. Außerdem wird die Differenzspannung mit dem Meßinstrument 58 angezeigt. Die Differenzbrückenschaltung 50 ist mit dem Verstärker 57 über die Leitungen 59 und 60 verbunden. Die von der Differenzbrückenschaltung 50 über die Leitungen 59 und 60 fließenden Ströme werden in dem Verstärker 57 in der Art verstärkt, daß sie über die Leitungen 61 und 62 zur Speisung der einen Wicklung des Verstellmotors 32 dienen. Die zweite Wicklung des Verstellmotors 32 wird über die Leitungen 63 und 64 unter Zwischenschaltung des Kondensators 65 aus dem Wechselstromnetz 66 gespeist. Die Differenzbrücke 50 wird ebenfalls aus dem Wechselstromnetz66, und zwar über die Leitungen 67 und 68, einen Spannungskonstanthalter 69 und einen Stromwandler 70, der mit Sekundärwicklungen - für jede Brücke eine - versehen ist, gespeist.The bracket 31 can by means of the adjusting spindle 33, which is in the with internal thread provided part 49 is rotatably mounted and is driven by the motor 32, with the pin 9 are shifted such that the center of rotation of the rotor 10 is relative to the carrier 4 ″. The transducers 12 and 14 are connected to a differential bridge circuit 50 connected. The transducer 12 is connected to the diagonal branch via lines 51 and 52 the bridge 53 and the transducer 14 via lines 54 and 55 with that of the bridge 56 connected. The diagonal tensions that arise in both bridges are mutually exclusive compared and are used to control the amplifier 57. In addition, the differential voltage displayed with the measuring instrument 58. The differential bridge circuit 50 is with the Amplifier 57 connected via lines 59 and 60. The one from the differential bridge circuit 50 through the lines 59 and 60 flowing currents are in the amplifier 57 in amplified the way that it is via the lines 61 and 62 to feed the one winding of the adjusting motor 32 are used. The second winding of the adjustment motor 32 is over the lines 63 and 64 with the interposition of the capacitor 65 from the alternating current network 66 fed. The differential bridge 50 is also made of the alternating current network 66, and via lines 67 and 68, a voltage stabilizer 69 and a current transformer 70, which is provided with secondary windings - one for each bridge - is fed.

Claims

Claims: 1. Device for measuring the unbalance of rotors according to size and angular position with electrical transducers and with clamping devices for the rotor, characterized in that the transducers (11 to 14; 23 to 26) attached to the clamping means (5 to 8; 17 to 20; 31; 36) and via slip rings (15) are connected to the measuring device (50).

2. Apparatus according to claim 1 with pressure transducers, characterized in that that the transducers (11 to 14) radially to the axis of rotation (9b) in the power flow of the clamping means (11 to 14; 31; 36) lie.

3. Apparatus according to claim 1 with strain transducers, characterized characterized in that the transducers (23 to 26) offset axially, themselves clamping means (17, 19 and 18, 20) extending perpendicular to the axis of rotation (9b).

4. Device according to one of the preceding claims for controlling of the rotor in its main axis of inertia (so-called "balancing centering"), thereby characterized in that, in a manner known per se, the clamping means (31; 36) during of the measuring run to the axis of rotation (9a) of the drive device (16) radially displaceable and are coupled to counter-rotating compensation masses (33 '; 45; 46).

5. Apparatus according to claim 4 with rotating adjustment motors for the immediate displacement of the clamping means, characterized in that the Adjustment motors (32) to a bridge circuit fed by the sensors (12a, 14a) (50) are connected.

Considered publications: German Patent Specifications No. 755805, 913364; German patent applications p41680 W / 42kD (published on 28. 5. 1953); Sch5230IXb / 42k (announced on March 11, 1954).