RU2205376C2 - Способ измерения угла и массы противовеса (варианты) - Google Patents
Способ измерения угла и массы противовеса (варианты) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2205376C2 RU2205376C2 RU2001123553/28A RU2001123553A RU2205376C2 RU 2205376 C2 RU2205376 C2 RU 2205376C2 RU 2001123553/28 A RU2001123553/28 A RU 2001123553/28A RU 2001123553 A RU2001123553 A RU 2001123553A RU 2205376 C2 RU2205376 C2 RU 2205376C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mass
- counterweight
- angle
- vibration
- resulting
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Testing Of Balance (AREA)
Abstract
Изобретение относится к машиностроению, в частности к динамической балансировке. В способе измерения угла φп и массы противовеса Мп ("легкого места") для несбалансированного объекта пробные грузы массами Mi и Mj с результирующей массой М поочередно устанавливают в опорные точки на объекте таким образом, что результирующая масса М перемещается в плоскости балансировки до любого угла φ с шагом Δφ, виброметром измеряют виброскорости Vк при каждом шаге, строят зависимость Vк от φ в виде таблицы или в виде "фигуры балансировки" в полярной системе координат - V = V(φ) и по полученной зависимости измеряют угол противовеса φп в точке минимума виброскорости Vмин. Вариантом способа является измерение виброскорости Vo без пробного груза, включающее два измерения виброскорости V1 и V2 с результирующим пробным грузом массой М в точках φ1 и φ2 и определение массы противовеса Мп и угла противовеса φп из уравнений:
Vо 2=KMп 2,
V1 2=K(M2+Mп 2-2MпMcos(φ1-φп),
V2 2=K(M2+Mп 2-2MпMcos(φ2-φп).
Техническим результатом является упрощение и удешевление измерений, а также повышение точности. 2 с.п.ф-лы, 3 ил., 2 табл.
Vо 2=KMп 2,
V1 2=K(M2+Mп 2-2MпMcos(φ1-φп),
V2 2=K(M2+Mп 2-2MпMcos(φ2-φп).
Техническим результатом является упрощение и удешевление измерений, а также повышение точности. 2 с.п.ф-лы, 3 ил., 2 табл.
Description
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для балансировки деталей машин.
Известен способ статического определения угла противовеса, заключающийся в установке вала на призмы с низким трением, и определения массы противовеса путем подбора, описанный в кн. Баранова Г.В. Курс теории механизмов и машин. - М.: Машиностроение, 1967.
Недостатком статической балансировки является низкая точность при балансировке в собственных подшипниках из-за трения в подшипниках.
Наиболее близким способом к предложенному (прототипом) является способ динамического измерения угла установки противовеса и массы противовеса, основанный на вращении объекта балансировки в собственных подшипниках и измерении величины вибрации (обычно виброскорости) в подшипниковых опорах.
Способ измерения угла и массы противовеса - "легкого места" - используется, например, в балансировочном приборе К-4102.П фирмы НПО "Ресурс", 198260, Санкт-Петербург, а/я 191.
Способ измерения угла противовеса на вращающемся объекте, например круге, заключается в следующем.
На круге в произвольной точке на расстоянии R от оси вращения устанавливают фотометку. Круг вращают, через фотометку пропускают сигнал от фотоизлучателя, принимают фотоприемником и фиксируют угол φ от фотометки. Измеряют частоту вращения круга с помощью датчика оборотов. Этот сигнал используется для вычисления периода вращения. Измеряют также виброскорость Vо виброметром на подшипниковой опоре. Этот сигнал используют для вычисления фазы виброскорости.
Эти сигналы синхронизируют по сигналу с фотоизлучателя-фотоприемника и вычисляют угол противовеса φп.
Затем на круге устанавливают пробный груз массой M1, измеряют виброскорость V1 и угол φ1, и по полученным данным вычисляют массу противовеса Мп из векторного уравнения
Mп = M1Vо/(Vо-V1).
Затем на круге устанавливают пробный груз массой M1, измеряют виброскорость V1 и угол φ1, и по полученным данным вычисляют массу противовеса Мп из векторного уравнения
Mп = M1Vо/(Vо-V1).
Основные недостатки приведенного способа:
Сложность измерений за счет необходимости выполнения операций измерения и синхронизации сигнала числа оборотов, сигнала фотоизлучателя-фотоприемника и операции синхронизации сигнала вибрации.
Сложность измерений за счет необходимости выполнения операций измерения и синхронизации сигнала числа оборотов, сигнала фотоизлучателя-фотоприемника и операции синхронизации сигнала вибрации.
Присутствует операция подбора по контрастности фотометки и объекта. Светоотражающие металлические объекты фонируют сигнал от фотометки. Фотометки быстровращающихся объектов смещаются, слетают, происходят сбои измерений.
Существуют отказы работы датчика оборотов из-за непостоянной скорости вращения объектов, приводимых через ременные передачи с проскальзыванием. Для стабилизации частоты таких объектов приходится использовать специальные балансировочные стенды и станки.
Операции установки и согласования датчика оборотов, фотоизлучателя-фотоприемника с фотометкой часто бывают затруднены из-за сложности и насыщенности конструкции или удаленности балансируемого объекта.
Высокая стоимость приборов: датчика оборотов, фотоизлучателя-фотоприемника, синхронизатора сигналов, процессора.
Снижение точности измерения за счет погрешностей, вызванных операциями измерения и синхронизации сигнала числа оборотов, сигнала фотоизлучателя-фотоприемника и операции синхронизации сигнала вибрации.
Снижение точности происходит за счет погрешности измерения угла по датчику оборотов. Величина этой погрешности часто выше приведенной в паспорте на прибор из-за непостоянства частоты вращения объектов, приводимых во вращение через ременную передачу при проскальзываниях ремней, при переменной нагрузке двигателей.
Снижение точности определения угла фотометки из-за углового размера фотометки. Этот эффект тем существеннее, чем меньше диаметр балансируемого объекта. Например, при диаметре объекта 50 мм трудно обеспечить точность установки фотометки 10 град.
Снижение точности происходит из-за неточности измерения угла установки фотометки.
Снижение точности происходит из-за неточности измерения радиусов от оси до точки установки фотометки и от оси до точки установки противовеса.
Предлагаемый способ заключается в следующем.
1. С целью упрощения и удешевления измерений за счет исключения операций измерения и синхронизации сигнала числа оборотов, сигнала фотоизлучателя-фотоприемника и исключения операции синхронизации сигнала вибрации, исключения операции установки фотометки, с целью повышения точности за счет исключения погрешностей, вызванных этими операциями, пробные грузы массами Mi и Mj с результирующей массой М поочередно устанавливают в опорные точки на объекте таким образом, что результирующая масса М перемещается в плоскости балансировки до любого угла φк с шагом Δφ, виброметром измеряют виброскорости Vк при каждом шаге, строят зависимость Vк от φк в виде таблицы или в виде "фигуры балансировки" в полярной системе координат - V=V(φ) и по полученной зависимости измеряют угол противовеса φп в точке минимума виброскорости Vмин.
2. Способ измерения угла φп и массы Мп противовеса по п.1 отличающийся тем, что с целью уменьшения числа измерений и упрощения операции вычисления производят измерение виброскорости Vо без пробного груза и два измерения виброскорости V1 и V2 с результирующим пробным грузом массой М в точках φ1 и φ2 и определяют массу противовеса Мп и угол противовеса φп из уравнений
Vо 2=KMп 2;
V = K(M2+M -2MпMcos(φ1-φп));
V = K(M2+M -2MпMcos(φ2-φп)).
На фиг. 1 показан балансируемый круг 1 с опорными точками А, В, С и D и дисбалансом 2.
Vо 2=KMп 2;
V
V
На фиг. 1 показан балансируемый круг 1 с опорными точками А, В, С и D и дисбалансом 2.
На фиг. 2 показана зависимость виброскорости V от угла φ установки пробного груза массой М в попарных координатах V=V(φ) - "фигура балансировки".
На фиг.3 приведены направления действия центробежных сил, вызванных массой М, установленной под углами φ1 и φ2 и массой дисбаланса Мд, находящейся под углом φд = φп+180 град.
На фиг. 1 приведен сплошной объект-круг 1 с неизвестной массой Мп и неизвестным углом φп противовеса. Напротив противовеса расположен дисбаланс 2 массой Мд. В круге имеются четыре опорных точки-отверстия А, В, С и D. Массы Mi и Мj могут устанавливаться в четыре пары точек: А и В, В и С, С и D, D и А. Круг разбивается точками на четыре четверти: АВ, ВС, CD и DA.
На фиг. 1 приведен сплошной объект-круг 1 с неизвестной массой Мп и неизвестным углом φп противовеса. Напротив противовеса расположен дисбаланс 2 массой Мд. В круге имеются четыре опорных точки-отверстия А, В, С и D. Массы Mi и Мj могут устанавливаться в четыре пары точек: А и В, В и С, С и D, D и А. Круг разбивается точками на четыре четверти: АВ, ВС, CD и DA.
Для удобства угол между соседними опорными точками в круге выбираем 90 град и точки-отверстия под пробные грузы располагаем на одинаковом расстоянии от оси вращения.
Пусть в точки А и В помещены пробные грузы массами Mi и Мj. Отчет углов договоримся отсчитывать относительно опорной точки А.
Под воздействием центробежных сил, действующих на ось круга, создаваемых массами Mi и Мj, вектор результирующей центробежной силы и пропорциональную ей результирующую виртуальную пробную массу М находим по правилу параллелограмма, в данном случае прямоугольного
Угол φ между точкой А и результирующей массой М находим из соотношения
tgφ = Mj/Мi.
Угол φ между точкой А и результирующей массой М находим из соотношения
tgφ = Mj/Мi.
Пример "вращения" результирующей виртуальной пробной массы М = 10 г на угол φ с шагом Δφ = 5 град в зависимости от масс пробных грузов Mi и Мj приведен в табл.1.
Из табл.1 следует, что для "вращения" виртуальной массы М = 10 г с шагом 5 град в секторе 90 град необходимо изготовить 10 пар пробных грузов.
Пример определения угла противовеса для шкива двигателя приведен в табл. 2.
Из табл. 2 следует, что минимальной виброскорости V = 6,6 мм/с соответствует угол противовеса φп, равный 11 град. Точность определения угла равна 1 град.
На фиг.2 приведена типичная зависимость виброскорости V от угла φ установки пробного груза в полярных координатах (V, φ) - "фигура балансировки": V=V(φ).
Из "фигуры балансировки" находим угол противовеса φп при Vмин или угол дисбаланса φд при Vмакс.
Из "фигуры балансировки" находим угол противовеса φп при Vмин или угол дисбаланса φд при Vмакс.
Нет необходимости производить множество экспериментов и полностью заполнять табл. 2 или подробно строить "фигуру балансировки". Количество измерений сокращается, если использовать свойство симметрии фигуры, можно "обойти" только часть фигуры, можно применить математические методы поиска минимума функции V=V(φ) - метод вилки, метод скорейшего спуска. Эти методы позволяют существенно сократить число установок пробных грузов и число измерений виброскорости. Для поиска угла противовеса с точностью 5 град достаточно произвести 6-8 измерений. Для измерения угла противовеса с точностью 1 град необходимо произвести еще 2-3 измерения.
Точность измерения угла предлагаемым способом превосходит точность по прототипу. Она определяется точностью подбора массы пробных грузов Mi и Мj и эта точность может быть практически любой из-за высокой точности измерения массы. Кроме того, исключаются инструментальные погрешности приборов: датчика оборотов, фотоизлучателя-фотоприемника, синхронизатора сигналов.
Исключаются погрешности установки радиуса и угла фотометки, размера фотометки.
Исключаются и погрешности установки угла, так как прямое измерение угла в предложенном способе не производится, а экспериментально подбираются массы Mi и Мj, при которых достигается минимум виброскорости. Поэтому погрешности установки угла опорных точек, погрешности установки радиуса опорных точек в данном способе исключаются. Ибо измеряются не углы и не радиус, а ищется главная величина - минимальная виброскорость и соответствующее ей соотношение масс Miп и Mjп.
Для несплошного объекта, например для трехлопастного пропеллера, угол между опорными точками равен 120 град, число опорных точек равно 3. Расчеты углов φ и масс М, Mi и Мj производятся по правилу параллелограмма.
Для измерения масс противовесов Miп и Мjп необходимо произвести измерения виброскорости при нескольких массах М и найти минимальную виброскорость Vмин (Miп и Мjп), используя математические методы поиска минимума. Число измерений 3-4.
Пары пробных грузов устанавливаются в опорные точки с сохранением соотношения масс Mi и Мj, обеспечивающим сохранение найденного угла противовеса.
Неудобство предложенного способа измерения угла и массы противовеса заключается в большом числе измерений, обычно 10-12.
2. С целью улучшения способа по п.1 за счет уменьшения числа измерений производят измерение виброскорости Vо без пробного груза и два измерения виброскорости V1 и V2 с результирующим пробным грузом массой М в точках φ1 и φ2 и определяют массу противовеса Мп и угол противовеса φп из уравнений:
Vо 2 = KMп 2;
V = K(M2+M -2MпMcos(φ1-φп));
V = K(M2+M -2MпMcos(φ2-φп)).
Vо 2 = KMп 2;
V
V
На фиг. 3 приведены направления действия центробежных сил, вызванных массой М, установленной под углами φ1 и φ2, и массы дисбаланса Mд, находящегося под углом φд = φп+180 град. Масса дисбаланса равна массе противовеса Mд = Мп.
Для удобства вместо центробежных сил будем раскладывать массы-векторы, полученные умножением масс на единичный радиус-вектор в направлении действия центробежных сил.
Виброскорость на подшипниковой опоре V пропорциональна массе противовеса
Vо 2 = KMп 2,
где К - коэффициент пропорциональности виброскорости и массы противовеса.
Vо 2 = KMп 2,
где К - коэффициент пропорциональности виброскорости и массы противовеса.
Из фиг.3 по правилу параллелограмма получаем еще два уравнения:
V = K(M2+M -2MпMcos(φ1-φп));
Из этих уравнений находим Mп и φп.
Новизна предлагаемого способа измерения заключается:
- в упрощении и удешевлении измерений за счет исключения операций измерения и синхронизации сигнала числа оборотов, сигнала фотоизлучателя-фотоприемника, сигнала вибрации,
- исключении операции установки фотометки,
- в повышении точности измерения за счет исключения погрешностей, вызванных этими операциями,
- в уменьшении числа операций измерений до трех и упрощении операции вычисления.
V
Из этих уравнений находим Mп и φп.
Новизна предлагаемого способа измерения заключается:
- в упрощении и удешевлении измерений за счет исключения операций измерения и синхронизации сигнала числа оборотов, сигнала фотоизлучателя-фотоприемника, сигнала вибрации,
- исключении операции установки фотометки,
- в повышении точности измерения за счет исключения погрешностей, вызванных этими операциями,
- в уменьшении числа операций измерений до трех и упрощении операции вычисления.
Новизна способа измерения достигается за счет новых операций:
1. Пробные грузы массами Mi и Мj с результирующей массой М поочередно устанавливают в опорные точки на объекте таким образом, что результирующая масса М перемещается в плоскости балансировки до любого угла φк с шагом Δφ, виброметром измеряют виброскорости Vк при каждом шаге, строят зависимость Vк от φк в виде таблицы или в виде "фигуры балансировки" в полярной системе координат - V=V(φ) и по полученной зависимости измеряют угол противовеса φп в точке минимума виброскорости Vмин.
1. Пробные грузы массами Mi и Мj с результирующей массой М поочередно устанавливают в опорные точки на объекте таким образом, что результирующая масса М перемещается в плоскости балансировки до любого угла φк с шагом Δφ, виброметром измеряют виброскорости Vк при каждом шаге, строят зависимость Vк от φк в виде таблицы или в виде "фигуры балансировки" в полярной системе координат - V=V(φ) и по полученной зависимости измеряют угол противовеса φп в точке минимума виброскорости Vмин.
2. С целью уменьшения числа измерений производят измерение виброскорости Vо без пробного груза и два измерения виброскорости V1 и V2 с результирующим пробным грузом массой М в точках φ1 и φ2 и определяют массу противовеса Мп и угол противовеса φп из уравнений
Vо 2 = KMп 2;
V = K(M2+M -2MпMcos(φ1-φп));
V = K(M2+M -2MпMcos(φ2-φп)).
Технико-экономический эффект применения предлагаемого изобретения:
1. Простота измерений, отсутствие сложной компьютерной техники.
Vо 2 = KMп 2;
V
V
Технико-экономический эффект применения предлагаемого изобретения:
1. Простота измерений, отсутствие сложной компьютерной техники.
2. Более высокая точность установки массы и угла противовеса позволяют уменьшить виброскорость на подшипниковых опорах, снизить динамические нагрузки и увеличить ресурс машин.
3. Предлагаемый способ исключает приборы измерения фотосигналов, числа оборотов, синхронизатора сигналов и компьютер и существенно снижает затраты на их приобретение.
Для измерения угла и массы противовеса по предлагаемому способу требуются виброметр и набор пробных грузов.
Claims (2)
1. Способ измерения угла и массы противовеса ("легкого места") для несбалансированного сплошного вращающегося объекта, например круга, или несплошного, например пропеллера, заключающийся в измерении вибрации по подшипниковой опоре, отличающийся тем, что пары пробных грузов массами Mi и Mj с результирующей массой М поочередно устанавливают в опорные точки на объекте таким образом, что результирующая масса М перемещается в плоскости балансировки до любого угла φ с шагом Δφ, виброметром измеряют виброскорости V при каждом шаге, строят зависимость V от φ в виде таблицы или в виде "фигуры балансировки" в полярной системе координат - V= V(φ) и по полученной зависимости измеряют угол противовеса φп в точке минимума виброскорости Vмин; затем в опорных точках поочередно устанавливают пары пробных грузов Mi и Mj с неизменным соотношением Mi и Mj, измеряют виброскорости и по полученной зависимости V= V(Mi, Mj) в точке минимума виброскорости находят массы противовесов Miп, Mjп.
2. Способ измерения угла и массы противовеса ("легкого места") для несбалансированного сплошного вращающегося объекта, например круга, или несплошного, например пропеллера, заключающийся в измерении вибрации на подшипниковой опоре, отличающийся тем, что производят измерение виброскорости Vo без пробного груза и два измерения виброскорости V1 и V2 с результирующим пробным грузом массой М в точках φ1 и φ2 и определяют массу противовеса Мп и угол противовеса φп из уравнений:
V2 o= K М2 п;
V = K(M2+M -2MпMcos(φ1-φп);
V = K(M2+M -2MпMcos(φ2-φп),
где К - коэффициент пропорциональности виброскорости и массы противовеса.
V2 o= K М2 п;
V
V
где К - коэффициент пропорциональности виброскорости и массы противовеса.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001123553/28A RU2205376C2 (ru) | 2001-08-22 | 2001-08-22 | Способ измерения угла и массы противовеса (варианты) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001123553/28A RU2205376C2 (ru) | 2001-08-22 | 2001-08-22 | Способ измерения угла и массы противовеса (варианты) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2205376C2 true RU2205376C2 (ru) | 2003-05-27 |
Family
ID=20252806
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001123553/28A RU2205376C2 (ru) | 2001-08-22 | 2001-08-22 | Способ измерения угла и массы противовеса (варианты) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2205376C2 (ru) |
-
2001
- 2001-08-22 RU RU2001123553/28A patent/RU2205376C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
АРТОБОЛЕВСКИЙ И.И. Курс теории механизмов и машин. - М.-Л.: ОГИЗ ГИТТЛ, 1945, с.376-377. * |
БАРАНОВ Г.Г. Курс теории механизмов и машин. - М.: Машиностроение, 1967, с.472-477. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20090293613A1 (en) | System and Method for Active Detection of Asymmetry In Rotating Structures | |
CN108426586A (zh) | 一种基于光纤陀螺带宽测试校准方法及校准装置 | |
CN103115726A (zh) | 一种基于应变的旋转零部件动平衡方法 | |
CN105478245B (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 | |
RU2205376C2 (ru) | Способ измерения угла и массы противовеса (варианты) | |
CN103837348B (zh) | 用于确定车辆部件的质量特性的系统和方法 | |
Tao | A Practical One Shot Method to Balance Single-Plane Rotor | |
Kang et al. | Development and modification of a unified balancing method for unsymmetrical rotor-bearing systems | |
CN109357827A (zh) | 一种往复设备轴系振动实验及分析方法 | |
JP4098429B2 (ja) | 釣合い試験機及び釣合い試験方法 | |
EP1586883A1 (en) | Dynamic unbalance calculating method and dynamic unbalance testing device | |
US3034330A (en) | Unbalance simulator | |
US3114264A (en) | Gravity sensing instrument | |
CN109847952A (zh) | 一种基于驱动电流的双轴精密离心机回转台动平衡方法 | |
JPS6140331B2 (ru) | ||
RU2241967C2 (ru) | Способ измерения угла и массы противовеса | |
RU2310178C1 (ru) | Устройство для определения величины и фазы дисбаланса | |
SU862024A1 (ru) | Стенд дл испытаний опор скольжени турбомашины | |
Matsushita et al. | Unbalance and Balancing | |
CN113654574B (zh) | 高频大推力动态测试摇摆台及其测试方法 | |
Huo et al. | Unbalance identification for mainshaft system of 2-DOF precision centrifuge: a displacement sensor-based approach | |
RU2494405C1 (ru) | Способ и устройство для измерения ускорения силы тяжести | |
RU2237878C2 (ru) | Способ определения величины и фазы дисбаланса | |
SU317938A1 (ru) | Способ уравновешивания гибких роторов | |
RU2655986C1 (ru) | Способ определения дисбаланса рам гиростабилизатора |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060823 |