RU2257557C1 - Method of measurement of moment unbalanced state of figures of revolution - Google Patents

Method of measurement of moment unbalanced state of figures of revolution Download PDF

Info

Publication number
RU2257557C1
RU2257557C1 RU2004110293/28A RU2004110293A RU2257557C1 RU 2257557 C1 RU2257557 C1 RU 2257557C1 RU 2004110293/28 A RU2004110293/28 A RU 2004110293/28A RU 2004110293 A RU2004110293 A RU 2004110293A RU 2257557 C1 RU2257557 C1 RU 2257557C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
clip
rotation
frame
cage
ring
Prior art date
Application number
RU2004110293/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
В.В. Савельев (RU)
В.В. Савельев
Я.Г. Федоров (RU)
Я.Г. Федоров
Original Assignee
Тульский государственный университет (ТулГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Тульский государственный университет (ТулГУ) filed Critical Тульский государственный университет (ТулГУ)
Priority to RU2004110293/28A priority Critical patent/RU2257557C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2257557C1 publication Critical patent/RU2257557C1/en

Links

Landscapes

  • Testing Of Balance (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology.
SUBSTANCE: ring containing body is settled in suspension made in form of frame fixed in case by means of torsion in such a manner that construction axes of body-ring-frame set coincide with axes of suspension. Ring containing body is driven into rotation around longitudinal axis of the body and maximal deviation of ring with body from initial position is measured. Unbalanced state of figure of rotation is judged from value of that maximal value of deviation. Ring with body is mounted in frame by means of supports of revolution. Ring with body is put into revolution at variable speed according to exponential law. Value of ε, which characterizes the moment unbalanced state of figure, is determined by means of specific relation.
EFFECT: simplified procedure of measurement.
1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения моментной неуравновешенности малогабаритных тел вращения с нематериализованной осью вращения и тел, не имеющих опорных поверхностей крепления.The invention relates to measuring technique and is intended to measure the momentary imbalance of small-sized rotation bodies with an immaterialized axis of rotation and bodies that do not have supporting surfaces of attachment.

Одним из способов измерения неуравновешенности тел вращения является способ измерения моментной неуравновешенности по авторскому свидетельству №302637 (МПК4 G 01 М 1/16, БИ №15 28.04.1971), при котором тело устанавливают в карданном подвесе таким образом, что геометрические оси тела совпадают с осями подвеса, вращают подвес относительно вертикальной оси, одновременно поворачивая тело вокруг его продольной оси, и определяют максимальное отклонение тела от горизонтального положения, по величине которого судят о моментной неуравновешенности. Данный способ предназначен для измерения неуравновешенности тел преимущественно нежесткой конструкции. Недостатком рассмотренной схемы является применение подшипников в качестве элементов подвеса. Наличие момента сил сухого трения в подшипниках приводит к появлению зоны нечувствительности и ограничивает точность измерения. Вращение тела относительно двух осей одновременно также является недостатком рассмотренной схемы, т.к. усложняет конструкцию вследствие необходимости применения дополнительного привода с малой скоростью вращения.One of the methods for measuring the imbalance of rotation bodies is the method of measuring momentary imbalance according to copyright certificate No. 302637 (IPC 4 G 01 M 1/16, BI No. 15 04/28/1971), in which the body is mounted in a gimbal so that the geometric axes of the body coincide with the axes of the suspension, rotate the suspension relative to the vertical axis, while rotating the body around its longitudinal axis, and determine the maximum deviation of the body from the horizontal position, the value of which is used to judge momentary imbalance. This method is intended for measuring the imbalance of bodies of a predominantly nonrigid structure. The disadvantage of this scheme is the use of bearings as suspension elements. The presence of the moment of dry friction forces in the bearings leads to the appearance of a dead zone and limits the measurement accuracy. The rotation of the body relative to the two axes at the same time is also a drawback of the considered scheme, since complicates the design due to the need to use an additional drive with a low speed of rotation.

Прототипом предлагаемого изобретения является способ измерения моментной неуравновешенности (патент РФ №2147732 МПК5 G 01 М 1/16, Б.И. №11, 2000 г.), в котором тело устанавливают в трехстепенном карданном подвесе с горизонтальными осями подвеса, содержащем обойму и наружную рамку, таким образом, что оси подвеса совпадают со строительными осями тела, вращают подвес относительно вертикальной оси и определяют максимальное отклонение тела от первоначального положения, по величине которого определяют моментную неуравновешенность тела вращения, тело устанавливают в обойме таким образом, что продольная ось тела совпадает с вертикальной осью подвеса, а строительные оси комплекта обойма-тело совпадают со строительными осями тела, при этом обойма с телом и наружная рамка карданного подвеса соединены между собой при помощи торсионов и установлены в корпусе посредством торсионов. Недостатком данного способа является то, что измерение неуравновешенности тела происходит в установившемся режиме после достижения стабильной скорости вращения подвеса. Для этого требуется сравнительно большой промежуток времени, следовательно, время, затрачиваемое на измерение неуравновешенности одного тела, будет велико, что не приемлемо при измерении неуравновешенности большого количества тел вращения, при работе устройства в автоматическом режиме. При использовании данного способа чувствительность устройства к неуравновешенности зависит от стабильности скорости вращения.The prototype of the invention is a method of measuring momentary imbalance (RF patent No. 2147732 IPC 5 G 01 M 1/16, B.I. No. 11, 2000), in which the body is mounted in a three-stage gimbal with horizontal axes of the suspension containing a clip and the outer frame, so that the suspension axes coincide with the building axes of the body, rotate the suspension relative to the vertical axis and determine the maximum deviation of the body from its original position, the magnitude of which determines the momentary imbalance of the body of rotation, the body they are mounted in a cage in such a way that the longitudinal axis of the body coincides with the vertical axis of the suspension, and the construction axes of the cage-body set coincide with the structural axes of the body, while the cage with the body and the outer frame of the cardan suspension are interconnected by torsion bars and installed in the housing by torsion bars. The disadvantage of this method is that the measurement of body imbalance occurs in steady state after reaching a stable suspension rotation speed. This requires a relatively large period of time, therefore, the time taken to measure the imbalance of one body will be large, which is not acceptable when measuring the imbalance of a large number of bodies of revolution, when the device is in automatic mode. When using this method, the sensitivity of the device to imbalance depends on the stability of the rotation speed.

При измерении моментной неуравновешенности малогабаритных тел вращения в автоматическом режиме требуется высокая чувствительность устройства к неуравновешенности тела и малое время, затрачиваемое на измерение моментной неуравновешенности одного тела.When measuring the momentary unbalance of small-sized bodies of revolution in automatic mode, a high sensitivity of the device to the unbalance of the body and the short time spent measuring the momentary unbalance of one body are required.

Задачей настоящего изобретения является сокращение времени измерения, увеличение чувствительности и уменьшение влияния нестабильности скорости вращения обоймы с телом при измерении моментной неуравновешенности тела за счет использования работы устройства в режиме выбега обоймы с телом и производства измерений в момент резонанса.The objective of the present invention is to reduce the measurement time, increase the sensitivity and reduce the influence of instability of the speed of rotation of the cage with the body when measuring momentary imbalance of the body through the use of the device in the coasting mode of the cage with the body and measurements at the time of resonance.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе определения моментной неуравновешенности тел вращения, при котором обойму с размещенном в ней телом устанавливают в подвесе, выполненном в виде рамки, закрепленной в корпусе посредством торсионов, таким образом, что строительные оси комплекта тело-обойма-рамка совпадают с осями подвеса, вращают обойму с телом вокруг продольной оси тела и определяют максимальное отклонение обоймы с телом от первоначального положения, по величине которого судят о неуравновешенности тела вращения. Обойму с телом устанавливают в рамке посредством опор вращения, обойму с телом вращают с переменной скоростью по экспоненциальному закону, величину угла, характеризующего моментную неуравновешенность тела вращения, определяют по следующей зависимости:The solution to this problem is achieved by the fact that in the method for determining the momentary imbalance of rotation bodies, in which the clip with the body placed in it is mounted in a suspension made in the form of a frame fixed in the housing by torsion bars, so that the building axes of the body-clip-frame set coincide with the suspension axes, rotate the cage with the body around the longitudinal axis of the body and determine the maximum deviation of the cage with the body from its original position, the magnitude of which judges the unbalance of the body of rotation . The holder with the body is installed in the frame by means of rotation supports, the holder with the body is rotated at a variable speed according to the exponential law, the angle characterizing the momentary imbalance of the body of rotation is determined by the following relationship:

Figure 00000002
Figure 00000002

где С, А - осевой и экваториальный моменты инерции обоймы с телом, кг·м2; J - экваториальный момент инерции комплекта тело-обойма-рамка, кг·м2; с - угловая жесткость торсионов, H·м/рад; d - коэффициент демпфирадрования угловых колебаний комплекта тело-обойма-рамка, Н·м·с; βm - максимальная величина амплитуды вынужденных колебаний комплекта тело-обойма-рамка.where C, A - axial and equatorial moments of inertia of the cage with the body, kg · m 2 ; J is the equatorial moment of inertia of the body-clip-frame set, kg · m 2 ; C is the angular stiffness of the torsion, H · m / rad; d is the coefficient of damping of angular vibrations of the set of the body-holder-frame, N · m · s; β m - the maximum value of the amplitude of the forced vibrations of the body-clip-frame set.

На чертеже - изображена схема устройства, реализующего заявленный способ.In the drawing - shows a diagram of a device that implements the claimed method.

Устройство состоит из рамки 1, связанной с корпусом 2 с помощью торсионов 3, обоймы 4, установленной в рамке 1 на подшипниках 5. В обойме жестко закреплено тело вращения 6, моментную неуравновешенность которого нужно измерить. На обойме 4 жестко закреплена шторка 7, перекрывающая световой поток от светодиода 8 к фотодиоду 9, установленныму на корпусе устройства. С помощью элементов 8, 9, получают сигнал, пропорциональный угловому отклонению βm обоймы с телом от первоначального положения.The device consists of a frame 1 connected to the housing 2 by means of torsion 3, a cage 4 mounted in a frame 1 on bearings 5. The body of rotation 6 is rigidly fixed in the cage, the momentary imbalance of which must be measured. A shutter 7 is rigidly fixed to the clip 4, blocking the luminous flux from the LED 8 to the photodiode 9 mounted on the device body. Using elements 8, 9, receive a signal proportional to the angular deviation β m of the cage with the body from the original position.

Способ определения моментной неуравновешенности тел вращения заключается в следующем: тело вращения 6, моментную неуравновешенность которого необходимо измерить, устанавливают в обойме 4 таким образом, что центр масс комплекта, включающего в себя рамку 1, обойму 4 и тело 6, располагается на пересечении оси вращения обоймы с телом с осью торсионов 3. Затем обойме 4 с телом вращения 6 придают начальную скорость вращения

Figure 00000003
. (Привод на чертеже не показан. Это может быть в частности, газовый привод). В режиме свободного выбега вращающейся обоймы 4 с телом вращения 6, происходящим по закону, близкому к экспоненциальному
Figure 00000004
, где k - коэффициент затухания оборотов обоймы с телом; t - время, наличие моментной неуравновешенности тела вызывает вынужденные колебания обоймы с телом вокруг оси торсионов. В момент достижения некоторой скорости вращения
Figure 00000005
амплитуда угловых колебаний комплекта тело-обойма-рамка достигает максимального значения βm. Величину скорости вращения обоймы с телом
Figure 00000006
, соответствующую максимальному угловому отклонению комплекта тело-обойма-рамка, можно найти по формуле:The method for determining the momentary imbalance of the bodies of revolution is as follows: the body of revolution 6, the momentary imbalance of which must be measured, is installed in the holder 4 in such a way that the center of mass of the kit, including the frame 1, the holder 4 and the body 6, is located at the intersection of the axis of rotation of the holder with the body with the axis of the torsion 3. Then, the cage 4 with the body of rotation 6 give the initial speed of rotation
Figure 00000003
. (The drive is not shown in the drawing. It may be, in particular, a gas drive). In the free run-out mode of the rotating cage 4 with the body of revolution 6, occurring according to a law close to exponential
Figure 00000004
where k is the attenuation coefficient of the speed of the clip with the body; t - time, the presence of momentary imbalance of the body causes forced oscillations of the cage with the body around the axis of the torsion bars. At the moment of reaching a certain rotation speed
Figure 00000005
the amplitude of the angular oscillations of the body-clip-frame set reaches a maximum value of β m . The value of the speed of rotation of the cage with the body
Figure 00000006
corresponding to the maximum angular deviation of the body-clip-frame set can be found by the formula:

Figure 00000007
Figure 00000007

где ω0 - круговая частота собственных незатухающих колебаний комплекта тело-обойма-рамка; ξ - относительный коэффициент демпфирования угловых колебаний комплекта тело-обойма-рамка. При этом величина начальной скорости вращения должна выбираться из условия

Figure 00000008
.where ω 0 is the circular frequency of their own undamped oscillations of the body-clip-frame set; ξ is the relative damping coefficient of the angular oscillations of the body-clip-frame set. The value of the initial rotation speed should be selected from the condition
Figure 00000008
.

Электрический сигнал, пропорциональный угловому отклонению комплекта тело-обойма-рамка, снимают с датчиков информации, расположенных на корпусе устройства.An electrical signal proportional to the angular deviation of the body-clip-frame set is removed from the information sensors located on the device body.

Claims (1)

Способ определения моментной неуравновешенности тел вращения, при котором обойму с размещенным в ней телом устанавливают в подвесе, выполненном в виде рамки, закрепленной в корпусе посредством торсионов таким образом, что строительные оси комплекта тело-обойма-рамка совпадают с осями подвеса, обойму с телом вращают вокруг продольной оси тела и определяют максимальное отклонение обоймы с телом от первоначального положения, по величине которого судят о неуравновешенности тела вращения, отличающийся тем, что обойму с телом устанавливают в рамке посредством опор вращения, обойму с телом вращают с переменной скоростью по экспоненциальному закону, а величину угла ε, характеризующего моментную неуравновешенность тела, определяют по следующей зависимости:The method for determining the momentary imbalance of rotation bodies, in which the clip with the body placed in it is mounted in a suspension made in the form of a frame fixed in the housing by torsion bars in such a way that the construction axes of the body-clip-frame set coincide with the suspension axes, the clip with the body is rotated around the longitudinal axis of the body and determine the maximum deviation of the cage with the body from the initial position, the magnitude of which is judged by the imbalance of the body of rotation, characterized in that the cage with the body is set in the frame by means of rotation supports, the holder with the body is rotated at a variable speed according to the exponential law, and the angle ε characterizing the momentary unbalance of the body is determined by the following dependence:
Figure 00000009
Figure 00000009
 где С, А - осевой и экваториальный моменты инерции обоймы с телом, кг·м2;where C, A - axial and equatorial moments of inertia of the cage with the body, kg · m 2 ; J - экваториальный момент инерции комплекта тело-обойма-рамка, кг·м2;J is the equatorial moment of inertia of the body-clip-frame set, kg · m 2 ; с - угловая жесткость торсионов, Н·м/рад;C is the angular stiffness of the torsion bars, N · m / rad; d - коэффициент демпфирования угловых колебаний комплекта тело-обойма-рамка, Н·м·с;d is the damping coefficient of the angular oscillations of the body-clip-frame set, N · m · s; βm - максимальное значение амплитуды колебаний комплекта тело-обойма-рамка, рад.β m - the maximum value of the amplitude of the vibrations of the body-clip-frame set, rad.
RU2004110293/28A 2004-04-05 2004-04-05 Method of measurement of moment unbalanced state of figures of revolution RU2257557C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004110293/28A RU2257557C1 (en) 2004-04-05 2004-04-05 Method of measurement of moment unbalanced state of figures of revolution

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004110293/28A RU2257557C1 (en) 2004-04-05 2004-04-05 Method of measurement of moment unbalanced state of figures of revolution

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2257557C1 true RU2257557C1 (en) 2005-07-27

Family

ID=35843619

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004110293/28A RU2257557C1 (en) 2004-04-05 2004-04-05 Method of measurement of moment unbalanced state of figures of revolution

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2257557C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102175394B (en) Permanent calibration method in soft bearing dynamic unbalance test of rigid rotor
CN103983259B (en) Comprehensive north finding method based on pendulum type gyroscope maximum precessional evlocity rough north-seeking principle
RU2257557C1 (en) Method of measurement of moment unbalanced state of figures of revolution
CN102650525B (en) The scaling method of electrostatic gyro pole axis resolution of photoelectric sensor
CN108981992A (en) A kind of high-precision torque detecting apparatus
RU2147732C1 (en) Procedure determining moment misalignment of bodies of revolution
CN107219039A (en) Spaceborne rotating camera on-line dynamic balancing device and method
RU2461027C1 (en) Method and apparatus for measuring gravitational acceleration
CN216206242U (en) Gyro theodolite
RU108644U1 (en) SENSITIVE ELEMENT OF GRAVIMETER
RU2115904C1 (en) Method determining axial moment of inertia of body and device for its realization
RU2382999C1 (en) Method for dynamic balancing of rotor
JP2000046675A (en) Measuring method and measuring device for moment of inertia
SU1211614A1 (en) Method of determining body unbalance
CN108827510A (en) The method for measuring revolute pair moment of friction
RU2237878C2 (en) Method of determining value and phase of unbalance
RU2494405C1 (en) Method and device for measurement of gravity acceleration
Feng The Measurement of Moment of Inertia by Using Three Wire Pendulum
SU720330A1 (en) Method of determining rigidity of solid bodies
SU376677A1 (en) METHOD FOR DETERMINING THE SIZE OF AXIAL DISPLACEMENT OF THE CENTER OF GRAVITY
Li et al. Dynamic Balance Testing System for Micro-Roller Based on MEMS
RU2241967C2 (en) Method for measuring angle and mass of counterweight
SU1097900A1 (en) Device for static part balancing
RU2168010C1 (en) Device for measurement of azimuth and angle of rotation of downhole instruments
JPH0282128A (en) Measuring method for moment of inertia

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060406