PL187063B1 - Urządzenie do usuwania niewyważenia w członie obrotowym i sposób usuwania niewyważenia w członie obrotowym - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do usuwania niewyważenia i sposób usuwania niewyważenia w członie obrotowym.

Znane są rozmaite urządzenia do wyważania stanu niezrównoważenia w obracającym się korpusie. Tego rodzaju urządzenia zawierają ogólnie przeciwciężar, mający wstępnie określoną wartość ciężaru, który jest umieszczony we wstępnie określonym położeniu względem osi obrotu dla przeciwstawiania się niewyrównoważeniu obracającego się korpusu. Wielkość niewyważenia jest ogólnie znana i odpowiednio do tego można obliczyć konieczny ciężar i położenie przeciwciężaru tak, że ciężar ten jest umieszczony w miejscu, w którym będzie mógł oddziaływać dla przeciwstawiania się znanemu niewyważeniu. Urządzenia takie funkcjonują zadowalająco dla większości przeznaczeń, dla których są stosowane, jednakże nie są one dokładne lub wystarczająco przydatne dla innych zastosowań.

W warunkach dynamicznych, to znaczy gdy korpus obraca się wokół osi i niewyważenie obracającego się korpusu rozwija się postępująco ze względu na warunki zewnętrzne lub z innych względów, tego rodzaju rozwiązanie ze stanu techniki znajduje znacznie mniejsze zastosowanie. Przykładowo, w przypadku narzędzia wiertniczego lub struny wiertniczej, siły indukowane przez wibrację podczas pracy mogą powodować powstawanie znaczących niewyważeń. Jeden ze sposobów stosowanych do przeciwdziałania takim niewyważeniom jest ujawniony w patencie USA nr 4,905,776 (Beynet i in.). Beynet i inni ujawniają zespół tłumiący wibracje z licznymi pierścieniowymi rowkami lub bieżniami, umieszczonymi wokół obwodu zespołu i przechodzącymi wzdłuż niego osiowo. W każdej z bieżni są umieszczone liczne kulki lub wałeczki. Tego rodzaju kulki lub wałeczki mają swobodę ruchu wzdłuż bieżni i tym samym przeciwdziałają siłom niewyważenia.

187 063

Następna podobna konstrukcja jest ujawniona w patencie USA nr 4,674,356 (Kilgore). Kilgore ujawnił możliwość zastosowania licznych kulek, swobodnie ruchomych w bieżni utworzonej w zewnętrznej obwodowej powierzchni korpusu, które to kulki są stosowane do równoważenia stanu niewyważenia obracającego się członu.

Jednakże ten stan techniki posiada wady. Jakkolwiek rozwiązanie Beyneta jest wystarczające do usuwania dużych niewyważeń obracającego się korpusu, to jednakże nie nadaje się do zastosowania w przypadku, gdy długość urządzenia równoważącego jest z konieczności ograniczona, co zdarza się dość często. Podobnie, jakkolwiek rozwiązanie według Beyneta nadaje się korzystnie do generalnego likwidowania dużych niewyważeń struny wiertniczej, jednakże nie posiada ono środków do likwidowania całości łub znaczącej części pozostającego jeszcze niewyważenia, a zwłaszcza niewyważenia które może pozostać gdy kulki w bieżniach rozwiązania Beyneta są umieszczone w swych optymalnych położeniach w bieżniach dla przeciwstawiania się niewyważeniu.

Ten ostatni problem występuje również we wspomnianym rozwiązaniu Kilgore'a. Kilgore ujawnia dwie konstrukcje równoważące, po jednej na każdym końcu wału, dla przesunięcia niewyważenia w wale lub niewyważonych sił w obracającej się konstrukcji, która jest ruchoma wraz z wałem. Jeżeli kulki nie znajdują się w ich położeniach optymalnych, wówczas niewyważenie wału nie zostanie zlikwidowane.

Dynamika ruchu obciążnika w rozmaitych bieżniach urządzenia równoważącego stanowi istotne zagadnienie do rozpatrzenia pod względem skutecznego ruchu obciążników dla właściwego „ustalenia” i zlikwidowania niewyważeń w rozmaitych warunkach roboczych. Tego rodzaju warunki mogą obejmować przyspieszanie obracającego się urządzenia od zera do pewnej wstępnie określonej stałej prędkości roboczej lub obrotów (obr./min.), pracę maszyny pomiędzy dwoma naturalnymi rodzajami wibracji, które nieodłącznie występują w konkretnym układzie, oraz pracę maszyny lub urządzenia, które jest poddawane dodatkowym, przypadającym niejednokrotnie na obrót, pobudzeniom, to znaczy siły są przykładane do urządzenia z częstotliwością odmienną od prędkości obrotowej urządzenia.

W przypadku pojedynczej bieżni z ruchomymi obciążnikami, wiele z obciążników na bieżni wykazuje tendencję reagowania na zmienne warunki robocze w podobny ogólny sposób pod względem podobnych mas, rozmiarów ruchomych obciążników. Ponadto, obciążniki będą często kontaktowały się ze sobą, przez co powstają zakłócenia niezależnego ruchu poszczególnych obciążników. Może to prowadzić do przypadku, w którym stan niewyważenia nie zostaje zlikwidowany lub zasadniczo zlikwidowany. Jednakże w przypadku więcej niż jednej bieżni, każda bieżnia mająca liczne obciążniki, ruch obciążników w każdej bieżni jest niezależny od obciążników w drugiej bieżni, i zgodnie z tym, każda grupa licznych obciążników reaguje na zmienne warunki robocze w rozmaity sposób. Stanowi to korzyść, ponieważ jeżeli ruchome obciążniki w pierwszej bieżni będą reagowały nieodpowiednio dla zlikwidowania niewyważenia, na przykład przez odchylanie od ich optymalnie pożądanego położenia, to ruchome obciążniki w drugiej bieżni mogą reagować odpowiednio i mogą również wykazywać tendencję do wywierania wpływu, kompensowania lub likwidowania nieodpowiedniego zachowania ruchomych obciążników w pierwszej bieżni. Te zjawiska zachodzące w dwóch bieżniach w przypadku większych urządzeń są określane jako kompensacja „bieżni przez bieżnię”.

Niezależny ruch obciążników w rozmaitym czasie odbywa się pod wpływem kilku zmiennych. Niektóre takie zmienne obejmują materiał obciążników i bieżni, konfigurację obciążników i bieżni, wielkość obciążników i bieżni, średnicę rozmaitych bieżni i występowanie lub brak występowania płynów w rozmaitych bieżniach. Jeżeli płyny takie występują, wówczas szczególnie istotne są lepkości zastosowanych płynów.

Niezależność ruchu ruchomych mas może być ustanowiona przez zmianę dynamiki poszczególnych bieżni. Istotna jest dynamika ruchu obciążnika lub kulki w sposób odmienny niż kulki o odmiennych wielkościach w odmiennych rowkach. Stwierdzono, że przy innych czynnikach jednakowych, kulki wykonane z materiału bardziej gęstego będą szybciej reagowały na niewyważenie niż kulki lżejsze. Ta szybsza reakcja obciążników lub kulek może być wykorzystana przez wytworzenie ruchomych obciążników z materiału takiego jak materiał węgli187 063 kowy, który jest bardziej gęsty niż gęstość znanego materiału stalowego. Należy również zauważyć, że wcześniejszy ruch kulek może wystąpić w przypadku, gdy obciążniki są wykonane z materiału twardego a przez to mają możliwość bardziej swobodnego ruchu. Podobnie, można zauważyć, że można uzyskać wcześniejszy ruch obciążników lub kulek, jeżeli bieżnie po których poruszają się obciążniki, są wykonane z materiału stosunkowo twardego.

Następnym parametrem mającym wpływ na ruch obciążników w obrębie bieżni jest występowanie lub brak występowania płynu oraz lepkość takiego płynu. W szczególności i przy innych czynnikach jednakowych, zastosowanie płynu o większej lepkości spowoduje opóźnienie ruchu kulek lub obciążników w bieżni, zaś występowanie płynu mającego mniejszą lepkość będzie umożliwiało łatwiejszy ruch obciążników. Tak więc, jeżeli występują liczne bieżnie, to zastosowanie odmiennych płynów w odmiennych bieżniach umożliwi następowanie ruchu obciążników w każdej bieżni ze wstępnie określoną szybkością, co w niektórych zastosowaniach może okazać się przydatne.

Przykładowo, przy innych czynnikach jednakowych, jeżeli zastosowane są dwie bieżnie z obciążnikami o tej samej wielkości w każdej bieżni, to zastosowanie płynu o pierwszej lepkości w pierwszej bieżni i płynu o drugiej lepkości w drugiej bieżni, przy czym lepkości tych dwóch płynów są odmienne, to obciążniki w drugiej bieżni z płynem mającym większą lepkość będą po uruchomieniu poruszały się i „ustawiały” wcześniej dla usunięcia niewyważenia niż obciążniki lub kulki w pierwszej bieżni. Przeciwnie do tego, płyn o większej lepkości będzie wywierał tendencję do opóźniania ruchu obciążników lub kulek z prędkościami roboczymi, gdy kulki te są już „ustawione” dla usunięcia początkowego niewyważenia, i w urządzeniu pojawia się dodatkowe niewyważenie. Tak więc w zależności od pożądanych warunków roboczych, płyn o pierwszej lepkości może być stosowany do zwiększania „ustawienia” przy małych prędkościach, a płyn o drugiej lepkości może być stosowany do zwiększania „ustawienia” przy większych prędkościach. W ten sposób jest możliwe zaprojektowanie układu, który będzie ustawiał się dla usuwania niewyważenia we wstępnie określonym czasie, wstępnie określonej prędkości obrotu kątowego lub wstępnie określonego przyspieszenia kątowego członu. Ponadto, jakkolwiek opisano układ stosujący dwie bieżnie, to jednak rozważa się możliwość zastosowania odmiennych płynów w każdej bieżni urządzenia równoważącego, przy czym urządzenie to może mieć trzy lub więcej bieżni.

Ponownie podkreśla się, podane tu wyjaśnienia są traktowane jako prawdziwe w oparciu o rezultaty doświadczalne i obliczeniowe, a także symulacje laboratoryjne. Jednakże, dodatkowe badania mogą spowodować modyfikację tych wyjaśnień, przy czym wyjaśnienia te są tu podane jedynie dla pełnego wyjaśnienia istoty chronionego rozwiązania.

Urządzenie do usuwania niewyważenia w członie obrotowym, zawierające pierścieniowe tory, umieszczone współśrodkowo wokół osi obrotu obrotowego członu oraz ruchome obciążniki, umieszczone w pierścieniowych torach, zaopatrzone w cztery tory, przy czym czwarty tor jest umieszczony promieniowo wewnętrznie względem pierwszego, drugiego i trzeciego toru i umieszczony współśrodkowo względem pierwszego, drugiego i trzeciego toru, oraz grupę ruchomych licznych czwartych obciążników, umieszczonych w czwartym torze, przy czym zewnętrzna średnica obciążników w każdym z pierwszego, drugiego i trzeciego toru jest zasadniczo jednakowa, według wynalazku charakteryzuje się tym, że jest zaopatrzone w piąty tor, umieszczony promieniowo wewnętrznie względem czwartego toru i szósty tor, umieszczony promieniowo wewnętrznie względem piątego toru, piątą grupę ruchomych obciążników, umieszczonych w piątym torze oraz szóstą grupę licznych ruchomych obciążników, umieszczonych w szóstym torze.

Urządzenie do usuwania niewyważenia w członie obrotowym, zawierające pierścieniowe tory, umieszczone współśrodkowo wokół osi obrotu obrotowego członu oraz ruchome obciążniki, umieszczone w pierścieniowych torach, zaopatrzone w człon prowadzący, umieszczony obwodowo wokół członu obrotowego, oraz zbiór ruchomych licznych obciążników, z których każdy jest zaopatrzony w rowek, w którym jest ulokowany człon prowadzący, według wynalazku charakteryzuje się tym, że człon prowadzący ma kształt belki o przekroju w kształcie litery I, a przekrój rowka w obciążnikach zbioru obciążników ma kształt litery T.

187 063

Urządzenie do usuwania niewyważenia w członie obrotowym, zawierające pierścieniowe tory, umieszczone współśrodkowo wokół osi obrotu obrotowego członu oraz ruchome obciążniki, umieszczone w pierścieniowych torach, według wynalazku charakteryzuje się tym, że pierwszy tor jest umieszczony współosiowo względem osi obrotu obrotowego członu i promieniowo zewnętrznie względem osi obrotu obrotowego członu tak, że wewnętrzna obwodowa powierzchnia ścienna i zewnętrzna obwodowa powierzchnia ścienna pierwszego toru są ustawione w odstępie promieniowo zewnętrznie od osi obrotu obrotowego członu, przy czym drugi tor jest umieszczony współosiowo względem osi obrotu obrotowego członu i jest umieszczony promieniowo zewnętrznie względem pierwszego toru tak, że wewnętrzna obwodowa powierzchnia ścienna i zewnętrzna obwodowa powierzchnia ścienna drugiego toru są ustawione w odstępie promieniowo zewnętrznie od wewnętrznej obwodowej powierzchni ściennej i odpowiednio zewnętrznej obwodowej powierzchni ściennej pierwszego toru, zaś drugi tor jest przemieszczony osiowo w pierwszym kierunku względem pierwszego toru, a trzeci tor jest umieszczony współosiowo względem osi obrotu obrotowego członu i jest umieszczony promieniowo zewnętrznie względem pierwszego i drugiego toru tak, że wewnętrzna obwodowa powierzchnia ścienna i zewnętrzna obwodowa powierzchnia ścienna trzeciego toru są ustawione w odstępie promieniowo zewnętrznie względem wewnętrznej obwodowej powierzchni ściennej i odpowiednio zewnętrznej obwodowej powierzchni ściennej drugiego toru, a ponadto trzeci tor jest przemieszczony osiowo w pierwszym kierunku względem drugiego toru.

Urządzenie jest korzystnie zaopatrzone w czwarty tor, umieszczony współśrodkowo względem osi obrotu obrotowego członu, przy czym czwarty tor jest umieszczony promieniowo zewnętrznie względem trzeciego toru tak, że wewnętrzna obwodowa powierzchnia ścienna i zewnętrzna obwodowa powierzchnia ścienna czwartego toru są ustawione w odstępie promieniowo zewnętrznie od wewnętrznej obwodowej powierzchni ściennej i odpowiednio zewnętrznej obwodowej powierzchni ściennej trzeciego toru, zaś czwarty tor jest przemieszczony osiowo względem pierwszego, drugiego i trzeciego toru oraz zawiera grupę licznych czwartych ruchomych obciążników.

Urządzenie do usuwania niewyważenia w członie obrotowym, zawierające pierścieniowe tory, umieszczone współśrodkowo wokół osi obrotu obrotowego członu oraz ruchome obciążniki, umieszczone w pierścieniowych torach, według wynalazku charakteryzuje się tym, że bieżnia pierwszego toru ma przekrój poprzeczny w kształcie okręgu, a bieżnia drugiego toru ma przekrój poprzeczny w kształcie prostokąta.

Sposób usuwania niewyważenia w członie obrotowym, za pomocą ruchomych obciążników, umieszczonych w pierścieniowych torach, umieszczonych współśrodkowo wokół osi obrotu obrotowego członu, w którym w pierwszym pierścieniowym torze obrotowym względem pierwszej osi obrotu umieszcza się pierwszy zbiór ruchomych obciążników, w którym ustala się położenie pierwszego zbioru obciążników w pierwszej pozycji dla założonej, pierwszej prędkości kątowej, za pomocą ruchomych elementów ustalających i uwalnia się zbiór pierwszych obciążników z pierwszej pozycji przy założonej, drugiej prędkości kątowej, przy czym ruch elementów ustalających kontroluje się za pomocą elementów sterujących, według wynalazku charakteryzuje się tym, że umieszcza się, w drugim pierścieniowym i ciągłym torze, umieszczonym współosiowo względem osi obrotu obrotowego członu, drugą grupę licznych obciążników oraz ruchomy drugi element ustalający, przy czym ogranicza się ruch drugich obciążników w położeniu ustalającym i uwalnia w położeniu uwalniania za pomocą drugiego elementu ustalającego, przy czym przez ruch elementów sterujących do drugiego położenia powoduje się ruch drugiego elementu ustalającego do położenia uwalniania dla umożliwienia swobodnego ruchu drugich obciążników w obrębie drugiego toru, zaś przez ruch elementów sterujących do pełnego położenia powoduje się ruch drugiego elementu ustalającego do położenia ustalającego dla ograniczenia ruchu drugich obciążnikó w.

Pierwsza wstępnie określona prędkość kątowa jest korzystnie mniejsza niż druga prędkość kątowa.

Jako elementy sterujące stosuje się korzystnie zbiór kulek.

Jako element ustalający stosuje się korzystnie kołnierz dociskany sprężyną.

187 063

Przedmiot wynalazku został bliżej objaśniony, w przykładzie wykonania, na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematyczny widok w przekroju bocznym pierwszego rozwiązania urządzenia równoważącego według wynalazku, fig. 2 - widok z przodu wzdłuż linii II-II z fig. 1, fig. 3 - schematyczny widok, w przekroju, drugiego rozwiązania urządzenia równoważącego według wynalazku, fig. 4 - widok z góry wzdłuż linii IV-IV z fig. 3, fig. 5 - widok w przekroju następnego rozwiązania równoważącego według wynalazku, fig. 6 - schematyczny widok w przekroju następnego rozwiązania urządzenia równoważącego według wynalazku, fig. 7 - schematyczny widok w przekroju urządzenia z fig. 6, przedstawionego w położeniu roboczym, fig. 8a i 8B - widoki z przodu następnego rozwiązania wynalazku, zamontowanego wokół wału, odpowiednio w położeniu zmontowania i rozmontowania urządzenia równoważącego względem wału, fig. 9 - schematyczny widok z boku następnego rozwiązania urządzenia równoważącego według wynalazku, umieszczonego roboczo w obrębie wału, fig. 10 - schematyczny widok wzdłuż linii X-X z fig. 9, przedstawiający reprezentatywne położenie ruchomych obciążników podczas obrotu wału, w którym jest umieszczone to urządzenie, fig. 11 - widok urządzenia równoważącego według wynalazku, ilustrujący pionowy promień od osi urządzenia, fig. 12 - schematyczny przekrój urządzenia przytrzymującego kulki według następnego rozwiązania wynalazku, fig. 13 - schematyczny przekrój przez kątowe urządzenie przytrzymujące kulki według następnego rozwiązania wynalazku, fig. 14 - przekrój przez dwie wersje urządzeń równoważących według wynalazku, z których każda może być stosowana w przypadku zwykłych łożysk kulkowych, fig. 15A - schematyczny widok zewnętrznej strony bębna maszyny piorącej z zamontowanymi na nim urządzeniami wyważającymi, fig. 15B - schematyczny widok wzdłuż linii 15B-15B z fig. 15A, fig. 15C - schematyczny widok wzdłuż linii 15C-15C z fig. 15A, fig. 16 - schematyczny widok napędowej osi tylnej i mechanizmu różnicowego pojazdu, fig. 17 - widok typowego wału korbowego, przyłączonego do tłoka kompresora lub silnika spalinowego z przyłączonymi urządzeniami równoważącymi według wynalazku, fig. 18 - schematyczny widok przekrojowy następnego rozwiązania wynalazku, fig. 19A i 19B - obwodowy układ belki w kształcie litery I według następnego aspektu wynalazku, fig. 20 - układ montażowy według następnego aspektu wynalazku, fig. 21 - schematyczny widok izometryczny urządzenia blokującego obciążnik według następnego przykładu wykonania wynalazku, zastosowanego do ograniczania obciążników we wstępnie określonym zakresie prędkości, fig. 22 - częściowo wycięty, schematyczny widok z boku urządzenia równoważącego według wynalazku, w którym ruchome obciążniki są najpierw przytrzymywane w swym położeniu aż zostanie osiągniętą wstępnie określona prędkość obrotu, po czym następuje ich uwolnienie, fig. 23 - schematyczny, częściowo wycięty widok urządzenia równoważącego według wynalazku, w którym zastosowano liczne swobodne obciążniki oraz dodatkowy zestaw obciążników uwalnianych przez obciążniki sterujące, natomiast fig. 24 przedstawia schematyczny, częściowo wycięty widok dwóch reprezentatywnych konfiguracji bieżni, które będą powodowały modyfikację zachowania obciążników podczas pracy według następnego aspektu wynalazku.

Na fig. 3 jest przedstawione urządzenie równoważące według wynalazku, oznaczone ogólnie 10. Urządzenie to zawiera pierwszy zestaw pierścieniowych bieżni lub rowków 11, 12, 13, 14, 15, przy czym należy rozumieć, że usytuowane przeciwległe bieżnie 11, 15 są korzystnie identyczne, jak również usytuowane przeciwległe bieżnie 12, 14 są także identyczne. Określenie „bieżnia” lub „bieżnie” odnosi się do granicy fizycznej w obrębie której poruszają się obciążniki podczas pracy, lub alternatywnie może ono również obejmować tor, który powoduje prowadzenie ruchomych na nim lub w nim obciążników jak opisano bardziej szczegółowo poniżej.

W bieżniach 11, 12, 13, 14, 15 są zamontowane odpowiednio grupy licznych obciążników 21, 22, 23, 24, 25 korzystnie sferycznych, w postaci kulek. Grupy obciążników w każdej bieżni mają korzystnie wszystkie tę samą wielkość i ciężar, to znaczy obciążniki 21 w bieżni 11 mają wszystkie tę samą wielkość i ciężar, obciążniki 22 w bieżni 12 mają wszystkie tę samą wielkość i ciężar itd. Ważne jest jednakże, aby obciążniki w przynajmniej dwóch z bieżni były odmienne pod względem wielkości i ciężaru, to znaczy obciążniki 23 w bieżni 13 były korzystnie większe i cięższe niż obciążniki 24 w bieżni 14. Należy również uwzględnić, że okre8

187 063 ślenie „obciążniki” może obejmować rozmaitość odmiennych kształtów takich jak obciążniki o kształcie kulistym, krążkowym lub cylindrycznym, które są ruchome w obrębie bieżni lub prowadzone przez te bieżnie. Określenie to może to również obejmować obciążniki o konfiguracji odmiennej jak opisano poniżej.

Kulki 21, 22, 23, 24, 25 są swobodnie ruchome w ich odpowiednich bieżniach 11, 12, 13, 14, 11 wokół obwodu urządzenia równoważącego 10. Do ró\wiow<ożącego 1(0 jest wprowadzony odpowiedni środek smarujący 30, korzystnie silikonowy, dla zredukowania tarcia pomiędzy kulkami i ich odpowiednimi bieżniami lub rowkami, jak również zredukowania hałasu wytwarzanego przez kulki podczas pracy urządzenia równoważącego i dla wytworzenia odpowiedniej wielkości tłumienia lepkiego kulek, jak będzie opisane poniżej.

Kulki 21, 22, 23, 24, 25 mogą być wytworzone z materiału utwardzonego. Podobnie mogą być utwardzone bieżnie lub rowki 11, 12, 13, 14, 15. Utwardzanie jest korzystne dla uniknięcia wytwarzania się „spłaszczeń” na kulkach lub bieżniach które będą powodowały zmniejszanie zdolności kulek do swobodnego ruchu w obrębie rowków lub bieżni a tym samym będzie pogarszana skuteczność równoważącego ruchu kulek.

W trakcie pracy, urządzenie równoważące 10 jest zainstalowane na wale 32 tak, aby obracać się wraz z nim w sposób ustalony, na przykład przez zastosowanie klina 31 pomiędzy urządzeniem 10 a wałem 32. Działanie niewyrównoważonego członu przedstawionego ogólnie jako 33, który wytwarza stan niewyważenia, zostaje zapoczątkowany i wał 32 obraca się wraz z członem 33 i urządzeniem równoważącym 10 jak przedstawiono.

Ponieważ stan niewyważenia rozpoczyna się w obrębie członu 33, zatem kulki 21, 22, 23, 24, 25 w każdej w bieżni 11, 12, 13, 14, 15 poruszają się i oddziaływują dla wyrównoważenia stanu niewyważenia.

Trudne jest precyzyjne zestawienie wszystkich zasad, według których w wiadomy sposób kulki poruszają się, zatem uważa się, że lepsze zrozumienie optymalnego zachowania urządzenia równoważącego 10 ułatwiają dane empiryczne, to jednak zawarte poniżej wyjaśnienie może być rozbudowane, zmodyfikowane lub zmienione odpowiednio do napływu nowych, obecnie jeszcze nie znanych informacji.

Uważa się, że większe kulki 23 w bieżni 13 będą likwidowały większy stan niewyważenia członu 33. Trochę mniejsze kulki 22, 24 w bieżniach 12, 14 będą usuwały cokolwiek mniejszy stan niewyważenia członu 33. Na koniec, najmniejsze kulki 21, 15 w bieżniach 11,15 będą likwidowały najmniejszy stan niewyważenia członu 33. Tak więc, cały stan niewyważenia członu 33 jest likwidowany przez „precyzyjne zgranie” to znaczy przez usunięcie niewyważenia w warunkach dynamicznych za pomocą licznych rozmaicie zwymiarowanych kulek umieszczonych w oddzielnych bieżniach, które to kulki optymalnie likwidują odmienne stopnie niewyważenia.

Jak pokazano na fig. 4, która przedstawia skrajnie lewą bieżnię 11 z fig. 3 z kulkami 21 w reprezentatywnym i zrównoważonym dynamicznie położeniu przesuwającym niewyważenie w członie 33, jak pokazano w sygnałach czasowych dostosowanych do odpowiedniej prędkości obrotowej na minutę wału, stwierdzono, że optymalne zachowanie kulek 21 następuje wówczas, gdy nie kontaktują się one ze sobą w przedstawionym dynamicznie wyrównoważonym położeniu. Stwierdzono, że gdy wiele z kulek 21 kontaktuje się ze sobą, wówczas wyważenie nie jest optymalne i może być konieczna modyfikacja urządzenia równoważącego 10 poprzez zmiany konstrukcji lub obciążników.

Rozwiązanie według wynalazku, przedstawione na fig. 3 i 4, jest korzystnie stosowane wówczas, gdy w dynamicznych warunkach roboczych ma miejsce duże niewyważenie potencjalne członu 33. Jeżeli potencjalne niewyważenie członu 33 jest niewielkie, wówczas można zredukować ilość bieżni towarzyszących im kulek nawet do dwóch, przy czym wszystkie kulki w każdej odpowiedniej bieżni mają tę samą wielkość i ciężar i kulki pierwszej bieżni mają odmienną wielkość i ciężar od kulek drugiej bieżni, przy czym te pierwsze kulki są większe 1 oddziaływują dla usuwania dużego niewyważenia, a te drugie kulki są mniejsze i oddziaływują dla usunięcia mniejszego pozostającego niewyważenia.

Na fig. 1 i 2 przedstawiono następne rozwiązanie, stosowane korzystnie w przypadku gdy jest ograniczona szerokość „W” jak przedstawiono na fig. 1. W tym rozwiązaniu występu187 063 ją trzy rowki lub bieżnie 34, 35, 36 z zamontowanymi w nich odpowiednio kulkami 40, 41, 42. Kulki 40 w bieżni 34 mają wszystkie tę samą wielkość i ciężar. Kulki 41 w bieżni 35 podobnie mają wszystkie tę samą wielkość i ciężar, jak również kulki 42 w bieżni 36 również mają tę samą wielkość i ciężar. Jednakże kulki 40 w bieżni 34 są większe i cięższe niż kulki 41 w bieżni 35, które z kolei są większe i cięższe niż kulki 42 w bieżni 36. W warunkach roboczych i w przypadku występowania niewyważenia członu 33 podczas obrotu wału 32, kulki 40, 41, 42 będą przyjmowały położenia, które przeciwdziałają temu niewyważeniu. Reprezentatywny widok położeń kulek 40, 41, 42 przedstawionych na fig. 2 dotyczy położeń, w których w optymalny sposób jest usuwane niewyważenie, to jest jak wcześniej opisano, kulki w każdej bieżni łub rowku nie kontaktują się ze sobą.

Następne rozwiązanie wynalazku jest przedstawione na fig. 5. W rozwiązaniu tym, w którym również rozważana jest szerokość „W”, pierwsza grupa licznych cylindrycznych krążkowych obciążników 50, 51, 52 jest umieszczona dla możliwości wykonywania swobodnego ruchu w każdej z bieżni 43, 44, 45, które to bieżnie 43, 44, 45 są utworzone przez obwodowe podzielniki 53, 54, 55, które są umieszczone piastą 60 i pomiędzy dystansownikami 61, 62, 63. Do wnętrza obudowy 64 jest wprowadzony smar silikonowy 65, zaś obudowa 64 jest połączona z członem zamykającym 70. Przez zastosowanie wkrętu 71 z łbem.

W trakcie pracy, obudowa 64 jest trwale zamontowana na obrotowym wale 32 jak opisano w połączeniu ze sposobem pokazanym na fig. 1. Gdy pojawia się niewyważenie członu 33, wówczas cylindryczne obciążniki 50, 51, 52 będą swobodnie poruszały się w obrębie bieżni 43, 44, 45, aż zajmą położenie, w którym spowodują one zrównoważenie niewyważenia występującego w członie 33. Stwierdzono, że korzystne jest wykonanie boków cylindrycznych krążków 50, 51, 52 z lekkim wygięciem tak, aby krążki 50, 51, 52 kontaktowały się z podzielnikami 53, 54, 55 na minimalnej powierzchni, przez co nie podlegają one żadnemu możliwemu przysysaniu, które w innym przypadku mogłoby wystąpić pomiędzy podzielnikami 53, 54, 55 zastosowanym smarem silikonowym 55 i krążkami 50, 51, 52 w rozwiązaniu z fig. 5. Zaleca się, aby cylindry krążki 50, 51, 52 poruszały się możliwie swobodnie w obrębie bieżni 43, 44, 45 pomiędzy podzielnikami 53, 54, 55, podobnie jak obciążniki i kulki z rozwiązań pokazanych na fig. 1 i 3.

Następne rozwiązanie wynalazku jest przedstawione na fig. 6 i 7. Figura 6 przedstawia cztery rowki lub bieżnie, zaś fig. 7 przedstawia tylko trzy rowki lub bieżnie. W tym rozwiązaniu, urządzenie równoważące oznaczone ogólnie 75 jest symetryczne wokół obydwu osi 76, 72 i jest zamontowane do wału 32 podobnie jak w rozwiązaniu na fig. 1.

Jednakże w tym rozwiązaniu, środkowy obwodowy człon 73 wykonany z litego kawałka materiału, został obrobiony tak, że posiada liczne pierścieniowe bieżnie oznaczone ogólnie 77 na obydwu powierzchniach. W bieżniach 80, 81, 82, 83 są zamontowane kulki, przy czym kulki zamontowane w skrajnie zewnętrznej bieżni 80 są największe, a kulki zamontowane w skrajnie wewnętrznej bieżni 83 są najmniejsze. Po wprowadzeniu do każdej z bieżni 77 smaru silikonowego, do środkowego obwodowego członu 73 zostają przymontowane dwie płytki końcowe 85 za pomocą śrub 82 z łbami. Działanie jest podobne do działania pokazanego na fig. 3, to znaczy gdy w członie 33 występuje niewyważenie, wówczas kulki w każdej bieżni będą przyjmowały pozycję w której to wyważenie zostaje zlikwidowane.

Obecnie nie jest wiadomo, dlaczego tak się dzieje, jednakże stwierdzono, że siedem kulek lub obciążników w każdej bieżni lub pierścieniowej przestrzeni w każdym z rozwiązań wydaje się liczbą optymalną. Jednakże rozważa się, że można również skutecznie stosować większą lub mniejszą liczbę kulek lub obciążników dla usuwania rozmaitych niewyważeń w rozmaitych warunkach roboczych.

Następne rozwiązanie wynalazku jest przedstawione na fig. 8A i 8B. W rozwiązaniu tym, pokazano urządzenie równoważące 78 według wynalazku jako wykonane z dwóch sekcji 90, 91, które to sekcje są zamontowane wokół wału 32 za pomocą śrub 92, 93 z łbem, które to sekcje 90, 91 są swobodnie zdejmowane z wału 32 przez usuwanie śrub 92, 93. Rozwiązanie to jest szczególnie przydatne w przypadku minimalnych modyfikacji obrotowego wału 32 lub niewyważonego członu 33 (fig. 1). Urządzenie równoważące 78 jest po prostu przyłączone do

187 063 wału 32 w położeniu, w którym to jest możliwe, zaś śruby 92, 93 zostają zaciśnięte dla mocnego połączenia urządzenie 78 z wałem 32.

Na fig. 9 i 10 jest przedstawione następne rozwiązanie wynalazku. W rozwiązaniu tym, urządzenie równoważące 87 jest zamontowane wewnątrz zewnętrznego obwodu obrotowego wału 32. Jak pokazano na fig. 9, rowki lub bieżnie 100, 101, 102 są wycięte bezpośrednio w litym materiale wału 32, zaś kulki 103, 104, 105 są umieszczone bezpośrednio w nich dla wykonywania względem nich swobodnego ruchu. Do wału 32 jest przyłączona pokrywa 110, która przytrzymuje kulki 103, 104, 105. Podczas pracy, gdy wystąpi stan niewyważenia albo w niewyważonym członie 33 (fig. 1) lub w samym wale 32, kulki 103, 104, 105 układają się same w taką konfigurację, jak pokazano na fig. 10. W takich położeniach wał 32 i/lub niewyważony człon 33 zostaje wyrównoważony poprzez położenie kulek 103, 104, 105 w dynamicznych warunkach pracy.

Stwierdzono, że w określonych warunkach a szczególnie przy mniejszych obrotach na minutę urządzenia równoważącego 10, obciążniki 21 (fig. 11) będą wykazywały tendencję do pozostawania w położeniu zasadniczo stacjonarnym w bieżni 11, aż ilość obrotów na minutę urządzenia równoważącego wzrośnie do momentu, w którym obciążnik 21 jest przenoszony wokół skrajnie zewnętrznego punktu wewnętrznej średnicy bieżni 11 lub z jednego boku promienia 25 do drugiego lub aż odśrodkowa siła oddziałująca na obciążniki wypchnie je na zewnątrz, aż znajdą się w roboczym kontakcie z zewnętrzną powierzchnią bieżni 11, która będzie następnie wywierała pewną siłę tarcia, która będzie wywierała tendencję dla przenoszenia ich wokół wraz z bieżnią 11. Po wystąpieniu prędkości roboczej, obciążniki 21 następnie szybko się przemieszczą przy minimalnym ruchu tak, aby właściwie wyrównoważyć jakikolwiek stan wyważenia. Stwierdzono, przykładowo, że przy większych prędkościach urządzenia równoważącego, obciążniki 21 w obrębie bieżni będą szybko przemieszczały się tak aby skasować jakiekolwiek niewyważenie urządzenia. Jednakże, przy prędkościach mniejszych, nie zawsze tak się dzieje, i odpowiednio do tego korzystne jest zastosowanie środków przesuwających obciążniki wraz z bieżnią, lub przynajmniej zastosowanie siły oddziałującej na ruchome obciążniki, która będzie wywierała tendencję do przesuwania obciążnika wraz z bieżnią, gdy obraca się ona wokół swej osi.

Jakiekolwiek opóźnienie w likwidowaniu niewyważenie nie jest korzystne z tego względu, że jeżeli przykładowo wyważony i obracający się wał nagle wejdzie w stan niewyważenia, wówczas obciążniki 21 mogą nie poruszać się wystarczająco szybko aby zlikwidować ten stan niewyważenia, zanim nastąpi zniszczenie układu.

Środki stosowane do polepszenia „szybkości” z którą układ odpowiada dla usuwania stanu niewyważenia, mogą przybierać rozmaite postacie. Przykładowo rozważa się, że do bieżni 11 można wprowadzić substancję, tak że na obciążniki 21 jest wywierana siła, która to siła będzie taka, że obciążniki 21 będą poruszały się z pokazanego położenia stacjonarnego do pozycji „ponad szczytem” członu 10 i z jednego boku promienia 25 odchodzącego od osi 26 członu 10 do przeciwległego boku. Alternatywnie, można zastosować środki mechaniczne lub elektryczne.

Na fig. 1i pokazano, że początkowy ruch obciążników 21 w obrębie bieżni 11 może występować w wyniku dodania substancji do bieżni 11, która początkowo wprowadzi pewną siłę do obciążnika tak, że substancja ta zainicjuje ruch obciążników 21. Przykładowo, substancją taką może być płyn o konsystencji odpowiedniej do nadawania obrotowego ruchu obciążnikom, taki jak smar. Wyczerpująca lista wszystkich tego rodzaju substancji nie jest tu rozważana, jednakże lista ta może obejmować rzeczywiście dowolną substancję, która inicjuje ruch obciążników 21. Rozważa się nawet stosowanie piasku jako tego rodzaju substancję, jednakże oczywiście piasek może być nieodpowiedni ze względu na zanieczyszczenie i ewentualne przywarcie obciążników 21 wewnątrz bieżni 11, które mogłoby ujemnie wpłynąć na normalną pracę, w której niekonieczna jest szybkość ruchu obciążników.

Rozważa się również, że początkowy ruch obciążników może być inicjowany od zewnątrz urządzenia równoważącego 10. Przykładowo, jeżeli obciążniki 21 są wykonane z materiału magnetycznego, to można zastosować poprzez zewnętrzną sondę (nie przedstawioną) odpowiednie pole magnetyczne do obciążników 21, co umożliwi obciążnikom 21 bezpośred187 063 nie rozpoczęcie ruchu w przypadku wystąpienia stanu niewyrównoważenia. Ma to na celu zredukowanie czasu obrotu obciążników 21 tak, aby usunąć stan niewyważenia i tym samym zmniejszyć prawdopodobieństwo wystąpienia uszkodzenia niewyważonego urządzenia.

Na fig. 12 pokazano urządzenie równoważące 106. Do urządzenia równoważącego 106 jest wprowadzony płyn 107, który przybiera poziom 108 powyżej ruchomego obciążnika w postaci kulki 103. W bieżni 110 jest utworzona bieżnia 109 w kształcie F, w której ma poruszać się kulka 103. Ukształtowana jako V ma liczne kanały 111, które odchodzą od bieżni 109 do zbiornika płynu (nie pokazanego).

Podczas pracy i przy rozpoczęciu obracania urządzenia obracającego 106 płyn 107 ma tendencję do obracania się wraz z bieżnią 110, a przez to będzie wywierał siłę na kulkę 103, która spowoduje obrót kulki 103 wraz z bieżnią 110. Gdy szybkość obrotu urządzenia równoważącego wzrasta, wówczas wzrasta siła odśrodkowa wywierana na płyn, przez co występuje tendencja w płynie 107 do wychodzenia przez kanał liii tym samym do zakończenia jakiegokolwiek dalszego oddziaływania na ruch kulki 103, która w tym czasie będzie obracała się z tą samą szybkością co urządzenie równoważące 106. Jest to korzystne z uprzednio wspomnianych przyczyn, mianowicie jeżeli kulki 103 szybko dochodzą do danej prędkości, to szybko zostaje skorygowane jakiekolwiek pojawiające się niewyważenie.

Na fig. 13 pokazano następne rozwiązanie wynalazku. Urządzenie równoważące 200 zawiera ruchomy obciążnik w postaci kulki 201 i zawiera kołek 202, który jest zamontowany sprężyście wewnątrz otworu 204 usytuowanego promieniowo zewnętrznie. Sprężyna ściskana 203 oddziaływuje na kołek 202, popychając go wewnętrznie do wskazanego położenia przez to ogranicza ruch kulki 201 po początkowym obrocie urządzenia równoważącego wokół osi 206.

Gdy urządzenie równoważące 200 rozpoczyna obrót wokół osi 206, wówczas kołek 202 w pokazanym położeniu będzie powodował obrót kulki 201 wraz z bieżnią 205. Prędkość będzie wzrastać i w trakcie tego, siła odśrodkowa oddziaływująca na kołek 202 będzie wywierała tendencję do przesuwania kołka 202 na zewnątrz od osi 206 w otworze 204, umożliwiając tym samym ruch kulki 201 w bieżni 205, przyjmując tym samym swobodnie dowolne położenie dla korygowania niewyważenia obracającego się zestawu, do którego jest przyłączone urządzenie równoważące 200.

Na fig. 14 pokazano schematycznie dwa rozwiązania wynalazku, które można zastosować w łożysku 300 mającym standardowe kulki 301 tak zamontowane, aby umożliwiać obrót wału 302 ze zredukowanym tarciem. Jednakże pożądane jest usunięcie niewyważenia wału 302, i z tego względu można zastosować urządzenie równoważące 303 lub urządzenie równoważące 304.

Urządzenie równoważące 303 jest tak przyłączone, że obraca się wraz z wałem 302 a ruchome obciążniki w postaci kulek 305, 307, 308 poruszają się wokół osi 306 wału 302 w bieżniach, które są umieszczone współśrodkowo i zewnętrznie w płaszczyźnie poprzecznej do kierunku osi 306, zaś w urządzeniu równoważącym 304 obciążniki w postaci 310, 311, 312 obracają się w bieżniach, które są rozstawione podłużnie i współosiowo względem wału 32.

Kulki 305, 307, 308 mają odmienne średnice i stosuje się to również do średnicy kulek 310, 311, 312. Przydatna może być dowolna konfiguracja w zależności od warunków geometrycznych układu zawierającego wał 302 i łożysko 300.

Na fig. 15A pokazano bęben zawierający ubrania lub „koszyk wirujący” 400 zwykłej maszyny pralniczej, obrotowy wokół osi obrotu 406. Do bębna 400 są przyłączone dwa urządzenia równoważące 402, 403 dla usunięcia jakiegokolwiek niewyważenia podczas pracy, jakkolwiek oczywiście dla usunięcia niewyważenia może być wystarczające jedno takie urządzenie. Ponownie, urządzenia równoważące 402, 403 mogą przybierać dwie rozmaite postacie.

Jak pokazano na fig. 15B urządzenie równoważące 402 może mieć postać licznych bieżni 404, 405, które przechodzą obwodowo wokół osi 406 i są współosiowe z osią 406. W bieżniach 404, 405 są zamontowane ruchome obciążniki w postaci kulek 407, 408, które służą do usunięcia niewyważenia podczas obrotu bębna 400.

187 063

Alternatywnie, urządzenie równoważące 402 może mieć bieżnię 409, 410 wycięte w płaszczyźnie poprzecznej do osi 406. Kulki 411, 412 są ruchome w odpowiednich bieżniach 409,410 i ponownie usuwają niewyważenie podczas obrotu bębna 400 wokół osi 406.

Jeszcze inne rozwiązanie wynalazku jest przedstawione na fig. 16, na której pokazano schematycznie tylny koniec pojazdu 500. Skrzynia przekładniowa lub mechanizm różnicowy 501 posiada dwie osie 502, 503, odchodzące zewnętrznie od skrzyni przekładniowej 501 i podłączone do kół 504, 505, które oczywiście obracają się wraz osiami 502, 503 podczas pracy pojazdu.

W układzie takim może wystąpić niewyważenie. Przykładowo, opony 504, 505 mogą podlegać niewyrównoważeniu z rozmaitych przyczyn, łącznie z powstawaniem na oponach spłaszczeń. Jest to szczególnie istotne w przypadku samochodów wyścigowych, w których prędkość takich samochodów zmienia się znacząco poprzez obwód i opony podlegają oddziaływaniu wysoce zmiennych sił.

Dla skorygowania niewyważenia, do osi 502, 503 można odpowiednio zastosować urządzenia równoważące 506, 507, 508, 509, jakkolwiek wystarczy zastosowanie tylko jednego urządzenia na oś. Urządzenia te funkcjonują w ten sam sposób jak rozważono w przypadku osi 502, 503, które obracają się zarówno osiowo jak i wokół skrzyni przekładniowej 501 jak pokazano. W przypadku gdy obrót wokół skrzyni przekładniowej 501 nie jest znaczący, może być korzystne zamontowanie urządzeń równoważących 508, 509 na kołach 504, 505, zamiast na osiach 502, 503, jak pokazano na fig. 16.

Na fig. 17 pokazano wał korbowy 600, mający czop korbowy 605, do którego jest przyłączony pręt tłokowy 601, który jest przyłączony do tłoka 602. Tłok 602 może być stosowany przykładowo w kompresorze. Do wału korbowego 600 jak pokazano, są przyłączone dwa urządzenia równoważące 603, 604. Działanie każdego z nich jest podobne do działania opisanego powyżej i służą one do usuwania w sposób ciągły niewyważenia układu, jak wyjaśniono powyżej.

Na fig. 18 pokazano sześć obwodowych i współśrodkowych bieżni, zastosowanych w urządzeniu równoważącym 700. W trzech zewnętrznych bieżniach 701, 702, 703 obciążniki 704 mają średnice identyczne. W wewnętrznych bieżniach 710, 711, 712 kulki 713 w bieżni 710 mają identyczną wielkość, zaś kulki 714 w bieżni 711 mają identyczną wielkość i kulki 715 w bieżni 712 mają identyczną wielkość, przy czym wymiary kulek 713, 714, 715 maleją w miarę zbliżania do osi 716.

Na fig. 19A i 19B pokazano następne rozwiązanie wynalazku, w którym zastosowano obwodową belkę w kształcie I oraz ruchomy obciążnik oznaczony ogólnie 800. Belka 801 w kształcie I jest zamontowana wokół obwodu członu 802, który obraca się wokół osi 803 przez przyspawanie lub przez przyłączenie, przykładowo, zaś na belce 801 w kształcie I jest zamontowany zbiór ruchomych obciążników 804, które są ruchome względem niej. To rozwiązanie wynalazku ma tę zaletę, że jego wytworzenie nie jest kosztowne i może być korzystne w takich zastosowaniach, w których nie występuje duże tarcie pomiędzy zbiorem obciążników 804 i belką 801 w kształcie I, na przykład gdy urządzenie 800 jest zanurzone w cieczy.

Na fig. 20 pokazano urządzenie 900, mające liczne bieżnie 901 z ruchomymi obciążnikami 902, zamontowanymi wokół członu o odległościach wzrastających od osi obrotu 903. Jakkolwiek pokazano obciążniki 902 o wzrastającej wielkości w miarę zwiększania odległości obciążników 902 od osi 903, to jednak wielkości te mogą pozostawać stałe, lub też wielkość ta może maleć w miarę wzrostu odległości do osi 903.

Na fig. 21 pokazano następne rozwiązanie wynalazku. W tym rozwiązaniu, zastosowano liczne obciążniki lub kulki oznaczone ogólnie 1000, umieszczone w bieżni 1001, przy czym zwykle obciążniki 1000 mają swobodę ruchu. Wokół obwodu urządzenia równoważącego oznaczonego ogólnie 1003 jest zamontowany okrągły krążek 1002, przy czym ten krążek 1002 jest ruchomy osiowo jak wskazano strzałkami w wyniku oddziaływania dwudrogowej cewki 1004. Krążek 1002 jest przyłączony roboczo do płytki 1010 kołkami 1011, umieszczonymi wokół jego obwodu.

Cewka 1004 jest podłączona do tachometru (nie pokazanego), który zlicza obroty na minutę urządzenie równoważącego 1003. Gdy odczyt tachometru osiągnie pewną wstępnie

187 063 określoną wartość, to zapoczątkowuje on ruch płytki 1010 przez pobudzenie cewki 1004. Gdy cewka 1004 przesuwa się w lewo jak pokazano na fig. 21, spowoduje ona zablokowanie obciążników lub kulek 1000 w ich położeniu. Następnie, gdy tachometr osiągnie drugą wartość, wówczas spowoduje on ruch cewki 1004 w prawo, co spowoduje odsunięcie płytki 1002 i uwolnienie kulek lub obciążników 1000. Taka konfiguracja może być przydatna w przypadku, gdy pożądane jest usunięcie niewyważenia w określonym zakresie prędkości, a następnie zablokowanie kulek 1000 na miejscu po tym, gdy przyjmą one końcowe położenie wyrównoważenia dla usunięcia jakiegokolwiek niewyważenia, występującego przy uwolnionych obciążnikach 1000.

Na fig. 22 pokazano rozwiązanie, w którym obciążniki lub kulki 1100 są przytrzymywane lub „blokowane” w położeniu za pomocą siły wywieranej pomiędzy kulkami 1100 a materiałem 1101, korzystnie gumą, która jest umieszczona wewnątrz rowka 1103. Jeden bok gumowego materiału 1101 przytrzymującego kulkę jest zamontowany w ruchomym, połowicznie rowkowanym kołnierzu 1110. Kołnierz 1110 ma liczne, zamontowane na sprężynach kołki 1111, które odchylają kołnierz 1110 do kontaktu z kulkami sterującymi 1112 zamontowanymi w odstępach wokół obwodu urządzenia równoważącego 1113. Każda z kulek sterujących 1112 jest odchylona dla ruchu do wewnątrz za pomocą sprężyn 1114.

W trakcie pracy, gdy urządzenie równoważące 1113 rozpoczyna obrót, obciążniki równoważące 1100 są bezpiecznie przytrzymywane w położeniu za pomocą kołnierza 1110 i płyty czołowej 1120, aż zostanie osiągnięta wstępnie określona prędkość obrotowa. Następnie, siła odśrodkowa usiłująca przesunąć kulki sterujące 1112 na zewnątrz wbrew oddziaływaniu siły sprężyn 1114, umożliwi ruch kulek 1112 na zewnątrz względem osi obrotu 1121, aż kołnierze 1110 nie zostaną ograniczone przez kontakt z kulkami 1112. Kołnierze 1110 przesuną się ku sobie, powodując tym samym uwolnienie kulek równoważących 1110 i umożliwią im swobodny ruch do położenia, w którym zostaje zasadniczo zredukowane lub usunięte jakiekolwiek niewyważenie. Gdy następnie obniża się prędkość obrotowa urządzenia, kulki 1112 będą popychane do wewnątrz za pomocą sprężyn 1114, kołnierze 1110 przesuną się na zewnątrz dla przytrzymania kulek równoważących 1100, które następnie będą utrzymywane w położeniu, aż ponownie zostanie zasadniczo osiągnięta wstępnie określona obrotowa prędkość kątowa.

Na fig. 23 pokazano urządzenie równoważące 1200, które obraca się wokół osi 1201. Urządzenie 1200 posiada trzy rowki lub bieżnie 1202, 1203, 1204. Liczne kulki równoważące 1210 są swobodnie ruchome w rowku 1202, zaś drugi zestaw kulek równoważących 1211 jest zablokowany w położeniu pokazanym w rowku 1203 za pomocą podkładki ciernej 1212, zamontowanej w rowku 1203, i ruchomego osiowo kołnierza 1213. Podobnie, rozmieszczono w odstępach wokół obwodu rowka 1204 liczne kulki sterujące 1214 pomiędzy zewnętrzną powierzchnią 1220 urządzenia równoważącego 1200 a wewnętrzną klinowo ukształtowaną powierzchnią ruchomego kołnierza 1213. Płaska sprężyna 1221 przyłączona do śruby 1222 utrzymuje siłę oddziaływującą na kołnierz 1213, powodującą odchylanie kołnierza 1213 w lewo jak pokazano na fig. 23.

W trakcie pracy, podczas początkowego obrotu urządzenia równoważącego 1200, równoważące kulki 1210 swobodnie poruszają się wewnątrz rowka 1202 i dochodzą do położenia powodującego usunięcie jakiegokolwiek istniejącego niewyważenia. Jednakże przy wstępnie określonej prędkości kątowej, sterujące kulki 1214 mają tendencję do poruszania się na zewnątrz z siłą wystarczającą do przesunięcia kołnierza 1213 w prawo wbrew oddziaływaniu siły płaskiej sprężyny 1221. Gdy kołnierz 1213 przesuwa się w prawo, kulki 1211 zostają uwolnione i ponownie szybko przyjmą konfigurację, która będzie usuwała jakiekolwiek niewyważenie występujące w urządzeniu. Gdy obrotowa prędkość urządzenia równoważącego 1200 maleje, wówczas kołnierz 1213 będzie przechwytywał kulki 1211 w położeniu, które będzie utrzymywane dopóki obrotowa prędkość urządzenia ponownie nie będzie wystarczająca dla przemieszczenia kulek sterujących 1214 na zewnątrz w stronę klinowo ukształtowanej powierzchni 1223 ruchomego kołnierza 1213.

W rozwiązaniu pokazanym na fig. 23 rozważa się również, że jeżeli byłoby pożądane utrzymanie równoważących kulek 1211 w bieżni 1203 w położeniu zablokowanym we wszystkich warunkach obrotowych, to wystarczy zwykłe zaciśnięcie śruby 1224, które spo14

187 063 woduje usunięcie jakiegokolwiek osiowego ruchu kołnierza 1213 do momentu, w którym operator zapragnie zmiany i ręcznie poluźni śrubę 1224.

Na fig. 24 przedstawiono dwie reprezentatywne konfiguracje bieżni. Pierwsza bieżnia 1312 jest okrągła jak przedstawiono. W pierwszej bieżni 1312 umieszczono liczne obciążniki 1313. W obrębie pierwszej bieżni 1312 umieszczono również płyn 1314.

Druga bieżnia 1320 ma konfigurację kwadratową z kulkami 1321 umieszczonymi wewnątrz bieżni 1320. W obrębie drugiej bieżni 1320 jest również umieszczony płyn 1322.

Przy pozostałych czynnikach jednakowych, siły poprzeczne wywierane na kulki 1313 będą większe niż siły poprzeczne wywierane na kulki 1321 poprzez płyn 1322 w bieżni 1320 ze względu na mniejszą średnią odległość pomiędzy kulkami i wewnętrzną ścianą bieżni. Tak więc, ruch kulek 1321, 1313 może być przestawiany, przykładowo przez umieszczanie płynu mającego tę samą lepkość w dwóch bieżniach mających odmienne konfiguracje. Powoduje to ten sam efekt co stosowanie płynów o rozmaitych lepkościach w bieżniach mających tę samą konfigurację.

Jakkolwiek kulki lub obciążniki w bieżniach mają rozmaite wielkości i ciężary, to jednak gęstości materiałów mogą się różnić tak, że przykładowo kulki lub obciążniki jednej bieżni mogą mieć tę samą wielkość co kulki lub obciążniki drugiej bieżni, jakkolwiek ciężary ich są odmienne ze względu na zastosowanie dwóch odmiennych materiałów. Podobnie, obciążniki mogą mieć odpowiednie wielkości w odpowiednich bieżniach, lecz mogą mieć te same ciężary, również ze względu na gęstości stosowanych materiałów.

W niektórych okolicznościach można zastosować korzystnie człon mający przynajmniej trzy tory o tej samej szerokości, zaś wszystkie kulki lub obciążniki o tym samym rozmiarze. Tory te korzystnie powinny być współśrodkowe i powinny mieć tą samą postać, przykładowo jak w rozwiązaniu pokazanym na fig. 18, jednakże z usuniętymi trzema wewnętrznymi bieżniami lub torami.

Jakkolwiek obecnie proponuje się, aby urządzenie równoważące według wynalazku było wykonane z materiału metalicznego, to jednak uwzględnia się możliwość zastosowania innych materiałów, takich jak materiały kompozytowe i tworzywa sztuczne lub podobne, w zależności od warunków roboczych, w których dane urządzenie równoważące ma pracować.

Jakkolwiek opisano konkretne rozwiązania wynalazku, to jednak rozwiązania te mają być traktowane jedynie jako ilustracja wynalazku a nie jako ograniczenie jego zakresu, określonego w załączonych zastrzeżeniach.

187 063

FIG. 4

187 063

65 52

FIG. 5

6/ 55 54 70 7!

7X5s/77®⁴⁵ “ I .

62 55

FIG. 6

76~>

187 063

CÓ

FIG. 7

187 063

FIG. 8B

187 063

FIG. 10

187 063

FIG. II

FIG. 12

187 063

205

FIG. 13

FIG. 14

187 063

FIG. I5C

187 063

504

FIG. 17

187 063

FIG. 18

187 063

FIG. I9A

FIG. I9B

187 063

FIG. 20

1000

FIG. 21

187 063

1113 no3 nor

H20 mo'

HOO HO! H02 W4

HU ΠΙ2 ^1121

FIG. 22

187 063

FIG. 23

187 063

1313

1321

FIG. 24

187 063

FIG. 2

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims (9)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do usuwania niewyważenia w członie obrotowym, zawierające pierścieniowe tory, umieszczone współśrodkowo wokół osi obrotu obrotowego członu oraz ruchome obciążniki, umieszczone w pierścieniowych torach, zaopatrzone w cztery tory, przy czym czwarty tor jest umieszczony promieniowo wewnętrznie względem pierwszego, drugiego i trzeciego toru i umieszczony współśrodkowo względem pierwszego, drugiego i trzeciego toru, oraz grupę ruchomych licznych czwartych obciążników, umieszczonych w czwartym torze, przy czym zewnętrzna średnica obciążników w każdym z pierwszego, drugiego i trzeciego toru jest zasadniczo jednakowa, znamienne tym, że jest zaopatrzone w piąty tor (711), umieszczony promieniowo wewnętrznie względem czwartego toru (710) i szósty tor (712), umieszczony promieniowo wewnętrznie względem piątego toru (711), piątą grupę ruchomych obciążników (714), umieszczonych w piątym torze (711) oraz szóstą grupę licznych ruchomych obciążników (715), umieszczonych w szóstym torze (712).
2. 2. Urządzenie do usuwania niewyważenia w członie obrotowym, zawierające pierścieniowe tory, umieszczone współśrodkowo wokół osi obrotu obrotowego członu oraz ruchome obciążniki, umieszczone w pierścieniowych torach, zaopatrzone w człon prowadzący, umieszczony obwodowo wokół członu obrotowego, oraz zbiór ruchomych licznych obciążników, z których każdy jest zaopatrzony w rowek, w którym jest ulokowany człon prowadzący, znamienne tym, że człon prowadzący (801) ma kształt belki o przekroju w kształcie litery I, a przekrój rowka w obciążnikach zbioru obciążników (804) ma kształt litery T.
3. 3. Urządzenie do usuwania niewyważenia w członie obrotowym, zawierające pierścieniowe tory, umieszczone współśrodkowo wokół osi obrotu obrotowego członu oraz ruchome obciążniki, umieszczone w pierścieniowych torach, znamienne tym, że pierwszy tor (901) jest umieszczony współosiowo względem osi obrotu (903) obrotowego członu i promieniowo zewnętrznie względem osi obrotu (903) obrotowego członu tak, że wewnętrzna obwodowa powierzchnia ścienna i zewnętrzna obwodowa powierzchnia ścienna pierwszego toru (901) są ustawione w odstępie promieniowo zewnętrznie od osi obrotu obrotowego członu, przy czym drugi tor (901) jest umieszczony współosiowo względem osi obrotu (903) obrotowego członu i jest umieszczony promieniowo zewnętrznie względem pierwszego toru (901) tak, że wewnętrzna obwodowa powierzchnia ścienna i zewnętrzna obwodowa powierzchnia ścienna drugiego toru (901) są ustawione w odstępie promieniowo zewnętrznie od wewnętrznej obwodowej powierzchni ściennej i odpowiednio zewnętrznej obwodowej powierzchni ściennej pierwszego toru (901), zaś drugi tor jest przemieszczony osiowo w pierwszym kierunku względem pierwszego toru, a trzeci tor (901) jest umieszczony współosiowo względem osi obrotu (903) obrotowego członu i jest umieszczony promieniowo zewnętrznie względem pierwszego i drugiego toru tak, że wewnętrzna obwodowa powierzchnia ścienna i zewnętrzna obwodowa powierzchnia ścienna trzeciego toru (901) są ustawione w odstępie promieniowo zewnętrznie względem wewnętrznej obwodowej powierzchni ściennej i odpowiednio zewnętrznej obwodowej powierzchni ściennej drugiego toru (901), a ponadto trzeci tor jest przemieszczony osiowo w pierwszym kierunku względem drugiego toru.
4. 4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że jest zaopatrzone w czwarty tor (901), umieszczony współśrodkowo względem osi obrotu obrotowego członu, przy czym czwarty tor jest umieszczony promieniowo zewnętrznie względem trzeciego toru tak, że wewnętrzna obwodowa powierzchnia ścienna i zewnętrzna obwodowa powierzchnia ścienna czwartego toru (901) są ustawione w odstępie promieniowo zewnętrznie od wewnętrznej obwodowej powierzchni ściennej i odpowiednio zewnętrznej obwodowej powierzchni ściennej trzeciego toru (901), zaś czwarty tor jest przemieszczony osiowo względem pierwszego, drugiego i trzeciego toru oraz zawiera grupę licznych czwartych ruchomych obciążników.

   187 063
5. 5. Urządzenie do usuwania niewyważenia w członie obrotowym, zawierające pierścieniowe tory, umieszczone współśrodkowo wokół osi obrotu obrotowego członu oraz ruchome obciążniki, umieszczone w pierścieniowych torach, znamienne tym, że bieżnia pierwszego toru (1312) ma przekrój poprzeczny w kształcie okręgu, a bieżnia drugiego toru (1320) ma przekrój poprzeczny w kształcie prostokąta.
6. 6. Sposób usuwania niewyważenia w członie obrotowym, za pomocą ruchomych obciążników, umieszczonych w pierścieniowych torach, umieszczonych współśrodkowo wokół osi obrotu obrotowego członu, w którym w pierwszym pierścieniowym torze obrotowym względem pierwszej osi obrotu umieszcza się pierwszy zbiór ruchomych obciążników, w którym ustala się położenie pierwszego zbioru obciążników w pierwszej pozycji dla założonej, pierwszej prędkości kątowej, za pomocą ruchomych elementów ustalających i uwalnia się zbiór pierwszych obciążników z pierwszej pozycji przy założonej, drugiej prędkości kątowej, przy czym ruch elementów ustalających kontroluje się za pomocą elementów sterujących, znamienny tym, że umieszcza się, w drugim pierścieniowym i ciągłym torze (1103), umieszczonym współosiowo względem osi obrotu (1121) obrotowego członu, drugą grupę licznych obciążników (1100) oraz ruchomy drugi element ustalający (1110), przy czym ogranicza się ruch drugich obciążników w położeniu ustalającym i uwalnia w położeniu uwalniania za pomocą drugiego elementu ustalającego, przy czym przez ruch elementów sterujących do drugiego położenia powoduje się ruch drugiego elementu ustalającego do położenia uwalniania dla umożliwienia swobodnego ruchu drugich obciążników w obrębie drugiego toru, zaś przez ruch elementów sterujących do pełnego położenia powoduje się ruch drugiego elementu ustalającego do położenia ustalającego dla ograniczenia ruchu drugich obciążników.
7. 7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że pierwsza wstępnie określona prędkość kątowa jest mniejsza niż druga prędkość kątowa.
8. 8. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że jako elementy sterujące stosuje się zbiór kulek (1101,1214).
9. 9. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że jako element ustalający stosuje się kołnierz (1110) dociskany sprężyną.