DE624857C

DE624857C - Method and device for balancing rotating bodies above the critical speed

Info

Publication number: DE624857C
Application number: DESCH104848D
Authority: DE
Inventors: Carl Ohly
Original assignee: Eisengiesserei & Maschinenfa Darmstadt GmbH; Carl Schenck AG
Current assignee: Eisengiesserei & Maschinenfa Darmstadt GmbH; Carl Schenck AG
Priority date: 1934-08-03
Filing date: 1934-08-03
Publication date: 1936-01-30

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Auswuchten umlaufender Körper oberhalb der kritischen Drehzahl Es. ist bekannt, bei Auswuchtmaschinen mit der Drehzahl über die Eigenfrequenz des aus der Prüfkörpermasse und der Federung gebildeten Schwingungssystems hinauszugehen und aus dem Schwingungsausschlag in diesem überkritischen Gebiet den Wuchtfehler zu bestimmen. Die Messung des Schwingungsausschlages allein genügt jedoch nicht zur Bestimmung dieses Fehlers, sondern es gehören hierzu noch weitere Messungen, aus denen sich dann insgesamt das gewünschte Ergebnis entnehmen läßt. So ist vorgeschlagen worden, den Wuchtfehler nicht nur aus dem Schwingungsausschlag, sondern auch aus der jeweiligen Federung und der jeweiligen Lage der Eigenfrequenz zu berechnen.Method and device for balancing rotating bodies above the critical speed Es. is known for balancing machines with the speed Via the natural frequency of the vibration system formed from the test body mass and the suspension go out and out of the swing in this supercritical area To determine balancing errors. However, measuring the oscillation amplitude alone is sufficient not to determine this error, but it also includes further measurements, from which the desired result can then be taken overall. So is suggested the balancing error not only from the oscillation deflection, but also from the respective suspension and the respective position of the natural frequency.

Die Erfindung gibt ein Verfahren an, die Ermittlung des Wuchtfehlers einfacher zu gestalten. Sie geht dabei von der bekannten Formel aus, daßa das Ausgleichsmoment, d. h. die Größe des Ausgleichsgewichtes, multipliziert mit dem Halbmesser, an dem es angesetzt wird, gleich ist dem Schwingungsausschlag im überkritischen Gebiet multipliziert mit der Masse des auf das betr. Lager entfallenden Prüfkörperanteils. Diese Masse läßt sich bekanntlich mit hinreichender Genauigkeit durch einfaches Auswiegen bestimmen, indem beispielsweise der auszuwuchtende Körper mit seinem einen Ende abgewogen wird. Auf diese Weise erhält man mit Leichtigkeit das Ausgleichsmoment und damit auch das einzusetzende Ausgleichsgewicht als Produkt des auf das einzelne Lager entfallenden Massenanteils und der Schwingungsamplitude des einzelnen Lagers.The invention specifies a method for determining the balancing error easier to design. It is based on the well-known formula that the balancing moment, d. H. the size of the balance weight, multiplied by the radius on which it is applied, is equal to the oscillation amplitude in the supercritical area multiplied by the mass of the test specimen proportion of the bearing in question. This mass can be known with sufficient accuracy by simple Determine weighing by, for example, the body to be balanced with its one End is weighed. In this way, the balancing torque can be obtained with ease and thus also the balance weight to be used as a product of the individual Storage mass fraction and the vibration amplitude of the individual bearing.

In weiterer Ausbildung des Erfindungsgedankens wird vorgeschlagen, die soeben beschriebene Abwägung des Körpers in der Auswuchtmaschine selbst vorzunehmen. Da in Auswixchtmaschinen ganz allgemein der auszuwuchtende Körper nachgiebig, also normalerweise auf Federn, gelagert wird, ist es nur notwendig, diese Federn, seien es Blatt-, Schrauben- oder sonstige Federn, zu eichen und eine entsprechende Anzeigeskala anzubringen. Legt man den Körper in eine so ausgebildete Maschine, dann erhält man aus der Auslenkung oder Zusammendrückung der Feder sofort den gesuchten Gewichts- oder Massenanteil. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß der Körper sowohl beim Abwiegen als auch beim Auswuchten in, genau den gleichen Lagern ruht. Fehler infolgeAbweichung der Auflagerung beim Abwiegen und Auswuchten sind infolgedessen nicht möglich. Die oben angedeutete Multiplikation des Prüfkörpermassenanteiles mit dem Schwingungsausschlag läßt sich dann umgehen, wenn man beide Angaben auf ein- besonders ausgebildetes Anzeigegerät auf optischem oder mechanischem Wege übertragen läßt. Aus der obenerwähnten Formel über die Beziehung des Ausgleichsmomentes zum Prüfkörpermassenanteil und zum Schwingungsausschlag ergibt sich das Verhältnis, daß sich das Ausgleichsgewicht zu seinem Anbringungshalbinesser verhält wie der Massenanteil des Körpers zu dem Schwingungsausschlag. Zeichnet man diese Werte geometrisch auf, so ergeben sich bekanntlich ähnliche Dreiecke. Aus dieser geometrischen Beziehung läßt sich eine Unbekannte, wenn die anderen drei Größen bekannt sind, direkt entnehmen. Überträgt man also drei dieser Größen auf das erwähnte Anzeigegerät, so kann man die vierte unmittelbar abgreifen.In a further development of the concept of the invention, it is proposed that carry out the just described weighing of the body in the balancing machine itself. Since in wiping machines the body to be balanced is generally yielding, that is Usually stored on springs, it is only necessary for these springs to be be it leaf, screw or other springs, to calibrate and a corresponding display scale to attach. If you put the body in a machine designed in this way, you get the desired weight immediately from the deflection or compression of the spring or mass fraction. This method has the advantage that the body both during Weighing and balancing in exactly the same bearings rests. Error due to deviation the support during weighing and balancing are therefore not possible. the Multiplication of the test body mass fraction indicated above with the oscillation deflection can be circumvented if both statements are given to a specially trained one Display device can be transmitted optically or mechanically. From the above Formula about the relationship between the balancing torque and the test body mass fraction and to the oscillation deflection there is the ratio that the balance weight is is related to its attachment half as the mass fraction of the body is to the Oscillation amplitude. If these values are recorded geometrically, the result is known to be similar triangles. From this geometrical relationship one can derive a Unknowns, if the other three quantities are known, can be taken directly. Transmits So if you put three of these quantities on the aforementioned display device, you can use the fourth tap immediately.

In der Zeichnung ist in Form eines Ausführungsbeispiels eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Erfindungsgedanken dargestellt, wobei Abb. r die eigentliche Auswuchtmaschine zeigt, während Abb. -- ein Anzeigegerät erkennen läßt, das der Bestimmung der Unbalanz dient.The drawing shows a device in the form of an exemplary embodiment for carrying out the method according to the inventive concept, with Fig. r shows the actual balancing machine, while Fig. - recognize a display device leaves, which is used to determine the imbalance.

An einer Fundamentplatte a sind mittels der Klemmstücke b und c zwei Blattfedern d befestigt, von denen in der Zeichnung nur die vordere sichtbar ist. Beide Blattfedern tragen an ihrem einen Ende je ein Lagere. Diese beiden Lager dienen zur Aufnahme der beiden Wellenenden des auszuwuchtenden Körpers f. jede Feder trägt noch eine Verlängerungsstange g, die gabelförmig ausläuft und den Kopf eines kurzen Hebelstückes umfaßt, das mit dein Zeiger lt verbunden ist. Dieser Zeiger bestreicht eine Skala i.Two leaf springs d are attached to a foundation plate a by means of the clamping pieces b and c, of which only the front one is visible in the drawing. Both leaf springs have a bearing at one end. These two mounts are f for receiving the two shaft ends of the body to be balanced. Yet each spring bears an extension pole g, the fork-shaped runs out and comprises the head of a short lever piece that is connected with your lt pointer. This pointer marks a scale i.

Wird der auszuwuchtende Körper f auf die Federn d aufgelegt, so bewegen sich die beiden Zeiger h aus ihrer kuhelage'ünd geben dabei den Gewichtsanteil des Körpers an der Skala i an. An Stelle des Gewichtes kann auch an der Skala i sofort die dem Gewicht näherungsweise proportionale Masse des Prüfkörpers abgelesen werden. Sodann wird in bekannter Weise der auszuwuchtende Körper durch eine hier nicht sichtbare Antriebsquelle in Umlauf gesetzt, und zwar mit einer Drehzahl, die hinreichend oberhalb der Eigenfrequenz des aus Prüfkörper und Federung gebildeten Schwingungssystems liegt. Infolge der Wachtfehler, mit denen jeder Körper normalerweise behaftet ist, treten Schwingungen auf; die gleichfalls auf den Zeiger h übertragen werden. Aus den Schwingungen dieses Zeigers läßt sich die Größe des Schwingungsausschlages bestimmen und der Wuchtfehler wird dann aus der Multiplikation der beiden durch den Zeiger h angegebenen Werte errechnet.If the body f to be balanced is placed on the springs d, move it the two pointers h from their Kuhelage'ünd give the weight percentage of the Body on the scale i. Instead of the weight, you can also use the scale i immediately read off the mass of the test specimen, which is approximately proportional to the weight. Then, in a known manner, the body to be balanced is replaced by one that is not visible here Drive source set in circulation, at a speed that is sufficiently above the natural frequency of the vibration system formed from the test body and suspension lies. As a result of the flaws inherent in every body, vibrations occur; which are also transferred to the pointer h. the end the oscillations of this pointer can determine the size of the oscillation amplitude and the balancing error is then the multiplication of the two by the pointer h values are calculated.

Um eine gegenseitige Störung der Lager zu verhindern und um eine exakte Anzeige zu bekommen, ist es bekanntlich zweckmäßig, den Körper um zwei verschiedene Schwingachsen schwingen zu lassen. Zu diesem Zweck ist unterhalb der beiden Federn je eine drehbare Stütze k vorgesehen, die durch einer. Handgriff senkrecht gestellt werden kann, und zwar so, daß sie die Feder d etwa in ihre Ruhelage, die sie unbelastet einnimmt, bringt. Das auf das Lager wirkende Gewicht des Prüfkörpers genügt dann, um eine Schwingung an dein auf diese Weise festgestellten Lager vollkommen .zu verhindern, während das anderseitige Lager zu der gleichen Zeit frei schwingt. Nach Ermittlung des Schwingungsausschlages maß dann in der Weise abgewechselt werden, daß das festgestellte Lager durch Umlegen der Stütze k freigegeben wird und das vorher freie Lager unterstützt wird.In order to prevent mutual disturbance of the bearings and to ensure an exact To get ad, it is known to be useful to put the body around two different ones To let oscillating axes oscillate. For this purpose is below the two springs each a rotatable support k is provided by a. Handle placed vertically can be, in such a way that they the spring d approximately in its rest position, which it is unloaded takes, brings. The weight of the test body acting on the bearing is then sufficient in order to completely prevent oscillation of your bearing, which has been fixed in this way, while the opposite bearing swings freely at the same time. After investigation of the oscillation amplitude then measured in such a way that the determined Camp is released by turning the support k and supports the previously free camp will.

Die Schwingungsausschläge in dem überkritischen Gebiet sind normalerweise verhältnismäßig klein, so daß es zweckmäßig ist, zwischen die schwingende Feder und das die Schwingungen anzeigende Gerät eine möglichst große Übersetzung einzuschalten. Für die Anzeige des Gewichtsanteiles ist jedoch die Übersetzung nicht allzu groß zu wählen. Deshalb wird es in manchen Fällen besser sein, für die Schwingungen ein besonderes Anzeigegerät anzuordnen; etwa in Form einer sogenannten Meßuhr o. dgl. Der Wachtfehler ergibt sich dann aus der Anzeige dieser beiden Meßgeräte.The oscillations in the supercritical area are normal relatively small, so that it is useful between the oscillating spring and to switch on the device displaying the vibrations as large a translation as possible. For the display of the weight percentage, however, the translation is not too large to choose. Therefore, in some cases it will be better for the vibrations to arrange special display device; for example in the form of a so-called dial gauge or the like. The monitoring error then results from the display of these two measuring devices.

In allen Fällen sind natürlich, auch wenn es nicht ausdrücklich bemerkt wurde, die Anzeigegeräte in gleicher Weise an beiden Lagern anzubringen. Wenn man dagegen in Kauf nehmen will, den auszuwuchtenden Körper während des Auswuchtens einmal umzulagern, dann kann die Maschine aus nur einer Feder d und den zugehörigen Meßgeräten bestehen, während an Stelle der anderen Feder ein fester Bock angeordnet werden kann, auf dem ein Lager sitzt, in dein die eine Seite des auszuwuchtenden Körpers gelagert werden kann. Dieses Lager darf selbstverständlich nicht starr sein, sondern maß in bekannter Weise die Schwingung der anderen Seite des auszuwuchtenden Körpers zulassen, und zwar so, daß die Schwingachse ganz oder nahezu in diesem im übrigen feststehenden Lager liegt.In all cases, of course, even if not explicitly noted was to mount the display devices in the same way on both camps. If however, wants to accept the body to be balanced during balancing relocate once, then the machine can consist of just one spring d and the associated Measuring devices exist, while a fixed bracket is arranged in place of the other spring on which a bearing sits, in one side of the one to be balanced Body can be stored. This bearing must of course not be rigid, but measured the vibration of the other side of the one to be balanced in a known manner Allow body, in such a way that the oscillation axis is completely or almost in this im rest of the fixed bearing is located.

Soll der Wachtfehler unmittelbar aus einem Anzeigegerät entnommen werden, auf das sowohl der Massenanteil des auszuwuchtenden Körpers als auch die Schwingung übertragen wird, so maß dieses Anzeigegerät etwa so ausgebildet werden, wie es Abb. z zeigt. Die Einzelteile der Auswuchtmaschire sind in dieser Darstellung der Übersichtlichkeit wegen weggelassen. Mit jeder der Federn d der Abb. i wird unter zweckmäßiger Übersetzung ein Hebel Z verbunden, der durch ein Gestänge einen Schieber m führt. Das Ausmaß dieser Bewegung entspricht dem auf die eine Feder d wirkenden Massen- oder Gewichtsanteil des auszuwuchtenden Körpers. An dem Schieber m ist eine Skala ii befestigt, auf die später noch eingegangen wird. Das Anzeigegerät besteht weiter aus einer rechtwinklig zu der Schieberbewegung stehenden Skala o. Auf letzterer befindet sich ein Schieber p, der beliebig an dieser Skala eingestellt werden kann. Am Schieber p ist ein Faden q befestigt,. der über eine Roller und eine weitere Rolle s nach unten führt und dort ein Gewicht t trägt, so daß er immer gespannt ist. Schließlich ist noch eine durchsichtige Scheibe y, zweckmäßig eine mattierte Glasscheibe, etwa in der Ebene der beiden vorerwähnten Skalen angebracht. Sie wird mit feinen Linien nach einem Koordinatensvstem versehen, um die Ablesung einfacher zu gestalten, worauf später noch eingegangen wird.If the monitoring error is to be taken directly from a display device to which both the mass fraction of the body to be balanced and the vibration are transmitted, this display device should be designed as shown in Fig. Z. The individual parts of the balancing machines are omitted from this illustration for the sake of clarity. With each of the springs d of Fig. I, a lever Z is connected with an appropriate translation, which guides a slide m through a linkage. The extent of this movement corresponds to the mass or weight fraction of the body to be balanced acting on a spring d. A scale ii is attached to the slide m , which will be discussed later. The display device also consists of a scale o which is at right angles to the slide movement. On the latter there is a slide p which can be set as desired on this scale. A thread q is attached to the slide p. which leads down over a roller r and another roller s and carries a weight t there so that it is always tense. Finally, a transparent pane y, expediently a frosted glass pane, is attached approximately in the plane of the two aforementioned scales. It is provided with fine lines according to a coordinate system to make reading easier, which will be discussed later.

Mit der Feder d ist außerdem ein Spiegel u verbunden, der sich entsprechend den Bewegungen dieser Feder verdreht und damit die Strahlen einer Lichtquelle v, die durch eine Linse 7v und eine Schlitzblende x auf ihn fallen, entsprechend ablenkt. Um diese Ablenkung zunächst einmal willkürlich einstellen zu können, läßt sich der Spiegel 2c gegenüber der Lage der Feder d verdrehen, sodann aber finit ihr auch wieder verbinden.With the spring d a mirror u is also connected, which is accordingly twisted the movements of this spring and thus the rays of a light source v, which fall on him through a lens 7v and a slit diaphragm x, deflects accordingly. In order to be able to set this distraction arbitrarily at first, the Twist mirror 2c with respect to the position of spring d, but then also finite you reconnect.

Der gesuchte Wuchtfehler und somit das Ausgleichsgewicht ergibt sich dann. an diesem Anzeigegerät folgendermaßen: Durch die Führung des Schiebers m, die Skala o und den Faden q wird ein Dreieck gebildet, dessen eine Kathete entsprechend der vorherigen Beschreibung dem Massenanteil des auszuwuchtenden Körpers entspricht. Die andere Kathete ergibt sich durch die Stellung des Schiebers p, der an der Skala o auf den beabsichtigten Halbinesser eingestellt wird, an dem das Ausgleichsgewicht angebracht werden soll. Diese Größe ist an sich beliebig und hängt im wesentlichen von der Form und dein Durchmesser des auszuwuchtenden Körpers ab. Die Strahlen der Lichtquelle v, die infolge des Durchgangs durch die Schlitzblende einen schmalen Streifen bilden, werden durch die Schwingungen des Spiegels u zu einem breiten Lichtband auseinandergezogen, wobei der Spiegel zunächst bezüglich der Feder d so eingestellt wird, daß dieses Lichtband auf die Glasscheibe y fällt und daß (vom Beschauer aus gesehen) der linke Rand des Lichtbandes über dem Nullpunkt der Skala o liegt. Die Ausdehnung des Lichtbandes (parallel zur Skala o) entspricht dann der Amplitude der Schwingung. Die Fläche, die das Lichtband auf der durchsichtigen Scheibe einnimmt, ist in der Abbildung gestrichelt angedeutet. Wie sich daraus ergibt, schneidet der rechte Rand des Lichtbandes den Faden q an einer Stelle, die erstens durch die Lage des Fadens q und zweitens durch die Ausdehnung des Lichtbandes parallel zur Skala o bestimmt ist. Projiziert man diesen Schnittpunkt waagerecht nach links, wie es durch eine gleichfalls gestrichelte Linie z angedeutet ist, so erhält man auf der Skala n unmittelbar das gesuchte Ausgleichsgewicht.The desired balancing error and thus the balance weight results then. on this display device as follows: By guiding the slide m, the scale o and the thread q a triangle is formed, one of which is corresponding to a leg the previous description corresponds to the mass fraction of the body to be balanced. The other side results from the position of the slide p on the scale o is set to the intended half-fineness at which the balance weight should be attached. This size is arbitrary and essentially depends on the shape and diameter of the body to be balanced. The rays of the Light source v, which as a result of the passage through the slit diaphragm has a narrow Stripes are formed by the oscillations of the mirror u into a broad band of light pulled apart, the mirror initially adjusted with respect to the spring d becomes that this band of light falls on the pane of glass y and that (from the viewer seen) the left edge of the light band is above the zero point of the scale o. the Expansion of the light band (parallel to scale o) then corresponds to the amplitude the vibration. The area that the light band occupies on the transparent pane, is indicated by dashed lines in the figure. As it turns out, the cuts right edge of the light band the thread q at one point, first by the location of the thread q and secondly by the extension of the light band parallel to the scale o is determined. Project this intersection horizontally to the left, like it is indicated by a likewise dashed line z, one obtains on the Scale n directly the balance weight you are looking for.

Die Richtigkeit dieser Angabe erkennt man daraus, daß durch die zur Skala o parallele Linie z ein zweites Dreieck entsteht, das durch diese Linie, die Skala i2 und den Faden q gebildet wird. Infolge der Ähnlichkeit dieses Dreiecks mit dem vorhin beschriebenen Dreieck ergibt sich das Verhältnis 111 : r = rz : a. wenn man mit 11l den Massenanteil des auszuwuchtenden Körpers, mit r den Ausgleichshalbmesser, mit m das Ausgleichsgewicht und mit a die Schwingungsamplitude bezeichnet. Diese Beziehung entspricht aber vollkommen der weiter oben angegebenen Formel. Somit ergibt sich aus dem beschriebenen Anzeigegerät unmittelbar das Ausgleichsgewicht.The correctness of this statement can be seen from the fact that the line z parallel to the scale o creates a second triangle, which is formed by this line, the scale i2 and the thread q. As a result of the similarity of this triangle to the triangle described above, the ratio 111 : r = rz : a results. if one designates with 11l the mass fraction of the body to be balanced, with r the balancing radius, with m the balancing weight and with a the oscillation amplitude. However, this relationship fully corresponds to the formula given above. The balance weight thus results directly from the display device described.

Es ist nicht notwendig, daß die Übertragung des Gewichts- oder Massenanteiles auf mechanischem Wege und die Übertragung des Schwingungsausschlages auf optischem Wege erfolgt. Beide können auch auf beliebigem anderen Wege, beispielsweise heidemechanisch. oder beide optisch, auf das Anzeigegerät übertragen werden. In manchen Fällen dürfte es auch zweckmäßig sein, den Schieber m durch den Beobachter einstellen zu' lassen, entsprechend der Anzeige eines Gerätes, wie es etwa im Zusammenhang mit der Abb. i beschrieben worden ist. Infolge der Übersetzung der Federbewegung auf den Schieber m können nämlich u. U. erhöhte Reibungen auftreten, die das Meßergebnis ungünstig zu beeinflussen vermögen.It is not necessary that the weight or mass fraction be transferred by mechanical means and the transmission of the oscillation amplitude by optical means Ways takes place. Both can also be done in any other way, for example by mechanical means. or both optically, can be transferred to the display device. In some cases it should it may also be useful to let the observer adjust the slider m, according to the display of a device, such as in connection with Fig. i has been described. As a result of the translation of the spring movement on the slide This is because, under certain circumstances, increased friction can occur which adversely affects the measurement result able to influence.

Schließlich können auch die einzelnen Strecken der Dreiecke miteinander vertauscht werden, sofern nur das erwähnte Verhältnis 111 : r = m : a oder ein ihm äquivalentes Verhältnis aufrechterhalten wird.Finally, the individual lines of the triangles can also be exchanged with one another, provided that the aforementioned ratio 111 : r = m : a or a ratio equivalent to it is maintained.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Procedure for balancing circumferential bodies above the critical speed by determining the balancing errors from the vibration amplitudes, characterized in that on each side of the test body on the individual camp omitted proportion of the weight (mass) of the test specimen as well as the vibration amplitude of the individual bearing can be measured, and that the Counter-torque to be used on each side of the test specimen to eliminate the balancing error proportional to the product of these two measured quantities is chosen. a. procedure according to claim r, characterized in that the amount allocated to the individual bearing Weight percentage in the machine itself due to the deflection of the intended for storage Spring is determined and read on a scale. 3. Device for execution of the method according to claim T and a, characterized by the arrangement of optical (and) or mechanical means by which the deflection of the spring and the oscillation amplitude is transmitted to a display device on which the counterweight to be used from two similar triangles can be read according to the relationship that the Weight proportion of the body to be balanced to the compensation radius like the one to be used Weight is related to the oscillation amplitude.