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Auswuchtverfahren für schwingbar gelagerte Prüfkörper Es sind Auswuchtverfahren
bekannt, bei denen die Größe und Phasenlage der Unwucht dadurch gemessen wird, daß
demschwingenden System eine von Hand nach Größe und Richtung einstellbare Gegenkraft
zugeführt wird. Die Schwingungen kommen bei Gleichheit der Unwucht und der Gegenkräfte
zur Ruhe, so daß aus den bekannten Gegenkräften Größe und Lage der Unwucht bestimmt
werden kann. Die die Gegenkräfte regelnde Vorrichtung wird in der Regel als Anzeigevorrichtung
für die Amplitude ausgebildet und ist unmittelbar entsprechend dem Wuchtfehlergewicht
geeicht.
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Bei einer anderen Gattung von Auswuchtverfahren wird der Wuchtfehler
aus den an der Maschine auftretenden Schwingungen bestimmt. Diese Maschinen arbeiten
entweder im überkritischen, im unterkritischen oder im Resonanzgebiet. In allen
diesen Fällen ist der Schwingungsausschlag nicht nur von der Größe der Unwucht,
sondern auch noch von einem oder mehreren anderen Faktoren abgängig, nämlich von
der Drehzahl, von der Dämpfung oder von der an der Schwingung teilnehmenden Masse
bzw. dem Massenträgheitsmoment. Da diese Faktoren wechseln, ist es nicht möglich,
aus dem Schwingungsausschlag unmittelbar ohne Berücksichtigung dieser Faktoren die
Größe der Unwucht festzustellen oder gar ein Schwingungsmeßgerät entsprechend der
zu bestimmenden Unwucht zu eichen. Das gilt auch für das Auswuchten im Gebiet der
Resonanz, das an sich den Vorteil hat, daß die Schwingungsausschläge bei hinreichend
geringer Dämpfung ohne zusätzliche mechanische übersetzungsteile verhältnismäßig
groß sind, dem aber außer der Abhängigkeit von der ständig stark wechselnden Dämpfung
der weitere Nachteil gegenübersteht, daß die Phasenlage der Schwingungsausschläge
der Erregung um go0 nacheilt,
woebi dises Phasenverschiebung schon
gegen ganz geringe Drehazhalschwikungen außerordentlich empfindlich ist.
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Gemäß der Erfindung werden die Vorteile der Resonanzvergrößerung
ohne deren Nachteile dadurch ausgenutzt, daß die Wuchtung nicht in die Resonanz
selbst, sondern durch bekannte Mittel, z.B. durch Änderung der wirksamen Massen
oder der Absfedrung oder durch Anderung der Massen und der Abfederung am nicht umlaufenden
Teil des schwingenden Systems, in die Resonanznähe auf den aufsteigenden oder absteigenden
Ast der Resonanzkurve verlegt wird. Bei genügend kleiner Dämpfung tritt in einem
Gebiet, in dem der Einfluß der Dämpfung auf die Größe und Phasenanzeige praktisch
vernachlässigbar ist, immer noch eine hinreichende Ausschlagsvergrößerung auf. Um
aus diesem Ausschlag die vorhandene Unwucht unmittelbar bestimmen zu können, wird
eine genau festgelegte Verstimmung aus der Resonanz durchgeführt, durch die der
Grad der Ausschlagsvergrößerung auf eine einzige Veränderliche zurückgeführt wird,
die ohne um ständliche Berechnung und ohne Versuche bestimmt werden kann.
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Auf die genau auf Resonanz eingestellte Maschine wird z. B. eine
Zusatzmasse AIz unter Beibehaltung der ursprünglichen Resonanzdrehzahl aufgesetzt.
Derartige Massenveränderungen am schwingenden Teil von Auswuchtumainen sind an sich
bekannt, dienen jedoch nur dem Zweck, die Stoßmittel-= punkte für das Schwingsystem
bei nicht umlaufendem Prüfkörper in dessen Stützstellen zu verlegen, nicht aber
zur Änderung der Resonanzlage, die im Gegensatz zu der Erfindung bei dem Bekannten
erst nachträglich eingestellt wird.
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Durch die zusatzmasse Mz wird die Maschine in einem festgelegten
Maß verstimmt, der Ausschlag geht zurück, und die Phasenverschieung nimmt einen
/wert nahebei 180° an. Da die Verkleinerung des Resonanzausschlages nicht durch
Drehzahländerung bewirkt wird, sondern durch Hinzufügen einer kleinen Zusatzmasse
auf das auf Resonanz abgestimmte System, kann man auch sagen, daß die Wuchtung nicht
bei Resonanz (Ausschlag durch die Dämpfung begrenzt), sondern bei Pseudoresonanz
(Ausschlag im wesentlichen durch die Zusatzmasse begrenzt) durchgeführt wird. Im
folgenden wird daher der Schwingungszustand nach Verstimmung durch die Zusatzmasse
kurz als »Pseudoresonanz« bezeichnet. Beträgt der Schwingungsausschlag in Pseudoresonanz
ein Fünftel oder weniger des Resonanzausschlages, so ist, bis auf einen Fehler von
höchstens 2 O/o, der gemessene und auf die Ausgleichsebene reduzierte Ausschlag
a, multipliziert mit der auf die Ausgleichsebene reduzierten Zusatzmasse Mz, gleich
der Körperunwucht Ar zur r für die betrettende Ausgeleichsebene (hierbei ist Schwingung
des Wuchtsystems um eine bestimmfle. konstruktiv festgelegte Pendel achse angenmommen);
µ#r # Mz#A (1) Masse der Unwucht Radius der Unwucht # Zusatzmasse # Schwingungsamplitude
(alleWerte auf die Äusgleichsebene bezogen.
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Der Ausschlag einer gedämpften erzwun genen Schwingung unter dem
Einfluß einer Unvuchtmasse µ am Radius r ist bekanntlich µ#r##2 A = (2) V(c - M
##2)2 + (Q##)2 wenn c die Federkonstante, M die Masse, e die Dämpfungszalll des
Systems und w die Winkelgeschwindigkeit ist. Der sich bei
einstellende Resonanzausschlag Akr ist µ#r##kr2 Akr = (3) Q##kr2 #kr ist hierbei
dei der Resonanzlage entsprechende Winkelgechwindigkeit, Wird auf das in Gesonanz
schingende System die Zusatzmasse Mz aufgebracht, so wird der Ausschlag µ#r##kr2
A = (4) V(M@##kr2)2 + (Q#kr)2 Ist die Zusatzmasse so groß, daß (##kr)2 gegenüber
(Mz##kr2)2 vernachlässigt werden kann, so folgt daraus die Formel µ#r##kr2 A = (5)
M @@@ 2 die mit Gleichung (i) identisch ist.
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Der Phasenwinkel, um den der auschelag A der Erregung µ#r##2 nacheilt,
ist nm allgemeinen Q## # = arctg (6) c - M##2 Für das auf Resonanz abgestimmte und
dann mit der Zusatzmasse AIz versehene System wird aus dieser Formel # = arctg (7)
Wenn Q#kr gegenüber Mz##kr2 vernachlässigt werden kann, wird ##180°, Aus der Gleichung
(I) folgt, daß der Ausschlag weder von der Körpermasse noch von der Wuchtdrehahl
oder der eingestellten
Federung des Systems abhängt. Auch der Einfluß
der Dämpfung ist bei richtiger Wahl von Mz praktisch bedeutungslos.
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Bei Serienwuchtung von Körpern mit gleicher Masse und gleichen Abmessungen
kann zur weiteren Vereinfachung der Messung die Zusatzmasse Mz, unter Berücksichtigung
des Abstandes der Zusatzmasse und der Ausschlagsmeßstelle vom Schwingungsmittelpunkt
und unter Berücksichtigung der Entfernung der Ausgleichs ebene vom Schwingungsmittelpunkt
und des Ausgleichsradius, selbstverständlich so bemessen werden, daß die Ausschlagsteilstriche,
unmittelbar oder nach Multiplikation mit einer runden Zahl, die an einem bestimmten
Umfang anzusetzende Ausgleichsunwucht in g oder mg angeben.
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Ob zur Verstimmung aus der Resonanz eine Masse Mz zugesetzt oder
abgenommen wird, ist auf die Durchführung der Messung ohne Einfluß; lediglich der
Phasenwinkel zwischen Unwucht und Ausschlag liegt bei Zusetzen der Masse mm nahe
bei I80°, während er bei Abnehmen der MassellIz nahe bei o° liegt.
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An Stelle einer Verstimmung des Systems durch Hinzufügen oder Wegnehmen
der Masse itIz kann auch mit gleicher Wirkung die entsprechende Veränderung der
Federkonstanten vorgenommen werden Die Federkonstantc ist dann um den Betrag Cz
llfz 2 zu vermindern oder zu vergröbern. Die Veränderung der Federkonstanten ist
bei Auswuchtmaschinen bekannt. Sie erfolgt beispielsweise durch Abschalten von Federwindutigen
oder durch Verlängern oder Verkürzen der freien Länge einer Blattfeder.
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Alle bekannten Möglichkeiten zum Verändern der Federkonstanten können
für die Verstimmung des Systems benutzt werden.
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Ein Ausführungsbeispiel für eine Auswuchtmaschine gemäß dem Erfindungsgedanken
wird in beiliegender Zeichnung gezeigt. Der Körper I ist mit dem einen Zpafen in
einem festgelegten Pendellager 2, mit dem anderen Zpfen in einem schwingungsfähigen
Lager 3 gelagert und wird mit der Drehzhl #kr angetrieben. Die Feder 4 wird durch
Veränderung ihrer Federkonstanten in bekannter Weise auf Resonanzausschlag am Lager
3 eingestellt.
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Nach Einregelung auf die Resonanzspitze wird die Zusatzmasse 6 an
das in Resonanz schwingende Lager 3 angehängt und der Ausschlag an der Meßuhr 7
abgelesen. Aus dem Ausschlag an der Meßuhr 7 und der Größe der Zusatzmasse 6 läßt
sich unter Berücksichtigung der Hebelarme: a5 der Ausgleichs ebene 5, a6 der Zusatzmasse
6 und a7 der Meßuhr 7 das in der Ausgleichsebene 5 anzubringende Ansgleichsgewicht
bestimmen, nach dessen Einsetzen auch das Lager 3 zur Ruhe kommt.
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Die Messung der Winkellage der Unwucht am Körper kann dabei in bekannter
Weise durch ein mit dem sich drehenden Körper verbundenes Phasenindiziergerät durchgeführt
werden.