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Auswuchtmaschine zum Auswuchten von Rotationskörpern
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in mindestens zwei Ebenen Die Erfindung betrifft eine Auswuchtmaschine
nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine derartige Auswuchtmaschine ist aus der
DE-PS 16 98164 bekannt.
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Zur Ermittlung der Unwucht nach Größe und Richtung wird der auszuwuchtende
Rotor in der Regel in die Lagerung einer Auswuchtmaschine eingelagert. Die Auswuchtmaschinenlagerungen
sind so gestaltet, daß diese ein definiertes Schwingungsverh.llten aufweisen und
somit meßtechnisch günstige Bedingungen liefern.
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Entsprechend den dynamischen Eigenschaften der Lagerkonstruktion unterscheidet
man unterkritische und iiberkritische Lagerungen. Zur vollständigen Kennzeichnung
müssen außerdem die radiaie Steifigkeit in der Lagerebene und die Massenverteilung,
bezogen auf die Laufachse, berücksichtigt werden. Man unterscheidet daher auch noch
isotrope und anisotrope Lagerungen.
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Insbesondere zur Auswuchtung von wellenelastischen Rotoren ist es
erforderlich, daß die Eigenfrequenzen der Lagerung weit genug von der Ausvuchtdrehzahl
entfernt ist, wobei die gleichen Randbedingungen für die Rotorlagerung als auch
f ir die L:lgerebene vorliegen sollten. Es ist daher notwendig, daß die Lagerung
isotrop, also bei Vertikalmaschinen, in den Horizontalrichtungen gleich steif ist.
Des weiteren soll hierdurch das Spektrum der Eigenfrequenzen des Schwingungssystems
in einen kleinen Frequenzbereich gelegt werden, um damit den Arbeitsfrequenzbereich
wesentlich zu vcrgrößern.
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Durch die eingangs genannte DZ POS 1 698 164 ist z. B. eine Auswuchtmaschine
mit einem mechilnischell Rahmen benannt geworden, bei der auf einem ersten aus parallel
angeordneten Blattfedern oder Rundstabfedern bestehenden Federsystem ein zweites,
ebenfalls aus Blatt- oder Rundstabfedern bestehendes Federsystem derart angeordnet
ist, daß sich die gedac Ite Verlängerun<r des Blattfederpaares in höhe der einen
Ausgleichsebene schneidet. Wenn das Blatifederpaar des zweiten Federsystems ei setzt
wird, werden hierfür vier schraggestellte Rundstabfedern vorgesc hen. Die Verlängerungen
jeweils zweier dieser vier Rundstabfedern schneiden sich in zwei in der einen Ausgleichsebene
liegenden Punkten, um eine dem Blattfedernpaar äquivalente Wirkung dahingehend zu
erzielen, daß in dieser einen Ausgleichsebene eine Pendelachse erzwungen wird.
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Bei dieser Auswuchtmaschine soll durch die Anordnung von zwei Blattfederpaaren
bzw. jeweils vier Rundstabfedern für die beiden Federsysteme eine bessere Ebenentrennung
erzielt werden. Eine isotrope Lagerung des Wuchtkörpers mit den dtlurch erzielten
Vorteilen ist durch diese Anordnung aber nicht gegeben, da durch das erste an der
Grundplatte abgestützte Federsystem eine horizontale Parallelführung in einer Richtung
und durch das zweite Federsystem eine Pendelbewegung um eine Pendelachse erzielt
werden sollen. Durch die DE-AS 2 307 476 ist weiterhin eine Vorrichtung zum Bestimmen
der Unwucht eines Wuchtkörpers bekannt geworden, bei der die den Lagerkörper tragenden
federnden Teile durch gleichlange Stäbe gebildet werden und bei der jeweils ein
Paar der Stäbe in einer von zwei vertikalen und zueinander parallelen Ebenen so
angeordnet sind, daß die Achsen eines Paares von Stäben einen Winkel einschließen,
dessen Winkelhalbierende parallel zur vertikalen Achse des Antriebtellers verläuft
und die Scheitelpunkte der Winkel bzw. die Schnittpunlte der Verlängerungen der
Stabfedern auf einer Schwerlinie des Wuchtkörpers liegen.
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Mittels dieser Einrichtung ist zwar eine Unwuchtbestimmung möglich,
bei der nur geringe Reaktionskräfte oder Reaktionsmomente erzeugt werden, aber eine
isotrope Lagerung wird mittels dieser Einrichtung ebenfalls nicht gewährleistet.
Des weiteren sind die beiden Federpaare nicht gegenseitig aufeinander, sondern an
der Grundplatte abgestützt.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Auswuchtmaschine der eingangs
genannten Art zu schaffen, die eine vertikale isotrope Lagerung aufweist und kostengünstig
aufgebaut werden kann und bei der eine sichere und schnelle Ermittlung der Unwucht
in mindestens zwei Ebenen nach Größe und Richtung möglich ist.
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Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Auswuc1tmaschine durch
die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
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In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
aufgeführt.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Rundstabfedern wird durch
das obere zweite Federsystem, das Pendel- bzw. Taumelbewegungen der Rotationskörperlagerung
u n aminen in der senkrechten Achse bzw. Laufachse liegenden Pendelpunkt zuläßt,
die Ermittlung des Unwuchtmomentes ermöglicht und durch das untere erste Federsystem,
das horizontale Parallelbewegungen in jeder horizontalen Richtung zuläßt, wird die
Ermittlung der statischen Unwucht ermöglicht. Der Pendelpunkt muß nicht in einer
der Ausgleiciisebenen liegen oder mit dem Schwerpunkt der Rotationskörperlagerung
übereinstimmen.
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Durch die symmetrische Anordnung der Federelemente im Winkel von
3600, bezogen auf die Laufachse des Rotors, ist eine in alle Richtungen gleichmäßig
wirkende steife Abstützung der vertikalen Rotationskörperlagerung gewährleistet.
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Durch die isotropie Lagerung bei der Erfindung werden füi clie Rotations
körperlagerun} gleiche Randbodingungen in der Lagerebeiie und damit gle.-che Eigenfrequenzen
und Eigenfurmen für den Rotor erzielt. Insbesondere beim Auswucliten von welleneltstischen
Rotoren ergibt sich hieraus eine wesentliche Erleichterung bei der Bestimmung der
Unwucht, was daran, zurückzuführen ist, daß das dynamische Gleichgewicht des wellenelastischen
Rotors durch seine Lagerbedingungen und seine Drehzahl bestimmt ist.
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Durch die MaBnailme des Unteranspruches 4 wird in beka Inter Weise
noch ein Vorteil daiingeiieiid erzielt, daß ein Phasenunterschied zwischen dei Ausgangssignalen
der beiden Meßwertaufnehmer vermieden wird.
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Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles, das in der
beiliegenden Zeichnung dargestellt ist,näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 schematisch
eine Ansicht einer Auswuchtmaschine gemäß Schnitt A - B in Fig. 2; Fig. 2 eine Draufsicht
nach Fig. 1.
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Auf einer Grundplatte 1 einer Auswuchtmaschine sind insbesondere vier
als Stabfedern ausgebild ste Federelemente 2 in gleichen Winkelabständen (90°) voneinander,
bezogen auf eine Laufachse 3 symmetrisch angeordnet.
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Es können aber auch drei Federelemente, die jeweils 1200 Winkelabstand
zuein,uider aufweisen oder auch jede beliebige andere, über drei hinausgehende Anzahl
von Federelementen vorgesehen sein. Die Federelemente 2 sind als Stabfedern ausgeführt
und weisen einen Kreisquerschnitt auf. Die Federelemente 2 sind mittels bekannter
Mittel an der Grundplatte 1 und an einer Zwischenplatte oder einem Zwischenring
4 starr befestigt und bilden ein erstes Federsystem.
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Aut. der Zwischenplattte 4 können ebenfalls drei oder mehrere, insbesondere
vier, als Stabfedern ausgebildete Federelemente 5 gleichmäßig mit gleichen Winkelabständen
um die Laufachse 3 angeordnet sein, wobei die Federelediente 5 unter einem Winkel
0 900, insbesondere aber 450, gegenüber der Horizontalen aufeinander zu verlaufen
können. Die Achsen der Stabfedern schneiden sich in einelll auf der Laufachse 3
liegenden Pendelpunkt P, dessen Höhe beliebig wählbar ist.
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Die Federelemente 5 sind mittels ebenfalls bekannter Mittel an der
Zwischenplatte 4 und der Rotationskörperlagerung 6 starr befestigt. Die Rotationskörperlagerung
6 kann eine Bohrung 7 aufweisen, in der mittels zweier Lager 8 und 9 eine Unwuchtkörperaufnahme
10 drehbar gelagert sei kann.
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Der Antrieb der Wuc htkiirl,eraufii ihme 10 kann mittels eines nicht
mehr dargestellten Antriebes erfolgen.
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Zur Ermittlung der Unwucht eines Unwuchtkörpers 11 können zwei Mefiwertaufnehmer
12 und 13 an einem an der Grundplatte 1 abgestützten SttU'ider 14 angelenkt sein.
Die Meßwertaufnehmer 12 und 13 sind mit der Rotationskörperlagerung 6 verbuiiden
und tasten die durch den Unwuchtkörper 11 verursachten umlaufenden Schwingungen
ab. Die Angriffspunkte von Abgriffselementen 15, 16 der Meßwertaufnehmer 12 und
13 an der Rotationskörperlagerung 6 können in einem beliebigen Winkel und in beliebiger
ILöhe angeordnet sein. In bevorzugter Weise liegen die Angriffspunkte der beiden
Meßwertaufnehmer 12 wid 13 bzw. der Angriffselemente 15, 16 in einer vertikalen
Ebene.
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Zur Ermittlung der statischen Unwucht können die Ausgangssignale der
Meßwertaufnehmer 12 uiid 1; über einen nicht näher dargestellten Addierer einer
ebenfalls nicht dargestellten und an sich bekannten Meßelektronik
zugeleitet
werden Zur Ermittlung des Unwuchtniomentes werden die Ausgangssignale der Meßwertaufnehmer
über einen Subtrahierer der Meßelektronik zugeleitet, die dann die Weiterverarbeitung
der Meßsignale durchfiihrt und diese dann einem nicht dargestellten, ebenfalls an
sich bekannten Anzeigeinstrument eingibt.