RU2052778C1 - Способ балансировки зубчатых и роторных механизмов - Google Patents
Способ балансировки зубчатых и роторных механизмов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2052778C1 RU2052778C1 SU5036978A RU2052778C1 RU 2052778 C1 RU2052778 C1 RU 2052778C1 SU 5036978 A SU5036978 A SU 5036978A RU 2052778 C1 RU2052778 C1 RU 2052778C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- precession
- determined
- trajectory
- axis
- pitch
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Testing Of Balance (AREA)
Abstract
Использование: машиностроение, балансировочная техника, уравновешивание зубчатых механизмов и роторных механизмов, содержащих облопаченные диски. Сущность изобретения: определяют траектории движения цапф каждого из валов с установленными на них зубчатыми колесами или облопаченными дисками с помощью датчика опорного сигнала и двух преобразователей перемещений, оси чувствительности которых ориентируют во взаимно перпендикулярных направлениях. Определяют по параметрам траектории неуравновешенные силы от дисбаланса и накопленную погрешность шага зацепления или шага лопаток и угла между этими силами, по которым определяют корректирующие массы. Определяют направление прецессии оси каждой цапфы, а уравновешивание зубчатых колес и облопаченных дисков производят до возникновения обратной прецессии. 2 з. п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к балансировочной технике и может быть использовано при балансировке зубчатых и роторных механизмов в сборе.
Известен способ балансировки зубчатых механизмов, заключающийся в том, что балансируют каждое зубчатое колесо, установленное на соответствующем валу, определяют накопленную погрешность шага зацепления колес, осуществляют их сборку и корректировку масс с учетом накопленной погрешности шага зацепления [1]
К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного способа, относится то, что известный способ не позволяет балансировать зубчатые механизмы с достаточной точностью из-за сложности определения неуравновешенной силы от накопленной погрешности шага зацепления, зависящей от геометрических и динамических параметров зубчатого механизма, которые определят приближенно. Кроме того, способ не позволяет учесть технологический и эксплуатационный дисбалансы, проявляющиеся при работе зубчатого механизма.
К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного способа, относится то, что известный способ не позволяет балансировать зубчатые механизмы с достаточной точностью из-за сложности определения неуравновешенной силы от накопленной погрешности шага зацепления, зависящей от геометрических и динамических параметров зубчатого механизма, которые определят приближенно. Кроме того, способ не позволяет учесть технологический и эксплуатационный дисбалансы, проявляющиеся при работе зубчатого механизма.
Наиболее близким способом того же назначения к заявляемому объекту по совокупности признаков является способ балансировки зубчатых механизмов, заключающийся в том, что определяют траекторию движения цапф каждого из валов с установленными зубчатыми колесами с помощью датчика опорного сигнала и двух преобразователей перемещения, оси чувствительности которых ориентируют во взаимно перпендикулярных направлениях, по параметрам траектории рассчитывают неуравновешенные силы от дисбаланса и накопленной погрешности шага зацепления и угол между ними, по которым определяют корректирующие массы [2]
К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что в известном способе отсутствует дополнительный критерий уравновешенности, что может привести к увеличению количества пробных пусков и соответственно к увеличению времени балансировки.
К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что в известном способе отсутствует дополнительный критерий уравновешенности, что может привести к увеличению количества пробных пусков и соответственно к увеличению времени балансировки.
Цель изобретения заключается в осуществлении оперативной оценки степени уравновешенности зубчатых колес и облопаченных дисков при их балансировке в осуществлении оперативной оценки степени уравновешенности зубчатых колес и облопаченных дисков при их балансировке в рабочих опорах на рабочих режимах.
Цель достигается тем, что в известном способе балансировки зубчатых и роторных механизмов, заключающемся в том, что определяют траектории движения цапф каждого из валов с установленными зубчатыми колесами или облопаченными дисками с помощью датчика опорного сигнала и двух преобразователей перемещения, оси чувствительности которых ориентируют во взаимно перпендикулярных направлениях, по параметрам траектории определяют неуравновешенные силы от дисбаланса и накопленной погрешности шага зацепления или шага лопаток и угол между ними, по которым определяют корректирующие массы, дополнительно определяют направление процессии оси каждой цапфы, а уравновешение зубчатых колес и облопаченных дисков производят до возникновения обратной прецессии.
Направление прецессии оси каждой цапфы можно определить по фазовому углу между сигналами преобразователей перемещения.
Кроме того, направление процессии оси каждой цапфы можно определить визуально, для чего визуализируют траекторию движения каждой цапфы и определяют направление прецессии по движению точек траектории относительно соответствующей опорному сигналу метки на траектории.
Изложенная выше совокупность признаков обеспечивает достижение указанного технического результата, чем обуславливается причинно-следственная связь между признаками и техническим результатом и существенность признаков формулы изобретения.
Как правило, при балансировке роторов на месте установки дополнительным критерием уравновешенности является пониженная вибрация на корпусах подшипников или на опорах механизма.
Для зубчатого механизма и роторного механизма с облопаченными дисками вибрация на корпусах подшипников или на опорах не может в полной мере являться критерием уравновешенности, так как в данном случае практически уравновешивается только половина силы от накопленной погрешности шага зацепления и шага лопаток, поэтому даже после проведения уравновешивания при большой величине силы от накопленной погрешности шага зацепления или шага лопатки остаточная вибрация на опорах может быть значительной. При этом критерием уравновешенности согласно предлагаемому способу балансировки может быть обратная прецессия оси цапфы, движущейся по эллиптической траектории.
Обратная прецессия оси цапфы возможна только при обратном вращении суммарного вектора возмущающих сил (силы дисбаланса и силы от накопленной погрешности шага зацепления или шага лопаток).
Аналогичные условия возникновения прецессии оси цапфы описаны в литературе (см. Д.В.Хронин и колебания в двигателях летательных аппаратов. М. Машиностроение, 1970, с. 161-163). Обратное же вращение суммарного вектора обуславливается частичным уравновешиванием силы от накопленной погрешности шага зацепления или шага лопаток силой дисбаланса.
Силу от накопленной погрешности можно представить в виде двух равных векторов Рнп, вращающихся в прямом и обратном направлениях со скоростью ω и -ω. Вектор силы от дисбаланса Рд вращается в прямом направлении со скоростью ω. Частичная или полная компенсация может произойти только между векторами, вращающимися в одном направлении с одинаковой скоростью, т.е. между и , что возможно при и фазовом угле π /2 < Φ < 3/2 π. При этом + и вращение суммарного вектора будет происходить в обратном направлении. Вероятно, оптимальным случаем уравновешивания будет выполнение равенства += 0. При этом величина суммарного вектора будет равна с обратным вращением, а годограф силы будет являться окружностью. Таким образом, обратная процессия оси цапфы может служить критерием уравновешенности зубчатого колеса или облопаченного диска. Как показано выше, обратная прецессия оси цапфы возникает при выполнении условий: 2P и π /2 < Φ<< 3/2 · π
О направлении прецессии оси цапфы можно судить по величине фазового угла между векторами перемещения по двум взаимно перпендикулярным осям в поперечной плоскости. В свою очередь, величину фазового угла между векторами перемещения определяют по фазовому углу между сигналами двух преобразователей перемещения со взаимно перпендикулярными осями. При прямой прецессии фазовый угол между векторами перемещений π /2 < ε< < π /2, при обратной π /2 < ε < 3/2 · π.
О направлении прецессии оси цапфы можно судить по величине фазового угла между векторами перемещения по двум взаимно перпендикулярным осям в поперечной плоскости. В свою очередь, величину фазового угла между векторами перемещения определяют по фазовому углу между сигналами двух преобразователей перемещения со взаимно перпендикулярными осями. При прямой прецессии фазовый угол между векторами перемещений π /2 < ε< < π /2, при обратной π /2 < ε < 3/2 · π.
По аналогии с зубчатым механизмом накопленную погрешность можно рассматривать и в облопаченных дисках. Например, лопатки компрессоров и турбин по окружности имеют неравномерный шаг, что приводит к возникновению периодической силы. Проявление и взаимодействие сил от остаточного дисбаланса и от неравномерности шага лопаток приводят к возникновению прецессии оси вала с установленным на него облопаченным диском.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна".
Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата, в частности, в заявленном изобретении не предусматриваются следующие преобразования: дополнение известного средства какой-либо известной частью, присоединяемой к нему по известным правилам, для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений; замена какой-либо части известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены; исключение какой-либо части средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата; увеличение количества однотипных элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов; выполнение известного средства или его части из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами материала; создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между ними осуществлены на основании известных правил, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого объекта и связей между ними.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень".
На чертеже представлена схема устройства для осуществления предлагаемого способа.
Устройство содержит два преобразователя 1 перемещений, датчик 2 опорного сигнала, следящий анализатор 3, входы которого соединены с выходами преобразователей 1 перемещений и датчик 2 опорного сигнала, аналого-цифровой преобразователь 4 с блоками КАМАК, подключенный к выходу следящего анализатора 3, и ЭВМ 5.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключаются в последовательности определенных операций, производимых с помощью устройства, используемого для реализации предложенного способа.
Предварительно отбалансированные зубчатые колеса, облопаченные диски роторов собирают и после сборки на каждой опоре устанавливают по два преобразователя 1 перемещений, оси чувствительности которых ориентируют во взаимно перпендикулярных направлениях по осям Х и Y.
Для упрощения расчетов при балансировке зубчатого механизма ось чувствительности одного из преобразователей перемещений совмещают с направлением линии зацепления зубчатых колес, совпадающий с осью Y. Устанавливают датчик 2 опорного сигнала, производят пуск механизма и с помощью преобразователей 1 перемещения измеряют в плоскости каждой цапфы векторы и перемещений цапфы и фазовый угол ε между ними. Эти векторы вращаются вместе с цапфой с частотой ω. Аналоговые сигналы с преобразователей 1 перемещений фильтруют и выделяют сигналы с частотой ω с помощью следящего анализатора 3. Аналого-цифровой преобразователь 4 с блоками КАМАК преобразует аналоговые сигналы в цифровые. Проекции вектора на ось Х и вектора на ось Y являются мгновенными координатами центра цапфы вала, которые характеризуются параметрами Z1,Z4 эллиптической траектории цапфы и связаны между собой и с величинами , и ε системой уравнений:
tgε
Z + Z A2
Z + Z B2 (1)
(a11 + a41) Z1 + (a12 + a42) Z2 + (a13 + a43)Z3+ (a14 +a 44) Z4 0, где aij коэффициенты уравнения, характеризующие динамические свойства системы вал-опоры.
tgε
Z
Z
(a11 + a41) Z1 + (a12 + a42) Z2 + (a13 + a43)Z3+ (a14 +a 44) Z4 0, где aij коэффициенты уравнения, характеризующие динамические свойства системы вал-опоры.
Решая с помощью ЭВМ систему уравнений (1), находят параметры траектории цапфы.
Решая систему уравнений (2)
2Pнп +
где Рд центробежная сила от дисбаланса;
Рнп сила от накопленной погрешности шага зацепления или погрешности шага лопаток;
Φ угол между силами Рд и Рнп, определяют значение неуравновешенных сил Рд и Рнп и угол Φ между ними.
2Pнп +
где Рд центробежная сила от дисбаланса;
Рнп сила от накопленной погрешности шага зацепления или погрешности шага лопаток;
Φ угол между силами Рд и Рнп, определяют значение неуравновешенных сил Рд и Рнп и угол Φ между ними.
После установки контрольного груза производят второй пуск механизма и находят новые значения силы Рд1 и угла Φ1 значение Рнп не изменяется). Затем определяют силу от действия контрольного груза =- при работе механизма и углы между векторами и а также и , необходимые для расчета величины и угла установки корректирующих масс. Устанавливают корректирующие массы и делают очередной пуск. При пуске механизма с установленными рассчитанными корректирующими массами повторно проводят все операции и определяют новые значения сил Рд, угла Φ между силами Рд и Рнп, величины и угла установки корректирующих масс. В результате расчетов определяют, выполняются ли условия, при которых ось цапфы имеет обратную прецессию:
2 и < Φ < Если эти условия не выполняются, ось цапфы имеет прямую прецессию, операции по уравновешиванию повторяют до появления обратной прецессии.
2 и < Φ < Если эти условия не выполняются, ось цапфы имеет прямую прецессию, операции по уравновешиванию повторяют до появления обратной прецессии.
Направление прецессии оси каждой цапфы можно определить по величине фазового угла между векторами перемещений, который, в свою очередь, можно определить по фазовому углу между сигналами двух преобразователей (1) перемещений. При прямой прецессии фазовый угол между век- торами перемещений < ε < , при обратной прецессии < ε < . Для упрощения и ускорения процесса уравновешивания по предлагаемому способу на экране осциллографа или дисплее ЭВМ визуализируют траекторию движения каждой цапфы, вводят с датчика 2 опорного сигнала на визуализированную траекторию светящуюся метку и определяют направление прецессии оси каждой цапфы визуально по движению точек траектории относительно метки, соответствующей опорному сигналу.
Claims (3)
1. СПОСОБ БАЛАНСИРОВКИ ЗУБЧАТЫХ И РОТОРНЫХ МЕХАНИЗМОВ, заключающийся в том, что определяют траекторию движения цапф каждого из валов с установленными на них зубчатыми колесами или облопаченными дисками с помощью датчика опорного сигнала и двух преобразователей перемещения, оси чувствительности которых ориентируют во взаимно перпендикулярных направлениях, по параметрам траектории определяют неуравновешанные силы от дисбаланса и накопленной погрешности шага зацепления или шага лопаток и угол между ними, по которым определяют корректирующие массы, отличающийся тем, что определяют направление прецессии оси каждой цапфы, а уравновешивание зубчатых колес и облопаченных дисков производят до возникновения обратной прецессии.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что направление прецессии оси каждой цапфы определяют по фазовому углу между сигналами преобразователей перемещения.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что визуализируют траекторию движения каждой цапфы и определяют направление прецессии оси цапфы по движению точек траектории относительно соответствующей опорному сигналу метки на траектории.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5036978 RU2052778C1 (ru) | 1992-04-13 | 1992-04-13 | Способ балансировки зубчатых и роторных механизмов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5036978 RU2052778C1 (ru) | 1992-04-13 | 1992-04-13 | Способ балансировки зубчатых и роторных механизмов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2052778C1 true RU2052778C1 (ru) | 1996-01-20 |
Family
ID=21601693
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5036978 RU2052778C1 (ru) | 1992-04-13 | 1992-04-13 | Способ балансировки зубчатых и роторных механизмов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2052778C1 (ru) |
-
1992
- 1992-04-13 RU SU5036978 patent/RU2052778C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 578573, кл. G 01M 1/20, 1977. 2. Авторское свидетельство СССР N 996883, кл. G 01M 1/20, 1981. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5214585A (en) | Balancing method and product | |
EP0133229B2 (en) | Wheel balancer two plane calibration method | |
US5219454A (en) | Method and apparatus for balancing wind turbine rotors | |
US10823632B2 (en) | Method for measuring the unbalance of flexible rotors by means of position-measuring sensors | |
US2451863A (en) | Apparatus for balancing rotors | |
CN111475903A (zh) | 基于多偏置误差同步补偿的大型高速回转装备多级零部件动力学特性逐级测调和分配方法 | |
US5172325A (en) | Method for balancing rotating machinery | |
EP1862698B1 (en) | Rotor unbalance correction | |
US20220252478A1 (en) | Method and drivetrain test bench for detecting an imbalance and/or a misalignment | |
JP4772594B2 (ja) | 回転機器の低速バランス法及び低速バランス実施装置 | |
CA2096246A1 (en) | Single plane trim balancing | |
US4510809A (en) | Device for measurement of amplitude and angular position of an untrue running in a revolving system | |
CN105478245A (zh) | 基于主轴振动检测的双自由度精密离心机副轴动不平衡量辨识方法 | |
US4513619A (en) | Testing the balance of a rotatable member | |
US20030230142A1 (en) | Apparatus and method for testing rotational balance of crankshaft | |
Wagner et al. | Dynamic labyrinth coefficients from a high-pressure full-scale test rig using magnetic bearings | |
US4862749A (en) | Shaft torsional vibration monitor for a multi-mass rotary shaft system | |
RU2052778C1 (ru) | Способ балансировки зубчатых и роторных механизмов | |
CN113945230A (zh) | 一种惯性器件的高阶误差系数的辨识方法 | |
Wright | Air model tests of labyrinth seal forces on a whirling rotor | |
EP1355139B1 (en) | method and device for correcting an unbalance | |
JPH05142084A (ja) | 回転体のバランス修正方法 | |
Muszynska et al. | Applications of sweep frequency rotating force perturbation methodology in rotating machinery for dynamic stiffness identification | |
CN113252068A (zh) | 一种惯组动态特性的确定方法 | |
Konopiński et al. | Two planes balancing method of UAV motors using a single three-axis MEMS accelerometer |