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Einrichtung an Auswuchtmaschinen
Beim Auswuchten starrer Rotoren ist
bekanntlich ein Massenausgleich in zwei axial gegeneinander versetzten Ausgleichsebenen
notwendig, aber auch hinreichend. In jeder dieser Ebenen kann der Massenausgleich
entweder an einer einzigen, aber nicht voraussehbaren Stelle des Rotorumfanges oder
auch aufgeteilt in Komponenten unter 60, go, I20" oder anderen Winkeln vorgenommen
werden (sogenanntes geortetes Auswuchten). Mit bekannten Mitteln ist es möglich,
Unwuchtmeßgeräte so auszuführen, daß sie die einzelnen Daten für den notwendigen
Massenausgleich in den zwei Ausgleichsebenen nacheinander oder gleichzeitig anzeigen.
Der danach vorgenommene Massenausgleich läßt keine Restmomente übrig und liefert
demzufolge einen exakt ausgewuchteten Rotor.
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Es gibt Rotoren, bei denen aus konstruktiven Gründen in einer gegebenen
Radialebene nur dann ein Massenausgleich vorgenommen werden kann, wenn der Unwuchtvektor
für diese Radialebene in einen begrenzten Winkelbereich fällt. Zum restlosen Massenausgleich
sind hier mehr als zwei Ausgleichsebenen nötig, die sich in den verfügbaren Winkelbereichen
ergänzen. Jeder der benötigten Ausgleichsebenen ist ein bestimmter Winkelbereich
zugeordnet.
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Rotoren, die den Massenausgleich zwar in mehreren Ausgleichsebenen,
jeweils aber nur an einem Teil des Rotorumfanges vorzunehmen gestatten, sind nicht
selten. Abb. I zeigt als Beispiel eine Kurbelwelle mit den Ausgleichsebenen E1 bis
E4 für einen Ausgleich durch Anbohren. Je nach der zufälligen Lage und Größe der
Unwucht in derartigen Rotoren sind hier solche Ebenen auszuwählen, in denen ein
Ausgleich auch wirklich vorgenommen werden kann.
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Gegenstand der Erfindung ist eine elektrische Einrichtung, die anzeigt,
welche Ausgleichsebenen zu
wählen sind und welcher Massenausgleich
in diesen Ebenen vorgenommen werden muß. Die neue Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens zwei Anzeigeinstrumente zusammen mit einem Ebenenwählschalter verwendet
werden. Die Anzeigeinstrumente, z. B. Wattmeter, geben die Unwuchten aufgeteilt
in Komponenten und auf Ausgleichsebenen an, wie es für Auswuchtmaschinen mit sogenanntem
elektrischem Rahmen bekannt ist. Mit dem Ebenenwählschalter können von den für Ausgleichsbearbeitung
konstruktiv gegebenen Ausgleichsebenen E1,E2,E3, E4 Paarungen aus einer linken und
einer rechten Ausgleichs ebene nacheinander hergestellt werden. Der Ebenenwählschalter
verteilt die von bekannten Schwingungsaufnehmern abgegebenen Meßspannungen so auf
einstellbare Mischkreise, daß für das gewählte Ausgleichsebenenpaar die Unwucht
in der einen, z. B. der linken Ausgleichsebene an einem und die Unwucht in der anderen,
z. B. der rechten Ausgleichsebene an einem anderen Instrument unbeeinflußt voneinander
und gleichzeitig angezeigt werden. Ein Ausgleich in dem gewählten Ausgleichsebenenpaar
ist dann möglich, wenn die Anzeige an beiden Instrumenten durch die Schaltung von
vornherein festgelegte Vorzeichen aufweist. Die Kurbelwelle nach Abb. I als Beispiel
genommen, kann in der Ebene E1 bei 1805 (nicht bei 0°), in den Ebenen E2 und E3
bei 0° (nicht bei 180°) und in der Ebene E4 wieder bei 180° (nicht bei o") angebohrt
werden. Die Anzeigeinstrumente mit dem Ebenenwählschalter sind hierfür so zu polen,
daß bei positiver Anzeige für E1 und E4 bei 180°, bei positiver Anzeige für E2 und
E bei 0° ausgeglichen wird.
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Es ist deshalb möglich und bequem, aber nicht notwendig, Instrumente
mit Plus- und Minusanzeige, also z. B. mit Nullpunkt in der Skalenmitte, zu verwenden.
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Bei einer Kurbelwelle gemäß Abb. 2, die als weiteres Beispiel für
eine vorteilhafte Anwendung der neuen Einrichtung für auszuwuchtende Rotoren dient,
kann der Massenausgleich an den Gegengewichten G1 und G4 bei I80 und 270°, an den
Gegengewichten G2 und G3 bei o und 900 vorgenommen werden. Anstatt die Gegengewichte
G2 und G3 als zwei getrennte Meßebenen für den Ausgleich zu benutzen, kann man auch
eine gedachte Meßebene in die Mitte zwischen zwei Gegengewichte legen und den dort
als notwendig festgestellten Ausgleich durch gleiche Bohrungen oder andere Ausgleichsbearbeitung
an den beiden Gegengewichten vornehmen. Die Kurbelwelle hat in diesem Fall für die
Messung drei Ausgleichsebenen, nämlich ihre erste Ausgleichsebene E11 am Gegengewicht
G1, ihre zweite Ausgleichsebene E2' zwischen den Gegengewichten G2 und G3 und ihre
dritte Ausgleichsebene Es'am Gegengewicht G4. Es sind folgende Paarungen möglich:
I. links E1', rechts E3', 2. links E1', rechts E2', 3. links E2', rechts E3,.
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Für diesen Fall können mit Vorteil drei Anzeigeinstrumente, eines
für jede der Ausgleichsebenen E E21undE3,, vorgesehen werden. In jeder Stellung
des Ebenenwählschalters zeigen immer nur zwei Instrumente gleichzeitig an, wodurch
die Größe des erforderlichen Massenausgleichs und die Ebene, in welcher er vorzunehmen
ist, erkennbar sind.
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Um die Erfindung im einzelnen erläutern zu können, veranschaulicht
die Zeichnung in Abb. 3 das Schaltschema eines Ausführungsbeispiels der neuen Einrichtung,
angewandt auf einen Rotor nach Abb. I.
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Die beiden Wattmeter I5L und 15R zeigen an, welcher Massenausgleich
in einer linken, E1 oder E,,, und einer rechten Ausgleichsebene E3 oder E4 notwendig
ist. Mit Hilfe des Winkelwählschalters 16 für die Komponentenrichtungen kann in
an sich bekannter Weise entweder die Massenausgleichskomponente unter dem Winkel
0° (I8O°) oder diejenige unter dem Winkel 900 (270°) vorgewählt werden. Je nach
der Stellung des Winkelwählschalters erhalten die Wattmeter auf ihre Erregerspulen
I5E einen Erregungsstrom aus einem mit dem Rotor synchron- und winkeltreu umlaufenden
Phasengeber der Auswuchtmaschine, und zwar entweder die Phase zur Anzeige der Unwucht
bei 0° (I8O°) oder die Phase zur Anzeige der Unwucht bei 900 (2700).
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Die Meßseite I5M der Wattmeter 15L und I5R wird gespeist durch vier
Schwingungsaufnehmer 11H IIN, 12H und 12N, von denen die Schwingungsaufnehmer 11H
und IIN, am linken, 12H und I2N am rechten Lagerbock der Auswuchtmaschine angebracht
sind. Die Spannung der Schwingungsaufnehmer wird bekanntlich durch Bewegungen erzeugt,
die die Unwucht des Rotors an den Lagern der Auswuchtmaschine hervorruft. Zwischen
Schwingungsaufnehmern und Meßseite der Wattmeter ist eine Anzahl von Mischkreisen
M eingeschaltet, die durch den Ebenenwählschalter I7 auswählbar sind. Im Mischkreis
M,, z. B. werden nach dem bekannten Prinzip des elektrischen Rahmens die von dem
linken Schwingungsaufnehmer IIH und dem rechten Schwingungsaufnehmer I2N abgegebenen
Spannungen in einem solchen Verhältnis abgestimmt und zueinandergefügt und an das
Wattmeter I5L weitergegeben, daß bei Wuchtkörperschwingungen auf den Lagerbrücken
zufolge einer Unwucht allein in der Ebene E4 am Wattmeter I5L keine Anzeige erscheint.
Der Ebenenwählschalter I7 hat vier Stellungen.
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Die Einrichtung enthält ferner acht Anzeigelampen LIO, L20, L30,
L40, LI90, L290, L390, L490, deren Aufleuchten jeweils die Stellung des Winkelwählschalters
I6 und des Ebenenwählschalters 17 anzeigt.
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Bei Einstellung des 01Vinkelwählschalters I6 auf den Winkel 0° leuchten,
je nach Stellung des Ebenenwählschalters I7, zwei Lampen der Reihe LIO, L 20, L30,
L40 auf. Bei Einstellung des Winkelwählschalters 16 auf den Winkel 900 leuchten,
je nach Stellung des Ebenenwählschalters I7, zwei Lampen der Reihe L190 L290, L390,
L490 auf. Die Lampen L10 und L 190 geben durch Aufleuchten an, daß am linken Wattmeter
I5L Unwucht, bezogen auf die Ausgleichsebene E1, die Lampen L 2o und L 290, daß
am linken Wattmeter Unwucht, bezogen auf die Ausgleichsebene E2, zur Anzeige kommt.
Entsprechend gilt für die Lampe L 3o und L 390, daß am rechten Wattmeter I5R Unwucht,
bezogen auf die Ebene E3, und für die Lampen L40 und L490, daß
am
rechten Wattmeter Unwucht, bezogen auf die Ebene E4, zur Anzeige kommt.
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Der Ebenenwählschalter I7 wählt nacheinander die folgenden Ausgleichsebenenpaare:
I. links E1, rechts E4, 2. links E1, rechts ES, 3. links E2, rechts E4, 4. links
E2, rechts E3.
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Wenn der Ebenenwählschalter 17 in der ersten Stellung steht, wird
nach entsprechendem Einstellen der eingeschalteten Mischkreise M Unwucht in der
Ebene E4 nicht am linken Wattmeter und Unwucht in der Ebene E3 nicht am rechten
Wattmeter angezeigt. In der zweiten Stellung wird Unwucht in der Ebene ES nicht
am linken und Unwucht in der Ebene E1 nicht am rechten Wattmeter angezeigt. In der
dritten Stellung wird Unwucht in der Ebene E4 nicht am linken Wattmeter und Unwucht
in der Ebene E2 nicht am rechten Wattmeter angezeigt sowie schließlich in der vierten
Stellung Unwucht in der Ebenes, nicht am linken Wattmeter und Unwucht in der Ebene
E2 nicht am rechten Wattmeter angezeigt.
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Zwischen die Milchkreise M und dem Ebenenwählschalter I7 sind Regelwiderstände
RL1, RL2, RL3, R4, RRi, 1?R2, RR3, XRa> ER4 geschaltet. Mit diesen Regelwiderständen
kann die Empfindlichkeit der Anzeige an den Wattmetern z. B. in Millimeter Bohrtiefe
je Teilstrich der Anzeige, für jede gewählte Ausgleichsebenenpaarung getrennt, auf
das gewünschte Maß eingestellt werden.
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Die Komponentenrichtungen in den einzelnen Ausgleichsebenen können
alle untereinander verschieden sein. Anstatt mit einem Winkelwählschalter nacheinander
verschiedene Komponentenrichtungen einzuschalten, kann die neue Einrichtung auch
für jede Komponentenrichtung mit einem Satz, bestehend aus zwei Anzeigeinstrumenten
und einem Ebenenwählschalter, ausgestattet sein.
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Anstatt das gewählte Ausgleichsebenenpaar durch Aufleuchten von Lämpchen
oder anderen Anzeigevorrichtungen aufzuzeigen, kann man auch für j edeAusgleichsebene
ein eigenes Anzeigeinstrument vorsehen.
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Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung arbeitet man bei einer Kurbelwelle
nach Abb. I wie folgt: Nach Einschalten der Auswuchtmaschine wird der Winkelschalter
I6 zunächst in die Stellung o" (1800) gebracht. Der Wuchter dreht alsdann den Ebenenwählschalter
17 nacheinander in die vier möglichen Stellungen und findet dabei eine einzige Stellung,
in der an beiden Wattmetern eine positive Anzeige erscheint. Er notiert die beiden
von den Instrumenten I5 angezeigten Unwuchtwerte für diejenigen Ausgleichsebenen,
die von zwei aufleuchtenden Lampen angezeigt worden sind. Danach wird der Winkelwählschalter
in die go°-Stellung gebracht und wieder der Ebenenwählschalter in diejenige der
vier möglichen Stellungen gebracht, in der beide Wattmeter positiv anzeigen, wonach
die angezeigten Werte und die dazugehörigen Ausgleichsebenen notiert werden.
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Damit ist die Messung der Unwucht beendet.
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Mit Hilfe der neuen Einrichtung ist schnell, exakt und zuverlässig
feststellbar, in welchen Ebenen und unter welchem Winkel und mit welchen Maßen ein
Unwuchtausgleich vorgenommen werden muß.
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Verfahren und Einrichtung, die an Hand der Abb. 3 für Rotoren gemäß
Abb. I erläutert wurden, sind für andere Rotoren, etwa die Kurbelwelle nach Abb.
2, sinngemäß angepaßt, in gleicher Weise anwendbar.