RU2039957C1

RU2039957C1 - Device for balancing of rotating members of machine elements

Info

Publication number: RU2039957C1
Application number: RU93032052A
Authority: RU
Inventors: А.А. Груздев; А.В. Любимов; С.А. Хлызов; Ю.С. Казаченко; В.П. Никитин
Original assignee: Товарищество с ограниченной ответственностью "Атис"
Priority date: 1993-06-17
Filing date: 1993-06-17
Publication date: 1995-07-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: device uses unbalance transducers, photosensors, two switches, amplifier-shaper, standard-frequency generator, amplifier, calculator, converter, speed meter and synchronizer. The unbalance transducers and photosensors are connected to the first and second switches, respectively; the standard-frequency generator is connected to the first switch, synchronizer, multiplier and calculator. The speed meter is connected to the synchronizer, second switch and multiplier. The amplifier-shaper is connected to the first switch and converter which, in turn, is connected to the multiplier. The calculator, amplifier- shaper, converter and speed meter are connected through a common bus. EFFECT: facilitated procedure. 1 dwg

Description

Изобретение относится к автоматическому управлению процессами балансировки вращающихся элементов деталей машин и может быть использовано в машиностроительной и авиационной промышленностях. The invention relates to automatic control of balancing processes of rotating elements of machine parts and can be used in the engineering and aircraft industries.

Известно устройство для балансировки, содержащее резонансный датчик дисбаланса, фильтр, измеритель дисбаланса, коммутатор. Подстройка частоты вращения осуществляется с помощью перестройки статического генератора при визуальном контроле по строболампе. A device for balancing, containing a resonance imbalance sensor, a filter, an imbalance meter, a switch. Adjustment of the rotational speed is carried out by means of tuning the static generator during visual inspection by a strobe lamp.

Данное устройство, хотя и позволяет повысить точность измерений за счет исключения погрешности одного из блоков, но имеет невысокую производительность процесса балансировки. Это объясняется невозможностью включения данного устройства в процесс автоматизации, так как процесс балансировки контролируется визуально по строболампе. Кроме этого, данное устройство обладает довольно низкой точностью определения дисбаланса (процесс балансировки) в целом, так как имеется первоначально заложенная ошибка по углу, связанная с применением строболампы. This device, although it allows to increase the accuracy of measurements by eliminating the error of one of the blocks, but has a low performance of the balancing process. This is explained by the impossibility of including this device in the automation process, since the balancing process is visually controlled by a strobe lamp. In addition, this device has a rather low accuracy of determining the imbalance (balancing process) as a whole, since there is an initially incorporated error in the angle associated with the use of a strobe lamp.

Кроме этого, низкие функциональные возможности, связанные с работой устройства на фиксированных частотах, не позволяют перестраивать устройство в рабочем процессе балансировки, что сужает область применения. In addition, the low functionality associated with the operation of the device at fixed frequencies does not allow the device to be rebuilt in the balancing workflow, which narrows the scope.

Целью изобретения является повышение точности при измерении дисбаланса, повышение производительности процесса балансировки, расширение функциональных возможностей, повышение надежности. The aim of the invention is to improve the accuracy when measuring imbalance, improving the performance of the balancing process, expanding functionality, increasing reliability.

Это достигается применением специальных электронных схем съема и обработки сигналов с механической колебательной системы, калибровкой измерительного тракта, возможностью цифровой обработки аналоговых сигналов, использованием средств ВТ, наличием в устройстве обратных связей, что позволяет оперативно изменять программным путем алгоритмы обработки и осуществлять гибкую перестройку самой структуры устройства. This is achieved by using special electronic circuits for acquiring and processing signals from a mechanical oscillatory system, calibrating the measuring path, the possibility of digital processing of analog signals, using VT, the presence of feedbacks in the device, which allows you to quickly change the processing algorithms programmatically and perform flexible reconstruction of the device structure itself .

На чертеже представлена принципиальная схема устройства для балансировки. The drawing shows a schematic diagram of a device for balancing.

Коммутатор 1, на входы которого подаются сигналы с вибродатчиков 2, расположенных на балансировочном станке, связан с усилителем-формирователем 3 аналогового сигнала, выход которого связан с преобразователем 4. На выходе последнего установлен вычислитель 5 микро-ЭВМ, с которым шинно связаны усилитель-формирователь 3, измеритель 6 скорости, синхронизатор 7, преобразователь 4. The switch 1, to the inputs of which the signals from the vibration sensors 2 located on the balancing machine are connected, is connected to an amplifier-driver 3 of an analog signal, the output of which is connected to a converter 4. At the output of the latter, a microcomputer calculator 5 is installed, to which the amplifier-driver is bus-connected 3, speed meter 6, synchronizer 7, converter 4.

Выход измерителя скорости соединен с входом умножителя 9, выход которого соединен с 3 входом преобразователя и входом генератора 8, 1-й выход которого соединен со 2-м входом синхронизатора; 2-й выход генератора связан с аналоговым входом коммутатора 1. The output of the speed meter is connected to the input of the multiplier 9, the output of which is connected to the 3 input of the converter and the input of the generator 8, the first output of which is connected to the 2nd input of the synchronizer; The 2nd output of the generator is connected to the analog input of switch 1.

Выход синхронизатора 7 связан с 2-м входом измерителя скорости, на 3-й вход которого подается сигнал со 2-го коммутатора 10, входы которого связаны с фотодатчиками 11, размещенными на балансировочном станке. The output of the synchronizer 7 is connected to the 2nd input of the speed meter, to the 3rd input of which a signal is supplied from the 2nd switch 10, the inputs of which are connected to the photosensors 11 located on the balancing machine.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

На балансируемый элемент (ротор) наносят метку начала отсчета угла дисбалансов. Импульсный сигнал с фотодатчика 11 через коммутатор 10 поступает на измеритель 6 скорости, где преобразуется в цифровой код, соответствующий скорости вращения балансируемого ротора. Данный код (последовательность) одновременно поступает на умножитель 9 и вычислитель 5. On the balanced element (rotor), the reference mark of the imbalance angle is applied. The pulse signal from the photosensor 11 through the switch 10 is fed to a speed meter 6, where it is converted into a digital code corresponding to the speed of rotation of the balanced rotor. This code (sequence) is simultaneously fed to the multiplier 9 and the calculator 5.

Умножитель осуществляет временную дискретизацию измеренной скорости и формирует импульсы запуска для преобразователя 4, который формирует цифровой код из аналогового сигнала, поступающего с вибродатчика 2 через коммутатор 1 и усилитель-формирователь 3, осуществляющий предварительную фильтрацию сигнала по верхней и нижней частоте, которая необходима для расширения динамического диапазона усилителя-формирователя и дальнейшей цифровой обработки сигнала,
Сформированный цифровой код, соответствующий аналоговому сигналу, поступает в вычислитель 5. На основе этой информации (от измерителя скорости 6 и преобразователя 4) вычислитель производит перенастройку аналоговых блоков (усилителя-формирователя, преобразователя, измерителя скорости), находящихся на общей шине с ним, и рассчитывает текущие значения амплитуд и фаз (угловые положения) измерительных сигналов с вибродатчиков, используя метод гармонического анализа непериодических сигналов, вычисляет дисбалансы баланструемого ротора по динамическим уравнениям Эйлера и Даламбера с учетом их геометрических размеров и масс.The multiplier temporarily samples the measured speed and generates start pulses for the converter 4, which generates a digital code from the analog signal coming from the vibration sensor 2 through the switch 1 and the amplifier-driver 3, which performs preliminary filtering of the signal at the upper and lower frequencies, which is necessary to expand the dynamic range of the amplifier-driver and further digital signal processing,
The generated digital code corresponding to the analog signal is sent to the calculator 5. Based on this information (from the speed meter 6 and converter 4), the calculator reconfigures the analog blocks (amplifier-driver, converter, speed meter) located on the common bus with it, and calculates the current values of the amplitudes and phases (angular positions) of the measuring signals from the vibration sensors using the method of harmonic analysis of non-periodic signals, calculates the imbalances of the balanced rotor according to amicheskim Euler Alembert and with regard to their dimensions and weight.

Усилитель-формирователь 3 позволяет в зависимости от частоты и амплитуды входного сигнала аппаратно перестраивать внутреннюю структуру (как в частотном диапазоне, так и по коэффициенту усиления) по программе, заданной вычислителем. Это приводит к устранению субъективных факторов при настройке устройства. The amplifier-shaper 3 allows, depending on the frequency and amplitude of the input signal, to rebuild the internal structure in hardware (both in the frequency range and in the gain) according to the program specified by the calculator. This leads to the elimination of subjective factors when setting up the device.

Вычислитель 5 позволяет осуществлять связь между параметрами, характеризующими дисбаланс, и непосредственно дисбалансом элементов с учетом нелинейных характеристик параметров. Это позволяет использовать данное устройство для динамической и статической в динамическом режиме балансировок не только на балансировочных станках, но и для уравновешивания элементов в штатных корпусах на месте эксплуатации. The calculator 5 allows the relationship between the parameters characterizing the imbalance, and directly the imbalance of the elements taking into account the non-linear characteristics of the parameters. This allows you to use this device for dynamic and static in the dynamic mode of balancing not only on balancing machines, but also for balancing elements in standard buildings at the place of operation.

В предложенном алгоритме, реализованном в устройстве, применен широко известный из теории колебаний (например: Д.В. Хронин. Теория и расчет колебаний в двигателях летательных аппаратов. М. Машиностроение, 1970, с. 62) метод разложения прогибов балки по собственным формам колебаний применительно к разложению параметров, характеризующих дисбаланс, от самого дисбаланса. Это позволяет повысить точность вычисления дисбаланса за счет существенно меньшей зависимости форм разложения от величины дисбаланса, чем параметров дисбаланса от его величины. In the proposed algorithm implemented in the device, the widely used theory of oscillations is used (for example: D.V. Chronin. Theory and calculation of oscillations in aircraft engines. M. Mashinostroenie, 1970, p. 62). The method of expansion of beam deflections in eigenmodes in relation to the decomposition of the parameters characterizing the imbalance, from the imbalance itself. This makes it possible to increase the accuracy of calculating the imbalance due to the significantly lower dependence of the decomposition forms on the imbalance value than the imbalance parameters on its value.

Следует отметить новизну использования данного метода применительно к балансировочным станкам. It should be noted the novelty of using this method in relation to balancing machines.

Функциональные возможности расширяются также за счет возможности применения устройства в зарезонансных и дорезонансных системах балансировок, а также за счет возможности подключения к одному предложенному устройству нескольких балансируемых роторов. The functionality is also expanded due to the possibility of using the device in resonant and pre-resonant balancing systems, as well as due to the possibility of connecting several balanced rotors to one proposed device.

Таким образом, внедрение данного устройства в процесс балансировки позволяет увеличить производительность, расширить функциональные возможности, повысить надежность, при сведении субъективных факторов к минимуму. Thus, the introduction of this device into the balancing process allows you to increase productivity, expand functionality, increase reliability, while minimizing subjective factors.

Наличие стандартного интерфейса ИРПС в устройстве позволяет включать его в АСУТП. The presence of a standard IRPS interface in the device allows you to include it in the process control system.

Claims

DEVICE FOR BALANCING ROTATING ELEMENTS OF MACHINE PARTS, containing an imbalance sensor, a switch having two inputs, an amplifier-driver, the input of which is connected to the output of the switch, and a reference frequency generator, the output of which is connected to the first input of the switch, characterized in that it is equipped with at least at least one additional imbalance sensor, photosensors, multiplier, additional switch, calculator and having two inputs each with a converter, speed meter and synchronizer, generator The reference frequency inverter is made with two inputs and two outputs, the output of the amplifier-driver is connected to the first input of the converter, the output of which is connected to the computer, and the second input to the output of the multiplier, the output of the computer is connected to the first input of the synchronizer, the output of which is connected to the first input of the speed meter and the second input with the second output of the reference frequency generator, unbalance sensors are connected to the second input of the switch, photosensors are connected to the input of the additional switch, the output of which is connected to torym inlet speed detector, whose output is connected to the input of the multiplier, a first input of a reference frequency generator connected to the output of the multiplier and a second input to the calculator, the calculator, power-generator, the converter and the velocity meter connected to the common bus.