RU2144677C1

RU2144677C1 - Mobile system of electromechanical device

Info

Publication number: RU2144677C1
Application number: RU97101199A
Authority: RU
Inventors: Д.М. Белый
Original assignee: Ульяновский государственный технический университет
Priority date: 1997-01-27
Filing date: 1997-01-27
Publication date: 2000-01-20

Abstract

FIELD: measurement technology, manufacture of electromechanical devices for control panels. SUBSTANCE: given mobile system incorporates balancing unit in the form of flat tongue with flat washer put on its surface. Washer is fabricated in the form of round- shaped permanent magnet and section of surface of flat tongue located under washer is made from ferromagnetic material. It has less sliding friction factor as compared with the rest of surface of flat tongue facing washer. EFFECT: increased structural and technological characteristics. 2 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в производстве щитовых электромеханических приборов. The invention relates to measuring equipment and can be used in the manufacture of panel-mounted electromechanical devices.

Известны подвижные системы электроизмерительных приборов, в которых балансировочный узел выполнен либо в виде уса, на котором расположена с возможностью перемещения витая спираль [1], либо в виде двух взаимно перпендикулярных резьбовых усов и системы противовесов, расположенных на усах с возможностью перемещения [2]. Known mobile systems of electrical measuring instruments in which the balancing unit is made either in the form of a mustache on which a twisted spiral [1] is arranged to move, or in the form of two mutually perpendicular threaded whiskers and a system of balances located on the mustache with the ability to move [2].

Недостатком данных устройств является низкая точность, что вызвано погрешностью ручной балансировки, а также низкая технологичность вследствие необходимости многократного повторения операций по перемещению противовесов и контролю неуравновешенности. The disadvantage of these devices is the low accuracy, which is caused by the error of manual balancing, as well as low manufacturability due to the need for repeated repetition of operations to move the balances and control the imbalance.

Известны подвижные системы магнитоэлектрического прибора, имеющие на балансировочном усе полусферическое углубление, заполненное затвердевающей жидкостью [3, 4]. Known mobile systems of a magnetoelectric device having a hemispherical recess filled with a hardening liquid on a balancing mustache [3, 4].

Однако процесс балансировки данных подвижных систем, включающий сообщение прибору возвратно-поступательных колебаний, фиксацию величины дебаланса и его устранение поворотом прибора относительно различных осей, чрезвычайно трудоемок и требует применения сложных устройств, вследствие чего не нашел промышленного применения. Кроме того, после балансировки жидкость до застывания находится в неустойчивом безразличном состоянии и малейшее ее смещение в процессе застывания резко уменьшает точность балансировки. Это обстоятельство кроме того обуславливает низкую надежность данной подвижной системы. However, the process of balancing the data of mobile systems, including reporting the instrument to reciprocating vibrations, fixing the unbalance value and eliminating it by turning the device relative to different axes, is extremely time-consuming and requires the use of complex devices, as a result of which it has not found industrial application. In addition, after balancing, the liquid before solidification is in an unstable indifferent state and its slightest displacement during solidification sharply reduces the accuracy of the balancing. This fact also leads to low reliability of this mobile system.

Известны также подвижные системы электроизмерительных приборов, в которых балансировочный узел выполнен либо в виде двух балансировочных усов с противовесами, имеющих возможность автоматического поворота вокруг оси подвижной системы [5] , либо в виде плоской эллиптической шайбы с клеевой прослойкой и с продольным сквозным отверстием, установленной на поверхности плоского уса и надетой отверстием на закрепленный на усе стержень [6]. Moving systems of electrical measuring instruments are also known, in which the balancing unit is made either in the form of two balancing mustaches with counterweights that can automatically rotate around the axis of the moving system [5], or in the form of a flat elliptical washer with an adhesive layer and with a longitudinal through hole mounted on the surface of a flat mustache and worn a hole on a rod fixed on a mustache [6].

Данные подвижные системы позволяют полностью автоматизировать процесс балансировки. Однако они не дают возможности добиться высокой точности балансировки, что обусловлено целым рядом факторов. Во-первых, подвижные элементы балансировочного узла имеют две степени свободы /в конструкции [5] - два подвижных элемента - вращающихся уса - с одной степенью свободы у каждого, в конструкции [6] - один подвижный элемент - эллиптическая шайба - с двумя степенями свободы/, поэтому в процессе балансировки подвижные элементы не могут получать любые независимые друг от друга перемещения в поперечной плоскости; во-вторых, отсутствие при смещении подвижных элементов восстанавливающих сил может привести к проскакиванию элементов при возмущениях оптимального для уравновешивания положения, причем больше к этому положению в процессе балансировки подвижные элементы уже не вернутся. Кроме того, из-за отсутствия восстанавливающих сил балансировка не может быть проведена с заранее заданной степенью точности; в третьих - при достижении требуемой уравновешенности подвижные элементы балансировочного узла ничем не закрепощены до застывания фиксирующего материала, что может вызвать их смещение с нарушением уравновешенности и резко усложняет процесс сушки. Последний факт может при неблагоприятном стечении обстоятельств привести к потере подвижными элементами балансировочного узла своего устойчивого состояния и, соответственно, к неработоспособности прибора, что резко снижает надежность известных подвижных систем. These moving systems allow you to fully automate the balancing process. However, they do not provide the opportunity to achieve high precision balancing, which is due to a number of factors. Firstly, the moving elements of the balancing unit have two degrees of freedom / in the design [5] - two moving elements - a rotating mustache - with one degree of freedom for each, in the design [6] - one moving element - an elliptical washer - with two degrees of freedom /, therefore, in the process of balancing the movable elements cannot receive any independent from each other movements in the transverse plane; secondly, the absence of restoring forces when the movable elements are displaced can lead to the elements slipping due to disturbances of the optimal position for balancing, and the mobile elements will no longer return to this position during the balancing process. In addition, due to the lack of restoring forces, balancing cannot be performed with a predetermined degree of accuracy; thirdly, upon reaching the required balance, the moving elements of the balancing unit are not enslaved by anything until the fixing material hardens, which can cause their displacement with a violation of balance and dramatically complicates the drying process. The latter fact can, in an unfavorable combination of circumstances, lead to the loss by the mobile elements of the balancing unit of their stable state and, accordingly, to the inoperability of the device, which sharply reduces the reliability of known mobile systems.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемым результатам к данному изобретению является подвижная система, содержащая балансировочный узел, выполненный в виде плоской эллиптической шайбы с клеевой прослойкой и продольным сквозным отверстием, установленной на поверхности плоского уса и надетой отверстием на закрепленный на усе стержень [6]. The closest in technical essence and the achieved results to this invention is a movable system containing a balancing unit made in the form of a flat elliptical washer with an adhesive layer and a longitudinal through hole mounted on the surface of a flat mustache and worn with a hole on a rod fixed on a mustache [6].

Однако данная конструкция не позволяет достичь высокой точности балансировки подвижной системы и надежности устройства. However, this design does not allow to achieve high precision balancing of the mobile system and the reliability of the device.

Цель изобретения - повышение точности балансировки и надежности устройства. The purpose of the invention is to improve the accuracy of balancing and reliability of the device.

Поставленная цель достигается тем, что в известной подвижной системе, содержащей балансировочный узел в виде плоского уса с установленной на его поверхности плоской шайбой, шайба выполнена в виде постоянного магнита круглой формы, а размещенный под шайбой участок поверхности плоского уса, выполненного из ферромагнитного материала, имеет меньший коэффициент трения скольжения по сравнению с остальной, обращенной к шайбе поверхности плоского уса. This goal is achieved by the fact that in the known mobile system containing a balancing unit in the form of a flat mustache with a flat washer mounted on its surface, the washer is made in the form of a permanent round magnet, and a portion of the surface of the flat mustache made of a ferromagnetic material located under the washer has lower coefficient of sliding friction compared with the rest facing the washer of the surface of a flat mustache.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично изображена предлагаемая подвижная система, общий вид; на фиг. 2 - вид сверху на фиг. 1. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 schematically shows the proposed mobile system, General view; in FIG. 2 is a plan view of FIG. 1.

Предлагаемая подвижная система включает подвижную рамку 1, на верхней стороне которой установлен держатель 2 стрелки со стрелкой 3 и плоским усом 4. На верхней плоскости уса 4 установлен противовес 5, имеющий форму плоской круглой шайбы, выполненной в виде постоянного магнита. При этом плоский ус 4 выполнен из ферромагнитного материала, а размещенный под шайбой 5 участок 6 поверхности уса 4 имеет меньший коэффициент трения скольжения по сравнению с остальной, обращенной к шайбе 5 поверхностью 7 плоского уса 4. The proposed movable system includes a movable frame 1, on the upper side of which is mounted a holder 2 arrows with an arrow 3 and a flat mustache 4. On the upper plane of the mustache 4, a counterweight 5 is installed, having the shape of a flat round washer made in the form of a permanent magnet. In this case, the flat mustache 4 is made of ferromagnetic material, and the portion 6 of the surface of the mustache 4 located under the washer 5 has a lower coefficient of sliding friction compared to the rest facing the washer 5 by the surface 7 of the flat mustache 4.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Перед началом балансировки шайба 5 установлена на круглом участке поверхности 6 плоского уса 4 с меньшим коэффициентом трения и удерживается на усе силами магнитного взаимодействия /притяжения/. При возбуждении поперечных колебаний подвижной системы, например вдоль оси X, вследствие неуравновешенности подвижная система начинает совершать связанные колебания в поперечной плоскости. Под действием возникающих при этих колебаниях инерционных сил шайба 5, преодолевая силы трения, возникающие вследствие ее магнитного взаимодействия с усом 4, смещается относительно уса 4 в кратчайшем радиальном направлении, устраняя тем самым неуравновешенность подвижной системы, то есть реализуя эффект самобалансировки динамической системы. При этом малейшие смещения шайбы 5 в любом из радиальных направлений из начального положения вызывает увеличение силы трения скольжения. Эта сила пропорциональна смещению, так как при радиальном смещении все большая площадь шайбы 5 выходит за поверхность 6 и вступает в контакт с поверхностью 7 уса 4 с большим коэффициентом трения, и играет роль восстанавливающей силы. При достаточной интенсивности возмущения и соответственно инерционных сил смещение шайбы 5 будет происходить до полного уравновешивания подвижной системы. Причем во все время балансировки шайба 5 находится в притянутом к усу 4 состоянии. Поэтому для более надежной фиксации шайбы 5 в конечном положении достаточно перед балансировкой на торец шайбы 5 вблизи уса 4 нанести мазок краски. Before balancing, the washer 5 is mounted on a circular surface portion 6 of the flat mustache 4 with a lower coefficient of friction and is held on the mustache by the forces of magnetic interaction / attraction /. When transverse vibrations of a mobile system are excited, for example along the X axis, due to imbalance, the mobile system begins to make coupled vibrations in the transverse plane. Under the influence of the inertial forces arising from these oscillations, the washer 5, overcoming the friction forces resulting from its magnetic interaction with the whisker 4, is shifted relative to the whisker 4 in the shortest radial direction, thereby eliminating the imbalance of the moving system, that is, realizing the self-balancing effect of the dynamic system. In this case, the slightest displacement of the washer 5 in any of the radial directions from the initial position causes an increase in the sliding friction force. This force is proportional to the displacement, since with a radial displacement, a larger area of the washer 5 extends beyond the surface 6 and comes into contact with the surface 7 of the whisker 4 with a large coefficient of friction, and plays the role of a restoring force. With a sufficient intensity of disturbance and, accordingly, inertial forces, the displacement of the washer 5 will occur until the mobile system is completely balanced. Moreover, at all times of balancing, the washer 5 is in a state attracted to the mustache 4. Therefore, for a more reliable fixation of the washer 5 in the final position, it is enough to apply a smear of paint before balancing on the end of the washer 5 near the mustache 4.

Остановимся более подробно на достоинствах предложенной подвижной системы по сравнению с прототипом [6]. Let us dwell in more detail on the advantages of the proposed mobile system in comparison with the prototype [6].

Пусть, например, центр масс подвижной системы находится в точке M, а

вектор поперечного эксцентриситета. В устройстве [6] эллиптическая шайба с двумя степенями свободы имеет возможность совершать независимые крутильные колебания по координате φ и поперечные колебания вдоль оси Y, в результате чего процесс устранения вектора

то есть перемещения центра масс M в центр жесткости O постепенно сходится. Однако данный сходящийся процесс сравнительно продолжителен, а главное - характеризуется ограниченной точностью схождения и, следовательно, ограниченной точностью балансировки. В предлагаемой же конструкции шайба 5, полностью свободная в поперечной плоскости, сразу перемещается по кратчайшему пути в радиальном направлении вдоль вектора

в противоположную вектору сторону, и такой процесс обладает максимально возможной по точности и по скорости сходимостью.Let, for example, the center of mass of the moving system be at point M, and

cross eccentricity vector. In the device [6], an elliptical washer with two degrees of freedom has the ability to make independent torsional vibrations along the φ coordinate and transverse vibrations along the Y axis, as a result of which the vector elimination process

that is, the displacement of the center of mass M to the center of stiffness O gradually converges. However, this converging process is relatively long, and most importantly, it is characterized by limited accuracy of convergence and, therefore, limited accuracy of balancing. In the proposed design, the washer 5, completely free in the transverse plane, immediately moves along the shortest path in the radial direction along the vector

in the direction opposite to the vector, and such a process has the maximum convergence possible in accuracy and speed.

В устройстве [6] шайба 5 в процессе балансировки находится в неустойчивом, безразличном состоянии, вследствие чего легко может проскочить точку сходимости процесса и обратно уже не вернется. В предлагаемом же устройстве на шайбу 5 постоянно действует восстанавливающая сила, пропорциональная смещению шайбы 5 от нейтрального положения, причем функции этой силы выполняет сила трения при магнитном взаимодействии. Эта сила препятствует "уходу" шайбы 5 при случайном возмущении, то есть вылету ее за пределы балансировочного узла. В отличие от устройства [6] наличие данной восстанавливающей силы позволяет производить балансировку с требуемой степенью точности. Для устранения малых величин неуравновешенности /малого вектора

/ необходимо увеличивать возмущающее инерционное воздействие в достаточной степени для превышения им восстанавливающей силы и смещения шайбы 5 на требуемую минимальную величину, дальнейшее перемещение шайбы 5 будет происходить при минимуме остаточной неуравновешенности только при еще большем увеличении интенсивности возмущения. В устройстве же [6] увеличение интенсивности возмущения приведет просто к вылету шайбы под действием центробежных сил и срыву процесса уравновешивания. После окончания процесса уравновешивания в известном устройстве [6], как и в течение процесса, шайба 5 находится, как уже было сказано ранее, в свободном безразличном состоянии. В предлагаемом же устройстве как в течение процесса уравновешивания, так и после его завершения шайба 5 находится в жестком контакте с усом 4 за счет сил магнитного притяжения, и в принципе не может никуда сместиться, нарушив процесс балансировки. Фиксация краской необходима только для случая, когда при эксплуатации прибора внешние воздействия могут превысить прикладываемые в процессе балансировки. В известной же конструкции [6] после балансировки шайба опять находится в безразличном состоянии, и ее малейшее смещение в процессе сушки сводит на нет процесс балансировки. В предлагаемом устройстве круглый участок поверхности 6 уса 4 под шайбой 5 полируется, а остальная поверхность уса 4 наоборот доводится до низкой степени чистоты за счет обработки, например, грубым наждаком. За счет этого создается значительная разность коэффициентов трения участков поверхности уса 4, что резко увеличивает величину восстанавливающей силы.In the device [6], the washer 5 in the process of balancing is in an unstable, indifferent state, as a result of which the convergence point of the process can easily slip through and will not return back. In the device according to the invention, a restoring force is constantly acting on the washer 5, which is proportional to the displacement of the washer 5 from the neutral position, and the friction force during magnetic interaction performs the functions of this force. This force prevents the "washer" of the washer 5 in the event of a random disturbance, that is, it will fly outside the balancing unit. Unlike the device [6], the presence of this restoring force allows balancing with the required degree of accuracy. To eliminate small unbalance values / small vector

/ it is necessary to increase the perturbing inertial effect sufficiently to exceed the restoring force and displace the washer 5 by the required minimum value, further movement of the washer 5 will occur with a minimum of residual imbalance only with an even greater increase in the intensity of the perturbation. In the device [6], an increase in the perturbation intensity will simply lead to the washer flying out under the action of centrifugal forces and disrupting the balancing process. After the balancing process in the known device [6], as well as during the process, the washer 5 is, as already mentioned, in a free indifferent state. In the device according to the invention, both during the balancing process and after its completion, the washer 5 is in tight contact with the mustache 4 due to the forces of magnetic attraction, and, in principle, cannot move anywhere, disrupting the balancing process. Fixation with paint is necessary only for the case when during operation of the device external influences can exceed those applied during the balancing process. In the well-known design [6], after balancing, the washer is again in an indifferent state, and its slightest displacement during drying negates the balancing process. In the proposed device, the round surface area 6 of the mustache 4 under the washer 5 is polished, and the rest of the surface of the mustache 4, on the contrary, is brought to a low degree of purity due to processing, for example, with rough sand. Due to this, a significant difference in the coefficients of friction of the sections of the surface of the mustache 4 is created, which sharply increases the value of the restoring force.

По мнению автора, предлагаемое устройство позволит принципиально изменить характер балансировочного процесса, повысить его конструктивные и технологические характеристики. According to the author, the proposed device will allow you to fundamentally change the nature of the balancing process, to increase its design and technological characteristics.

Источники информации:
1. Власов М.Ф. и др. Сборка и регулировка электроизмерительных приборов, М., Госэнергоиздат, 1963, с. 146.Sources of information:
1. Vlasov M.F. and other Assembly and adjustment of electrical meters, M., Gosenergoizdat, 1963, p. 146.

2. Алукер Ш.М. Электрические измерения, М., 1966, с. 65. 2. Aluker Sh.M. Electrical Measurements, M., 1966, p. 65.

3. А.с. СССР N 1216691, G 01 M 1/38, опублик. 1986. 3. A.S. USSR N 1216691, G 01 M 1/38, published. 1986.

4. А.с. СССР N 1226315, G 01 R 1/00, опублик. 1986. 4. A.S. USSR N 1226315, G 01 R 1/00, published. 1986.

5. А.с. СССР N 1677646, G 01 R 5/02, опублик. 1989. 5. A.S. USSR N 1677646, G 01 R 5/02, published. 1989.

6. А.с. СССР N 1033972, G 01 R 1/00, опублик. 1983 /прототип/. 6. A.S. USSR N 1033972, G 01 R 1/00, published. 1983 / prototype /.

Claims

A mobile system of an electromechanical device containing a balancing unit in the form of a flat mustache with a flat washer mounted on its surface, characterized in that the washer is made in the form of a permanent round magnet, and a portion of the surface of the flat mustache made of ferromagnetic material located under the washer has a lower coefficient sliding friction compared to the rest, facing the washer, the surface of a flat mustache.