RU2045005C1

RU2045005C1 - Device for determining unbalance amplitude and phase

Info

Publication number: RU2045005C1
Authority: RU
Inventors: Олег Борисович Скворцов; Галина Михайловна Майорова
Original assignee: Олег Борисович Скворцов; Галина Михайловна Майорова
Priority date: 1992-03-16
Filing date: 1992-03-16
Publication date: 1995-09-27

Abstract

FIELD: determining unbalance and angular position of rotor mechanisms; development of resonance-tuned balancing devices. SUBSTANCE: use is only made of sensor detecting initial position of rotor and checking for both maximum and minimum vibration signal which enables making measurements in rotor mechanism having small run-out distance. EFFECT: enlarged functional capabilities. 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам определения величины и положения дисбаланса роторных механизмов и может быть использовано при разработке балансировочных станков резонансного типа. The invention relates to devices for determining the magnitude and position of the imbalance of rotor mechanisms and can be used in the development of balancing machines of a resonant type.

Известно устройство для определения амплитуды и фазы дисбаланса, содержащее последовательно соединенные датчик начала отсчета и первый формирователь импульсов, последовательно соединенный датчик вибрации и усилитель, последовательно соединенные регистр и цифровой индикатор, второй элемент памяти, элемент совпадения и формирователь импульса сброса [1]
Недостатком этого устройства является относительная сложность и низкая достоверность функционирования.A device for determining the amplitude and phase of the imbalance, containing a series-connected reference sensor and a first pulse shaper, a series-connected vibration sensor and an amplifier, series-connected register and digital indicator, a second memory element, a coincidence element and a reset pulse shaper [1]
The disadvantage of this device is the relative complexity and low reliability of operation.

Наиболее близким к изобретению является устройство для определения амплитуды и фазы дисбаланса, содержащее датчик вибрации, датчик отметок углового положения, датчик начального положения, первый и второй аналоговые компараторы, первый и второй формирователи, элемент совпадения, формирователь импульса сброса, первый и второй элементы цифровой индикации, элемент индикации знака, аналоговый инвертор, цифроаналоговый преобразователь, двоичный счетчик и два десятичных счетчика, информационные входы первого элемента цифровой индикации соединены с выходами регистра памяти, информационные входы которого соединены с выходами первого десятичного счетчика, тактовый вход регистра памяти соединен с выходом аналогового компаратора, который выполнен в виде двух компараторов, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом аналогового компаратора, выход датчика вибрации соединен через первый формирователь с первым входом аналогового компаратора, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом аналогового инвертора и выходом цифроаналогового преобразователя, который выполнен в виде умножающего цифроаналогового преобразователя, аналоговый вход которого соединен c выходом источника опорного напряжения, а цифровые входы цифроаналогового преобразователя соединены с выходами двоичного счетчика, счетный вход которого соединен c выходом элемента совпадения, который соединен со счетным входом второго десятичного счетчика, первый вход элемента совпадения соединен с выходом генератора тактовых импульсов, выход датчика начального положения соединен с входом второго формирователя, а входы сброса двоичного счетчика и десятичного счетчика объединены, дополнительный выход аналогового компаратора соединен D входом D-триггера, выход которого соединен c входом элемента индикации знака [2]
Недостатком этого устройства является ограниченность функциональных возможностей.Closest to the invention is a device for determining the amplitude and phase of an imbalance, comprising a vibration sensor, a sensor for elevation marks, an initial position sensor, first and second analog comparators, first and second shapers, a matching element, a reset pulse shaper, first and second digital indication elements , sign indication element, analog inverter, digital-to-analog converter, binary counter and two decimal counters, information inputs of the first digital indication element with are single with the outputs of the memory register, the information inputs of which are connected to the outputs of the first decimal counter, the clock input of the memory register is connected to the output of the analog comparator, which is made in the form of two comparators, the outputs of which are connected to the inputs of the OR element, the output of which is the output of the analog comparator, sensor output vibration is connected through the first driver to the first input of the analog comparator, the second and third inputs of which are connected respectively to the output of the analog inverter and the output digital-to-analog converter, which is made in the form of a multiplying digital-to-analog converter, whose analog input is connected to the output of the reference voltage source, and the digital inputs of the digital-to-analog converter are connected to the outputs of the binary counter, the counting input of which is connected to the output of the match element, which is connected to the counting input of the second decimal counter, the first input of the coincidence element is connected to the output of the clock generator, the output of the initial position sensor is connected to the input of W shaper, and the reset inputs of the binary counter and decimal counter are combined, the additional output of the analog comparator is connected to the D input of the D-trigger, the output of which is connected to the input of the sign indication element [2]
The disadvantage of this device is the limited functionality.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей. The technical result of the invention is the expansion of functionality.

Для этого в устройство для определения амплитуды и фазы дисбаланса, содержащее датчик вибрации, датчик меток углового положения, датчик начального положения, первый и второй аналоговые компоненты, первый и второй формирователи, элемент совпадения, формирователь импульса сброса, первый и второй элементы цифровой индикации, D-триггер, элемент индикации знака, аналоговый инвертор, цифроаналоговый преобразователь, двоичный счетчик и два десятичных счетчика, информационные входы первого элемента цифровой индикации соединены с выходами регистра памяти, информационные входы которого соединены с выходами первого десятичного счетчика, тактовый вход регистра памяти соединен с выходом аналогового компаратора, который выполнен в виде двух компараторов, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом аналогового компаратора, выход датчика вибрации соединен через первый формирователь с первым входом аналогового компаратора, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом аналогового инвертора и выходом цифроаналогового преобразователя, который выполнен в виде умножающего цифроаналогового преобразователя, аналоговый вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, цифровые входы цифроаналогового преобразователя соединены с выходами двоичного счетчика, счетный вход которого соединен с выходом элемента совпадения, который соединен со счетным входом второго десятичного счетчика, первый вход элемента совпадения соединен с выходом генератора тактовых импульсов, выход датчика начального положения соединен с входом второго формирователя, а входы сброса двоичного счетчика и десятичного счетчика объединены, дополнительный выход аналогового компаратора соединен D входом D-триггера, выход которого соединен с входом элемента индикации знака, введены дополнительный двоичный счетчик, дополнительный десятичный счетчик, дополнительный регистр и дополнительный индикатор, вход которого соединен с выходом дополнительного регистра, информационные входы которого соединены с выходами дополнительного десятичного счетчика, тактовый вход которого соединен с выходом третьего формирователя, выход генератора тактовых импульсов соединен с входом дополнительного двоичного счетчика, выход которого соединен с прямым динамическим тактовым входом дополнительного регистра и с инверсным динамическим входом сброса десятичного счетчика, выход переноса которого соединен через коммутирующий элемент с входом внешнего запуска формирователя импульса сброса, тактовый вход D-триггера соединен с выходом второго аналогового компаратора, четвертый вход которого соединен с выходом первого формирователя, вход аналогового инвертора соединен с выходом цифроаналогового преобразователя. To do this, in a device for determining the amplitude and phase of the imbalance, containing a vibration sensor, an angle mark sensor, an initial position sensor, first and second analog components, first and second shapers, a matching element, a reset pulse shaper, the first and second digital display elements, D trigger, sign indication element, analog inverter, digital-to-analog converter, binary counter and two decimal counters, information inputs of the first digital indication element are connected to the outputs of reg a memory space whose information inputs are connected to the outputs of the first decimal counter, the clock input of the memory register is connected to the output of the analog comparator, which is made in the form of two comparators, the outputs of which are connected to the inputs of the OR element, the output of which is the output of the analog comparator, the output of the vibration sensor is connected through the first driver with the first input of the analog comparator, the second and third inputs of which are connected respectively to the output of the analog inverter and the output of the digital-analog pre the browser, which is made in the form of a multiplying digital-to-analog converter, the analog input of which is connected to the output of the reference voltage source, the digital inputs of the digital-to-analog converter are connected to the outputs of the binary counter, the counting input of which is connected to the output of the match element, which is connected to the counting input of the second decimal counter, the first input the coincidence element is connected to the output of the clock generator, the output of the initial position sensor is connected to the input of the second driver, and the binary counter and decimal counter reset moves are combined, the additional output of the analog comparator is connected by the D input of the D-trigger, the output of which is connected to the input of the sign indication element, an additional binary counter, an additional decimal counter, an additional register and an additional indicator are connected, the input of which is connected to the output of the additional register, the information inputs of which are connected to the outputs of the additional decimal counter, the clock input of which is connected to the output of the third form On the other hand, the output of the clock pulse generator is connected to the input of the additional binary counter, the output of which is connected to the direct dynamic clock input of the additional register and to the inverse dynamic reset input of the decimal counter, the transfer output of which is connected through the switching element to the external trigger input of the reset pulse generator, clock input D -trigger is connected to the output of the second analog comparator, the fourth input of which is connected to the output of the first driver, the input of the analog inverter with It is connected to the output of the digital-to-analog converter.

На чертеже показана структурная схема устройства для определения амплитуды и фазы дисбаланса. The drawing shows a structural diagram of a device for determining the amplitude and phase of the imbalance.

Устройство может использоваться в составе специального балансировочного станка или непосредственно на балансируемом агрегате. Датчики 1-3 вибрации начального и углового положения соответственно устанавливают на опоре ротора и в плоскостях расположения на роторе меток положения. Датчик 2 начального положения и метки начального положения могут быть выполнены оптическими, механическими или магнитными. The device can be used as part of a special balancing machine or directly on a balanced unit. Sensors 1-3 of the vibration of the initial and angular position, respectively, are installed on the support of the rotor and in the planes of location on the rotor of the position marks. The sensor 2 of the initial position and the labels of the initial position can be made optical, mechanical or magnetic.

Устройство для определения амплитуды и фазы дисбаланса содержит датчик 1 вибрации, датчик 2 начального положения, датчик 3 меток углового положения, первый 4 и второй 5 аналоговые компараторы, усилитель 6, формирователь 7, элемент 8 совпадения, формирователь 9 импульса сброса, первый 10 и второй 11 элементы цифровой индикации, D-триггер 12, элемент 13 индикации знака, аналоговый инвертор 14, цифроаналоговый преобразователь 15, двоичный счетчик 16 и два десятичных счетчика 17 и 18, информационные входы первого элемента 10 цифровой индикации соединены с выходами регистра 19 памяти, информационные входы которого соединены с выходами первого десятичного счетчика 17, тактовый вход регистра 19 памяти соединен с выходом аналогового компаратора, который выполнен в виде двух компараторов 4 и 5, выходы которых соединены с входами элемента 20 ИЛИ, выход которого является выходом аналогового компаратора, выход датчика 1 вибрации соединен через усилитель 6 с первым входом аналогового компаратора, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом аналогового инвертора 14 и выходом цифроаналогового преобразователя 15, а цифровые входы цифроаналогового преобразователя 15 соединены с выходами двоичного счетчика 16, счетный вход которого соединен с выходом элемента 8 совпадения, который соединен со счетным входом второго десятичного счетчика 18, первый вход элемента совпадения 8 соединен с выходом генератора 21 тактовых импульсов, выход датчика 2 начального положения соединен с входом второго формирователя 7, а входы сброса двоичного счетчика 16 и десятичного счетчика 18 объединены, дополнительный выход аналогового компаратора соединен с D входом D-триггера 12, выход которого соединен с входом элемента 13 индикации знака. Устройство также содержит дополнительный двоичный счетчик 22, дополнительный десятичный счетчик 23, дополнительный регистр 24 и дополнительный индикатор 25, вход которого соединен с выходом дополнительного регистра 24, информационные входы которого соединены с выходами дополнительного десятичного счетчика 23, тактовый вход которого соединен с тактовым входом десятичного счетчика 17, выход генератора 21 тактовых импульсов соединен с входом дополнительного двоичного счетчика 22, выход которого соединен с прямым динамическим тактовым входом дополнительного регистра 24 и с инверсным динамическим входом сброса десятичного счетчика 23, выход переноса которого соединен через коммутирующий элемент 26 с входом внешнего запуска формирователя импульса сброса, тактовый вход D-триггера соединен с выходом аналогового компаратора, четвертый вход которого соединен с выходом первого формирователя 6, вход аналогового инвертора 14 соединен с выходом цифроаналогового преобразователя 15. The device for determining the amplitude and phase of the imbalance contains a vibration sensor 1, a sensor 2 for the initial position, a sensor 3 marks the angular position, the first 4 and second 5 analog comparators, amplifier 6, driver 7, element 8 matches, driver 9 reset pulse, the first 10 and second 11 digital indication elements, D-trigger 12, sign indication element 13, analog inverter 14, digital-to-analog converter 15, binary counter 16 and two decimal counters 17 and 18, information inputs of the first digital indication element 10 are connected to the output the odes of the memory register 19, the information inputs of which are connected to the outputs of the first decimal counter 17, the clock input of the memory register 19 is connected to the output of the analog comparator, which is made in the form of two comparators 4 and 5, the outputs of which are connected to the inputs of the OR element 20, the output of which is the output analog comparator, the output of the vibration sensor 1 is connected through an amplifier 6 to the first input of the analog comparator, the second and third inputs of which are connected respectively to the output of the analog inverter 14 and the digital output the burn converter 15, and the digital inputs of the digital-to-analog converter 15 are connected to the outputs of the binary counter 16, the counting input of which is connected to the output of the match element 8, which is connected to the counting input of the second decimal counter 18, the first input of the match element 8 is connected to the output of the clock generator 21, the output of the sensor 2 of the initial position is connected to the input of the second shaper 7, and the reset inputs of the binary counter 16 and decimal counter 18 are combined, the additional output of the analog comparator is Inonii a D input of D-flip-flop 12, whose output is connected to the input 13 of the sign display element. The device also contains an additional binary counter 22, an additional decimal counter 23, an additional register 24 and an additional indicator 25, the input of which is connected to the output of the additional register 24, the information inputs of which are connected to the outputs of the additional decimal counter 23, the clock input of which is connected to the clock input of the decimal counter 17, the output of the clock generator 21 is connected to the input of an additional binary counter 22, the output of which is connected to a direct dynamic clock input for additional register 24 and with an inverse dynamic reset input of the decimal counter 23, the transfer output of which is connected via a switching element 26 to the input of the external trigger of the reset pulse generator, the clock input of the D-trigger is connected to the output of the analog comparator, the fourth input of which is connected to the output of the first generator 6, the input of the analog inverter 14 is connected to the output of the digital-to-analog converter 15.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Перед началом работы формирователь 9 обеспечивает формирование одиночного импульса на своем выходе, который сбрасывает счетчики 16 и 18 в нулевое состояние. По сигналам с датчика 3 запускается формирователь 27, выходные импульсы которого подсчитываются счетчиком 23. Период, в течение которого определяется оценка числа оборотов, задается сигналом с выхода счетчика 22, который считает тактовые импульсы от генератора 21. Таким образом, код в счетчике 23, пропорциональный оборотной частоте, записывается в регистр 24 и выводится на индикатор 25. При разгоне ротора до частоты, при которой на выходе переноса счетчика 23 формируется сигнал, свидетельствующий о достижении зарезонансного режима, обеспечивается сброс счетчиков 16 и 18, если включен коммутирующий элемент 26. Before starting work, the shaper 9 provides the formation of a single pulse at its output, which resets the counters 16 and 18 to the zero state. According to the signals from the sensor 3, the driver 27 is launched, the output pulses of which are counted by the counter 23. The period during which the estimate of the number of revolutions is determined is set by the signal from the output of the counter 22, which counts the clock pulses from the generator 21. Thus, the code in the counter 23 is proportional the reverse frequency, is recorded in the register 24 and displayed on the indicator 25. When the rotor is accelerated to a frequency at which a signal is generated at the transfer output of the counter 23, which indicates the achievement of the resonance mode, it is provided I reset counters 16 and 18 if switching element 26 is on.

Таким образом, устройство при разгоне до достаточной скорости переходит в режим сброса и можно переходить к процессу измерения в режиме выбега, при котором исключено влияние двигателя на ротор. Thus, when accelerating to a sufficient speed, the device switches to the reset mode and you can proceed to the measurement process in the coast mode, in which the influence of the motor on the rotor is excluded.

В режиме измерения устройство работает следующим образом. In measurement mode, the device operates as follows.

Датчик 1 вибрации устанавливается на опоре роторного механизма и при наличии дисбаланса фиксирует вибрацию опоры, связанную с дисбалансом. Вибрационный сигнал поступает на входы компараторов 4 и 5. Если этот сигнал превышает сигнал с выхода цифроаналогового преобразователя 15, поданный на вход компаратора 5, с последнего поступает разрешающий сигнал на элемент 8 совпадения и импульсы от генератора 21 проходят на счетчики 16 и 18, которые формируют оценку максимума дисбаланса. Код в двоичном счетчике 16 увеличивается и обеспечивает увеличение выходного сигнала цифроаналогового преобразователя 15. The vibration sensor 1 is mounted on the support of the rotor mechanism and, in the presence of an imbalance, detects the vibration of the support associated with the imbalance. The vibration signal is fed to the inputs of the comparators 4 and 5. If this signal exceeds the signal from the output of the digital-to-analog converter 15, applied to the input of the comparator 5, the last signal is the enable signal to the coincidence element 8 and the pulses from the generator 21 pass to the counters 16 and 18, which form Estimation of maximum unbalance. The code in the binary counter 16 is increased and provides an increase in the output signal of the digital-to-analog Converter 15.

Датчик оборотной частоты формирует при прохождении метки сигнал, из которого формирователем 7 формируется импульс малой длительности, устанавливающий счетчик 17 в нулевое состояние. Этот счетчик подсчитывает импульсы от датчика 3 меток. Таким образом, код в счетчике 17, записываемый в регистр 19 в момент перехода через максимум вибрационного сигнала, характеризует фазу вибрационного сигнала. Код фазы поступает на индикатор 10. Поскольку компараторы 4 и 5 обеспечивают выделение максимума модуля вибрационного сигнала, знак фазы фиксируется в триггере 12 и выводится на индикатор 13. The transverse frequency sensor generates a signal when the label passes, from which the shaper 7 generates a pulse of short duration, which sets the counter 17 to zero. This counter counts pulses from a 3-tag sensor. Thus, the code in the counter 17, recorded in the register 19 at the time of transition through the maximum vibration signal, characterizes the phase of the vibration signal. The phase code goes to indicator 10. Since the comparators 4 and 5 provide the allocation of the maximum module of the vibration signal, the phase sign is fixed in the trigger 12 and displayed on the indicator 13.

В целом устройство обеспечивает работу при разгоне ротора в режиме контроля числа оборотов, а затем после достижения заданного числа оборотов (зарезонансный режим) переключение в режим выбега с автоматическим переключением в режим измерения фазы. В режиме выбега производится прохождение через резонанс с фиксацией в момент резонанса величин амплитуды и фазы дисбаланса. In general, the device provides operation during acceleration of the rotor in the speed control mode, and then after reaching a predetermined speed (resonance mode), it switches to coast mode with automatic switching to phase measurement mode. In the coasting mode, it passes through the resonance with fixing at the moment of resonance the magnitude of the amplitude and phase of the unbalance.

Предлагаемое устройство обеспечивает построение системы контроля резонансного типа, поскольку при разгоне или на выбеге роторного механизма на индикаторах будут зафиксированы оценки амплитуды и фазы дисбаланса в момент резонанса. Это обеспечивает высокую чувствительность и точность измерения. The proposed device provides the construction of a resonance type monitoring system, since during acceleration or coasting of the rotor mechanism, indicators will record estimates of the amplitude and phase of the unbalance at the time of resonance. This provides high sensitivity and measurement accuracy.

Claims

A DEVICE FOR DETERMINING THE AMPLITUDE AND THE IMBALANCE PHASE, comprising in series a vibration sensor, an amplifier and a first analog comparator, a sign indicating element, a serially connected angle mark sensor, a first pulse shaper, a first decimal counter, a memory register and a phase indication element, serially connected an initial sensor position and the second driver, the output of which is connected to the reset input of the first decimal counter, connected in series to the clock , coincidence element, first binary counter and digital-to-analog converter, series-connected reset pulse generator, second decimal counter and amplitude indication element, analog inverter and second analog comparator, output of coincidence element connected to the second input of the second decimal counter, and output of the reset pulse generator to the second the input of the first counter primary, characterized in that it is equipped with a second binary counter connected in series, the input of which is connected to the output a clock generator, a third decimal counter, a register and a speed indication element, an OR element, inputs connected to the outputs of the analog comparators, a key and a D-trigger, the output of which is connected to the sign indication element, the transfer output of the third decimal counter is connected via a key to the reset pulse generator , the output of the second decimal counter is connected to an additional input of the register, the output of the third decimal counter is connected to the counting input of the first decimal counter, the output of the OR element is connected to the C-input of the D-flip-flop, the control input of the memory register and to the second input of the matching element, the output of the digital-to-analog converter is connected to the inverse input of the first analog comparator and through an inverter with the direct input of the second analog comparator, connected to the output from the D-input of the D-flip-flop, and the output of the amplifier is connected to the inverse input of the second analog comparator.