RU2382999C1 - Method for dynamic balancing of rotor - Google Patents

Method for dynamic balancing of rotor Download PDF

Info

Publication number
RU2382999C1
RU2382999C1 RU2008138835/28A RU2008138835A RU2382999C1 RU 2382999 C1 RU2382999 C1 RU 2382999C1 RU 2008138835/28 A RU2008138835/28 A RU 2008138835/28A RU 2008138835 A RU2008138835 A RU 2008138835A RU 2382999 C1 RU2382999 C1 RU 2382999C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
oscillations
axis
unbalance
unbalanced
Prior art date
Application number
RU2008138835/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Овсеевич Трилисский (RU)
Владимир Овсеевич Трилисский
Вячеслав Владимирович Кожевников (RU)
Вячеслав Владимирович Кожевников
Сергей Вячеславович Кочкин (RU)
Сергей Вячеславович Кочкин
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет" (ПГУ)
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет" (ПГУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет" (ПГУ)
Priority to RU2008138835/28A priority Critical patent/RU2382999C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2382999C1 publication Critical patent/RU2382999C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Testing Of Balance (AREA)

Abstract

FIELD: measurement equipment.
SUBSTANCE: invention is related to balancing equipment and may be used to detect and correct unbalance of rigid rotors. Method consists in the fact that vertically installed unbalanced rotor, being in mode of angular oscillations, simultaneously makes an even rotation around its axis by angle of not more than φmax=181 degree to the moment when maximum value of oscillations amplitude appears versus horizontal axis, arising from unbalanced inertia forces. At the same time initially one of reduction planes is matched with horizontal axis, relative to which oscillations occur that arise from action of tangential components of unbalanced inertia forces. Such arrangement of rotor will eliminate effect of this plane unbalance at result of this stage measurement. After detection and elimination of unbalance in this plane, rotor moves in axial direction by a fixed distance, and measurements are repeated.
EFFECT: increased accuracy of rotor unbalance parametres measurement, expansion of method application field.
2 cl, 3 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к технике динамической балансировки тел вращения и может быть использовано для определения дисбаланса жестких роторов.The present invention relates to techniques for dynamically balancing bodies of revolution and can be used to determine the imbalance of rigid rotors.

Способ балансировки жестких роторов предусматривает измерение параметров неуравновешенности (величины неуравновешенной массы, радиуса и угла расположения ее центра относительно оси ротора) путем определения в общем случае двух векторов дисбаланса, которые лежат в двух произвольных плоскостях, перпендикулярных оси ротора.The method of balancing rigid rotors involves measuring the parameters of unbalance (the value of the unbalanced mass, radius, and angle of its center relative to the axis of the rotor) by determining in the general case two unbalance vectors that lie in two arbitrary planes perpendicular to the axis of the rotor.

Известны способы балансировки роторов [1], в которых для определения параметров неуравновешенности ротор вращают вокруг оси.Known methods for balancing rotors [1], in which to determine the parameters of imbalance, the rotor is rotated around an axis.

Для определения параметров неуравновешенности в динамическом режиме измеряют колебания оси ротора либо динамические реакции в опорах. Амплитуда этих колебаний либо реакций при определенных условиях пропорциональна величине дисбаланса, а фазовый сдвиг их относительно начала измерений (либо опорного сигнала) указывает на угловую координату его расположения. По полученным данным определяется главный вектор и главный момент дисбаланса, которые по известным соотношениям [1] можно заменить эквивалентной схемой, состоящей из двух дисбалансов, расположенных в двух произвольных плоскостях, перпендикулярных оси ротора и называемых плоскостями приведения дисбаланса.To determine the instability parameters in the dynamic mode, the oscillations of the rotor axis or dynamic reactions in the supports are measured. The amplitude of these oscillations or reactions under certain conditions is proportional to the magnitude of the imbalance, and their phase shift relative to the start of measurements (or the reference signal) indicates the angular coordinate of its location. According to the data obtained, the main vector and the main moment of the imbalance are determined, which, according to the known relations [1], can be replaced by an equivalent circuit consisting of two imbalances located in two arbitrary planes perpendicular to the rotor axis and called the unbalance reduction planes.

Способы балансировки при вращении отличаются режимами (дорезонансный, резонансный и зарезонансный) и типами применяемых механических систем балансировочный устройств, которые имеют классификацию по числу степеней свободы и по числу степеней свободы ротора.The methods of balancing during rotation are distinguished by the modes (pre-resonance, resonance and resonance) and the types of mechanical systems used balancing devices that are classified by the number of degrees of freedom and the number of degrees of freedom of the rotor.

Известен способ балансировки ротора, основанный на сообщении ротору, установленному в опорах, вращательного движения. Отличительной особенностью такого способа является то, что для разделения дисбалансов в плоскостях приведения неуравновешенности ротора после проведения измерений параметров колебаний при одном положении ротора его поворачивают на 180° и снова измеряют амплитуду и фазу колебаний ротора, после чего проводят обработку полученных данных, рассчитывая дисбаланс в каждой из плоскостей приведения неуравновешенности [2]. Недостатками этого способа являются высокая трудоемкость и низкая производительность.A known method of balancing the rotor, based on the message to the rotor installed in the bearings, rotational motion. A distinctive feature of this method is that to separate the imbalances in the planes of reducing the rotor imbalance after measuring the vibration parameters at one position of the rotor, it is rotated 180 ° and the amplitude and phase of the rotor vibrations are measured again, after which the received data are processed, calculating the imbalance in each from the planes of reduction of imbalance [2]. The disadvantages of this method are the high complexity and low productivity.

Известен способ динамической балансировки ротора с двумя плоскостями приведения при его вращении [3], при котором одну из плоскостей совмещают с осью качания рамы. Вращают ротор, разгоняют его до частоты выше резонансной, отключают привод и на выбеге измеряют дисбаланс в плоскости, которая не совпадает с осью качания. После снижения частоты вращения ниже резонанса повторно измеряют давление в опоре, по которому определяют дисбаланс другой плоскости.A known method of dynamic balancing of a rotor with two reduction planes during its rotation [3], in which one of the planes is combined with the swing axis of the frame. They rotate the rotor, accelerate it to a frequency higher than the resonant one, turn off the drive and measure coastal imbalance in a plane that does not coincide with the swing axis. After reducing the speed below resonance, the pressure in the support is re-measured, by which the imbalance of the other plane is determined.

Недостатками такого способа являются трудности с разделением сигналов от различных дисбалансов в различных плоскостях приведения, сравнительно невысокая производительность, связанная с необходимостью разгона и торможения ротора, высокие динамические нагрузки на сам ротор, что исключает применение такого способа при балансировке легкоразрушаемых роторов, высокие энергетические затраты и принципиальная невозможность автоматизации процесса балансировки.The disadvantages of this method are the difficulties with the separation of signals from various imbalances in different alignment planes, the relatively low productivity associated with the need to accelerate and decelerate the rotor, high dynamic loads on the rotor itself, which excludes the use of this method when balancing easily destroyed rotors, high energy costs and fundamental the inability to automate the balancing process.

Из известных наиболее близких по технической сущности является способ балансировки роторов [4], согласно которому уравновешиваемому ротору сообщают колебательное движение вокруг его продольной оси. Из-за наличия неуравновешенности с определенной угловой координатой ротор начинает совершать угловые колебания относительно горизонтальной оси, проходящей через точку, расположенную на оси. Амплитуда этих колебаний пропорциональна при определенных условиях величине неуравновешенности, а ориентация горизонтальной оси результирующих угловых колебаний указывает на местом ее расположения.Of the known closest in technical essence is the method of balancing the rotors [4], according to which the balanced rotor is informed of the oscillatory movement around its longitudinal axis. Due to the imbalance with a certain angular coordinate, the rotor begins to make angular oscillations relative to the horizontal axis passing through a point located on the axis. The amplitude of these oscillations is proportional under certain conditions to the magnitude of the imbalance, and the orientation of the horizontal axis of the resulting angular oscillations indicates its location.

Недостатком известного способа является невозможность определения динамического дисбаланса.The disadvantage of this method is the inability to determine the dynamic imbalance.

Техническим результатом предлагаемого способа является расширение области применения за счет появления возможности балансировки роторов с более чем одной плоскостью приведения дисбаланса.The technical result of the proposed method is to expand the scope due to the possibility of balancing rotors with more than one plane of reduction of imbalance.

Это достигается тем, что установленному вертикально ротору сообщают колебательные движения относительно его оси, а параметры дисбаланса определяют как функцию колебаний ротора относительно горизонтальной оси. При этом первоначально одну из плоскостей приведения совмещают с горизонтальной осью, относительно которой происходят колебания, возникающие от действия тангенциальных составляющих неуравновешенных сил инерции. Такое расположение ротора исключит влияние неуравновешенности этой плоскости на результат измерения этого этапа. После определения и устранения неуравновешенности в этой плоскости ротор перемещают в осевом направлении на фиксированное расстояние и измерения повторяются.This is achieved by the fact that oscillatory movements about its axis are reported to the vertically mounted rotor, and unbalance parameters are defined as a function of rotor vibrations about the horizontal axis. In this case, initially one of the reduction planes is combined with the horizontal axis, relative to which oscillations occur, arising from the action of the tangential components of unbalanced inertia forces. This arrangement of the rotor will exclude the influence of the imbalance of this plane on the measurement result of this stage. After determining and eliminating the imbalance in this plane, the rotor is moved in the axial direction at a fixed distance and the measurements are repeated.

Кроме того, балансируемому ротору, находящемуся в режиме угловых колебаний, одновременно сообщают равномерный поворот вокруг собственной оси на угол не более φmax=181° до момента появления максимального значения амплитуды колебаний относительно горизонтальной оси, возникающих от неуравновешенных сил инерции.In addition, a balanced rotor in the mode of angular oscillations is simultaneously informed of a uniform rotation around its own axis by an angle of not more than φ max = 181 ° until the maximum value of the amplitude of oscillations relative to the horizontal axis arising from unbalanced inertial forces.

На фиг.1 показано первоначальное положение ротора, а на фиг.2 - положение на втором этапе измерений; на фиг.3 - вид сверху ротора (и дисбаланса) в процессе балансировки.Figure 1 shows the initial position of the rotor, and figure 2 shows the position in the second measurement stage; figure 3 is a top view of the rotor (and imbalance) in the process of balancing.

Способ реализуется следующим образом: на нижнем основании 1 установлен колебательный привод 2 и ротор 3 (см. фиг.1, 2). Нижнее основание 1 соединено с верхним основанием 4 стойками 5, которые позволяют перемещаться нижнему основанию вместе с ротором в осевом направлении. Верхнее основание 4 со станиной соединяется с помощью двух торсионов 6, на которых система совершает вынужденные колебания, вызванные силами инерции от неуравновешенности ротора.The method is implemented as follows: on the lower base 1, an oscillating drive 2 and a rotor 3 are installed (see figures 1, 2). The lower base 1 is connected to the upper base 4 uprights 5, which allow the lower base to move along with the rotor in the axial direction. The upper base 4 is connected to the bed with the help of two torsion bars 6, on which the system makes forced oscillations caused by inertia due to rotor imbalance.

Ротор 3 вместе с основанием 1 и приводом 2 установлен с возможностью перемещения его вдоль оси на величину h и фиксации его в двух положениях, в первом из которых одна из плоскостей приведения, например нижняя, проходит через центр торсионов 6, а во втором смещена (см. фиг.2). Датчики 7 и 8 производят измерения фазы и амплитуды вынужденных колебаний от действия сил инерции от неуравновешенности ротора.The rotor 3 together with the base 1 and the drive 2 is installed with the possibility of moving it along the axis by the value of h and fixing it in two positions, in the first of which one of the reduction planes, for example the lower one, passes through the center of the torsion bars 6, and in the second one it is offset (see Fig. 2). Sensors 7 and 8 measure the phase and amplitude of the forced oscillations from the action of inertia forces from rotor imbalance.

Процесс балансировки ротора с двумя плоскостями приведения начинается с измерения неуравновешенности в верхней плоскости. При этом нижнюю плоскость совмещают с осью торсионов (см. фиг.1). Затем запускают привод и ротор начинает совершать крутильные колебания относительно собственной оси, при этом постепенно поворачиваясь. При наличии неуравновешенности в верхней плоскости приведения на ротор действует динамический момент, вызывающий поворот всей системы относительно оси ОХ. Причем момент, а соответственно и колебания будут максимальными в том случае, когда угол φ=0 (см. фиг.3). Измерение величины неуравновешенности производят датчиком 8, установленным на верхнем основании относительно неподвижной системы отсчета. Датчик опорного сигнала 7, установленный на роторе, предназначен для получения сигнала о положении ротора в каждый момент времени с целью определения местоположения неуравновешенности (квадранта).The process of balancing a rotor with two reduction planes begins with measuring the imbalance in the upper plane. In this case, the lower plane is combined with the axis of the torsion bars (see Fig. 1). Then the drive is started and the rotor begins to perform torsional vibrations relative to its own axis, while gradually turning. In the presence of imbalance in the upper plane of reduction, a dynamic moment acts on the rotor, causing the entire system to rotate relative to the OX axis. Moreover, the moment, and, accordingly, the oscillations will be maximum in the case when the angle φ = 0 (see figure 3). The measurement of the imbalance produced by the sensor 8 mounted on the upper base relative to the stationary reference system. The reference signal sensor 7 mounted on the rotor is designed to receive a signal about the position of the rotor at each moment of time in order to determine the location of imbalance (quadrant).

После определения неуравновешенности в верхней плоскости приведения необходимо устранить ее с целью исключения влияния этого дисбаланса на последующее измерения. В противном случае его нужно учитывать при дальнейших измерениях.After determining the imbalance in the upper plane of reduction, it is necessary to eliminate it in order to exclude the influence of this imbalance on subsequent measurements. Otherwise, it must be taken into account in further measurements.

После устранения (или измерения) неуравновешенности в верхней плоскости приведения ротор вместе с нижним основанием и приводом перемещают вверх на величину h (величину h выбирают, учитывая конструктивные параметры балансируемого ротора, к примеру, величину h можно принять равной 1/2…1/4 расстояния между плоскостями приведения) и производят повторные измерения (см. фиг.2).After eliminating (or measuring) the imbalance in the upper plane of reduction, the rotor together with the lower base and the drive are moved up by h (the value of h is selected, taking into account the design parameters of the balanced rotor, for example, the value of h can be taken equal to 1/2 ... 1/4 of the distance between the reduction planes) and make repeated measurements (see figure 2).

Таким образом, использование заявляемого способа позволяет измерить параметры неуравновешенности ротора с высокой точностью в двух плоскостях приведения неуравновешенности. Способ удобен в эксплуатации и не требует больших материальных затрат на его реализацию.Thus, the use of the proposed method allows you to measure the parameters of the unbalance of the rotor with high accuracy in two planes to bring the imbalance. The method is convenient in operation and does not require large material costs for its implementation.

Источники информацииInformation sources

1. М.Е.Левит, В.М.Рыженков, Балансировка деталей и узлов. - М., Машиностроение, 1986 г.1. M.E. Levit, V. M. Ryzhenkov, Balancing of parts and assemblies. - M., Engineering, 1986

2. Патент США №5359885, кл.73/146, 1994 г.2. US patent No. 5359885, CL 73/146, 1994

3. Авторское свидетельство СССР №1497496, кл. G01M 1/16, 1989 г.3. USSR author's certificate No. 1497496, cl. G01M 1/16, 1989

4. Авторское свидетельство СССР №712708, кл. G01M 1/16, 1980 г.4. Copyright certificate of the USSR No. 712708, cl. G01M 1/16, 1980

Claims (2)

1. Способ динамической балансировки роторов, заключающийся в том, что установленному вертикально ротору сообщают колебательные движения относительно его оси, а параметры дисбаланса определяют как функцию колебаний ротора относительно горизонтальной оси, отличающийся тем, что осуществляют балансировку ротора в следующей последовательности: первоначально одну из плоскостей приведения совмещают с горизонтальной осью, относительно которой происходят колебания, возникающие от действия тангенциальных составляющих неуравновешенных сил инерции, и производят измерения этих колебаний; после определения и устранения неуравновешенности в первой плоскости ротор перемещают в осевом направлении на фиксированное расстояние и измерения колебаний повторяют.1. The method of dynamic balancing of rotors, namely, that the vertically mounted rotor is informed of oscillatory movements about its axis, and the imbalance parameters are determined as a function of the rotor vibrations relative to the horizontal axis, characterized in that the rotor is balanced in the following sequence: initially, one of the reduction planes combine with the horizontal axis, relative to which oscillations occur, arising from the action of the tangential components of unbalanced forces inertia, and measure these oscillations; after determining and eliminating the imbalance in the first plane, the rotor is axially displaced by a fixed distance and the oscillation measurements are repeated. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что установленному вертикально неуравновешенному ротору, находящемуся в режиме угловых колебаний, одновременно сообщают равномерный поворот вокруг собственной оси на угол не более φmax=181° до момента появления максимального значения амплитуды колебаний относительно горизонтальной оси, возникающих от неуравновешенных сил инерции. 2. The method according to claim 1, characterized in that the installed vertically unbalanced rotor in the mode of angular vibrations, at the same time report a uniform rotation around its own axis by an angle of not more than φ max = 181 ° until the maximum value of the amplitude of the oscillations relative to the horizontal axis arising from unbalanced inertia forces.
RU2008138835/28A 2008-09-30 2008-09-30 Method for dynamic balancing of rotor RU2382999C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008138835/28A RU2382999C1 (en) 2008-09-30 2008-09-30 Method for dynamic balancing of rotor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008138835/28A RU2382999C1 (en) 2008-09-30 2008-09-30 Method for dynamic balancing of rotor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2382999C1 true RU2382999C1 (en) 2010-02-27

Family

ID=42127921

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008138835/28A RU2382999C1 (en) 2008-09-30 2008-09-30 Method for dynamic balancing of rotor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2382999C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014178759A1 (en) * 2013-04-30 2014-11-06 Общество С Ограниченной Ответственностью "Диамех 2000" Rotor balancing method and device
RU2674423C2 (en) * 2017-05-11 2018-12-10 Акционерное общество "Конструкторское бюро специального машиностроения" Method for vertical dynamic balancing of workpiece

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014178759A1 (en) * 2013-04-30 2014-11-06 Общество С Ограниченной Ответственностью "Диамех 2000" Rotor balancing method and device
RU2544359C2 (en) * 2013-04-30 2015-03-20 Общество с ограниченной ответственностью "ДИАМЕХ-2000" Method of rotor balancing and device for its realisation
RU2674423C2 (en) * 2017-05-11 2018-12-10 Акционерное общество "Конструкторское бюро специального машиностроения" Method for vertical dynamic balancing of workpiece

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8272265B2 (en) System and method for active detection of asymmetry in rotating structures
CN106289645B (en) Rotor dynamic balance measuring method and device based on steady state excitation method
PL225215B1 (en) Balancing machine of cardan shafts and the propshaft balancing method
CN110118632A (en) By the method for the degree of unbalancedness of displacement sensor axis elastic rotor
EP1806570A2 (en) Rotor balancing method and device
RU2382999C1 (en) Method for dynamic balancing of rotor
JP2009236880A (en) Standard exciter
JP3990098B2 (en) Unbalance measuring device and method
KR100905397B1 (en) Dynamic balancing apparatus and methods using periodic angular motion
RU2426976C2 (en) Procedure and device for automatic rotor balancing
RU2426082C1 (en) Procedure and device for rotor balancing
JP4098429B2 (en) Balance test machine and balance test method
JP2003194653A (en) Measuring method and correction method of unbalance of body of rotation device therefor
RU2539810C1 (en) Method of vertical dynamic balancing of workpiece and device for its implementation
CN112710869A (en) Harmonic oscillator rigid shaft identification device and method based on additional electrostatic rigidity principle
RU2299409C1 (en) Rotor balance machine
JP2016045060A (en) Vibration measuring method and device of rotor
CN204575249U (en) A kind of fast adjuster of enclosure space internal rotor amount of unbalance
Huo et al. Unbalance identification for mainshaft system of 2-DOF precision centrifuge: a displacement sensor-based approach
RU2077038C1 (en) Method of determination of value and angle of disbalance
RU2319127C2 (en) Method of balancing rotors
RU2185609C2 (en) Method of dynamic balancing
CN114427933A (en) Rotor system holographic dynamic balance method based on composite vector
Ciszkowski et al. Prototype of a device used for dynamic balancing power units of unmanned platforms
Li et al. Research on inhibition of frequency split in paraboloid of revolution shaped resonator

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20111128

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20161001