RU2498253C1 - Device for automatic balancing of rotation bodies - Google Patents

Device for automatic balancing of rotation bodies Download PDF

Info

Publication number
RU2498253C1
RU2498253C1 RU2012123771/28A RU2012123771A RU2498253C1 RU 2498253 C1 RU2498253 C1 RU 2498253C1 RU 2012123771/28 A RU2012123771/28 A RU 2012123771/28A RU 2012123771 A RU2012123771 A RU 2012123771A RU 2498253 C1 RU2498253 C1 RU 2498253C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
balancing
lasers
signals
piezoelectric transducers
rotation
Prior art date
Application number
RU2012123771/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Геннадий Алексеевич Копылов
Original Assignee
Геннадий Алексеевич Копылов
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 Геннадий Алексеевич Копылов filed Critical Геннадий Алексеевич Копылов
Priority to RU2012123771/28A priority Critical patent/RU2498253C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2498253C1 publication Critical patent/RU2498253C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Testing Of Balance (AREA)

Abstract

FIELD: measurement equipment.SUBSTANCE: device includes a machine for fixation and rotation of a part, two technological lasers, the beams of which, at their actuation, fall on end surfaces of a rotation body and evaporate material at incidence point, two piezoelectric transducers installed at lower points of both supports at fixation of the rotation body on the machine, which generate an electric signal, depending on the value of force acting on them, two electrical voltage amplifiers amplifying electrical signals from piezoelectric transducers, each one from its own, and a computer, in which a driver controlling the lasers is installed. During balancing, in case electrical signals from piezoelectric transducers are different from each other, first, dynamic balancing is performed by multiple short-time actuation of one laser on the side of the signal that is higher as to the value until signals are balanced. Then, static balancing is performed by multiple and short-time actuation of both lasers, in the middle of signal maximum, for example for 0.1 of the time of one revolution, depending on rotation speed of the balanced body till signals from piezoelectric transducers, which are caused by imbalance of the rotation body, fade. Also, the correction determined by force of gravity, which acts on piezoelectric transducers, and considered in the computer at output of control commands to lasers is determined in advance.EFFECT: possibility of performing both static and automatic balancing of rotation bodies at reduction of balancing time and improvement of balancing accuracy.3 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам для балансировки вращающихся тел.The invention relates to mechanical engineering, in particular to devices for balancing rotating bodies.

Известно устройство для статической балансировки [1], которое представляет из себя две заостренные поверхности, закрепленные на желобообразном корпусе параллельно друг другу. Балансируемую деталь помещают на заостренные поверхности, слегка подталкивают и дают ей возможность свободно остановиться. Ее более тяжелая часть, после остановки, всегда займет нижнее положение. После этого или убирают материал детали с более тяжелой стороны, или же добавляют с противоположной ей стороны.A device for static balancing [1], which consists of two pointed surfaces mounted on a groove-shaped housing parallel to each other. The balanced part is placed on pointed surfaces, slightly nudged and allows it to stop freely. Its heavier part, after stopping, will always take a lower position. After that, either the material of the part is removed from the heavier side, or added from the opposite side.

Недостатком этого устройства является то, что при его применении используется ручная балансировка, которая занимает много времени и обеспечивает плохую точность.The disadvantage of this device is that its use uses manual balancing, which takes a lot of time and provides poor accuracy.

Наиболее близким техническим решением является станок [1], на который устанавливают деталь на упругие опоры и присоединяют к приводу. Частоту вращения доводят до значения, чтобы система вошла в резонанс.The closest technical solution is the machine [1], on which the part is mounted on elastic supports and attached to the drive. The speed is adjusted to a value so that the system enters into resonance.

Недостатком этого устройства является то, что уравновешивание масс детали проводят вручную, удаляя часть материала, где его больше, или добавляя его с противоположной стороны. Этот процесс требует много времени, и точность его невысокая.The disadvantage of this device is that the balancing of the masses of the part is carried out manually, removing part of the material, where it is more, or adding it from the opposite side. This process requires a lot of time, and its accuracy is low.

Технической задачей изобретения является разработка устройства, обеспечивающего автоматическую как статическую, так и динамическую балансировки тел вращения.An object of the invention is the development of a device that provides automatic both static and dynamic balancing of bodies of revolution.

Технический результат изобретения достигается тем, что что в состав устройства входят два технологических лазера, лучи от которых, при их включении, падают на торцевые поверхности вращающегося тела и испаряют материал в точке падения, уменьшая тем самым его массу; два пьезодатчика, установленные в нижних точках обеих опор при закреплении тела вращения на станке, которые вырабатывают электрический сигнал, в частности электрическое напряжение, в зависимости от величины силы, действующей на них; два усилителя электрического напряжения, усиливающие электрические сигналы с пьезодатчиков, каждый со своего; компьютер, в котором установлен драйвер, управляющий лазерами; причем, если электрические сигналы с пьезодатчиков отличаются друг от друга по величине, то сначала осуществляется динамическая балансировка многократным кратковременным включением одного лазера со стороны большего, по величине, сигнала до тех пор, пока сигналы не уравняются, после чего осуществляется статическая балансировка многократным и кратковременным, на время, посредине максимума сигнала, например на 0,1 времени одного оборота, в зависимости от скорости вращения балансируемого тела, включением обеих лазеров, до момента, когда исчезнут сигналы от пьезодатчиков, вызванные разбалансировкой тела вращения, причем сигналы с пьезодатчиков, обусловленные силой тяжести тела вращения, определяются заранее в невращающемся его положении и учитываются при выработке команд на лазеры компьютером.The technical result of the invention is achieved in that the device includes two technological lasers, the rays from which, when turned on, fall on the end surfaces of the rotating body and vaporize the material at the point of incidence, thereby reducing its mass; two piezosensors installed at the lower points of both supports when fixing the body of rotation on the machine, which generate an electrical signal, in particular an electric voltage, depending on the magnitude of the force acting on them; two amplifiers of electric voltage, amplifying electrical signals from piezoelectric sensors, each with its own; a computer in which the driver that controls the lasers is installed; moreover, if the electrical signals from the piezoelectric sensors differ from each other in magnitude, then the dynamic balancing is performed by repeatedly turning on one laser for a short time from the side of the larger signal in magnitude until the signals are equalized, after which the static balancing is repeated and short-term, for a time in the middle of the signal maximum, for example, 0.1 time of one revolution, depending on the speed of rotation of the balanced body, by turning on both lasers, until the moment when eznut signals from the piezoelectric transducers, the imbalance caused by the rotation of the body, wherein the signals from the piezoelectric transducers, the body due to rotation force of gravity, are determined in advance in the non-rotating and its position recorded in the formulation of commands on a computer-lasers.

Новыми признаками, обладающими существенными отличиями, являются:New features with significant differences are:

1. Наличие двух технологических лазеров.1. The presence of two technological lasers.

2. Наличие компьютера с драйвером.2. The presence of a computer with a driver.

3. Наличие пьезодатчиков в нижних точках каждой опоры.3. The presence of piezosensors in the lower points of each support.

4. Связи между составными элементами.4. The relationship between the constituent elements.

Использование новых признаков, в совокупности с известными, и новых связей между ними обеспечивает достижение технического результата изобретения, а именно: создание автоматического устройства для балансировки тел вращения с достаточной точностью.The use of new features, in conjunction with the known, and new relationships between them ensures the achievement of the technical result of the invention, namely: the creation of an automatic device for balancing bodies of revolution with sufficient accuracy.

На фиг.1 схематично представлено балансируемое тело вращения на опорах и расположение центра масс. На фиг.2 показано появление сигнала с пьезодатчиков при вращении балансируемого тела. На фиг.3 приведена блокFigure 1 schematically shows a balanced body of rotation on the supports and the location of the center of mass. Figure 2 shows the appearance of the signal from the piezoelectric sensors during rotation of the balanced body. Figure 3 shows the block

-схема составляющих устройство элементов.diagram of the components of the device.

Балансируемое тело 1 (фиг.1, вид «а») установлено на двух опорах, в которых действуют силы P и G, направленные вниз (на каждой опоре действует половина этих сил). Сила G есть сила тяжести тела вращения, которая прикладывается в центре масс балансируемого тела. Сила P и P1 вызываются разбалансировкой тела 1. Сила P определяется массой тела 1, расположенной ниже оси «О» тела вращения, а сила P1 - массой тела выше этой оси. Пьезодатчики 2 (фиг.1, вид «б») установлены в нижних точках каждой опоры. При действии на них сил, согласно пьезоэффекту, они вырабатывают электрический сигнал, в частности электрическое напряжение. На каждом из них появляется напряжение U1 и U2 , значения которых определяются величинами сил: чем больше сила, тем выше значение напряжения. Радиус балансируемого тела равен R, а скорость вращения - ω. Центр масс смещен относительно оси вращения на величину «С». На виде «б», фиг.1 показана динамическая разбалансировка, когда центр масс тела 1 находится левее (по чертежу) плоскости симметрии, в которой располагается ось «У», на величину «В». Следствием этого является то, что напряжение с левого пьезодатчика U1 больше, чем с правого U2 . Лазеры 4, если осуществляется статическая балансировка, убирают материал с обеих сторон вращающегося тела 1 в месте его избытка, перемещая центр масс к оси вращения снизу вверх в последовательности: ц.м. 1, ц.м. 2, ц.м. 3 и т.д.The balanced body 1 (Fig. 1, view “a”) is mounted on two supports in which the forces P and G are directed downward (half of these forces acts on each support). The force G is the gravity of the body of revolution, which is applied in the center of mass of the balanced body. The force P and P 1 are caused by the unbalancing of body 1. The force P is determined by the mass of body 1, located below the axis "O" of the body of revolution, and the force P 1 is determined by the mass of the body above this axis. Piezosensors 2 (Fig. 1, view “b”) are installed at the lower points of each support. Under the action of forces on them, according to the piezoelectric effect, they generate an electrical signal, in particular an electrical voltage. On each of them appears voltage U 1 and U 2 , the values of which are determined by the magnitude of the forces: the greater the force, the higher the voltage value. The radius of the balanced body is equal to R, and the rotation speed is ω. The center of mass is shifted relative to the axis of rotation by a value of "C". In view "b", figure 1 shows the dynamic imbalance when the center of mass of the body 1 is located to the left (according to the drawing) of the plane of symmetry in which the axis "U" is located, by the value "B". The consequence of this is that the voltage from the left piezoelectric sensor U 1 is greater than from the right U 2 . Lasers 4, if static balancing is carried out, remove material from both sides of the rotating body 1 in the place of its excess, moving the center of mass to the axis of rotation from bottom to top in the sequence: 1, m 2, m 3 etc.

На фиг.2 показана динамическая балансировка, обеспечиваемая левым лазером 4, когда центр масс перемещается к плоскости симметрии по оси «Х»: ц.м. 1, ц.м. 2, ц.м. 3 и т.д. При разбалансировке максимальные значения сил, действующих на опоры и вызывающих появление максимальных значений напряжений Uмакс , происходят через время Т/4, где Т - время одного оборота те л а 1. Периодичность максимумов Uмакс Тпер. составляет время одного оборота Т. Когда лазерами убирается материал балансируемого тела, то напряжение Uмакс уменьшается. На фиг.3 представлен состав предлагаемого устройства, куда входят: балансируемое вращающееся тело 1, пьезодатчики 2, усилители электрического напряжения 3, лазеры 4, компьютер, который имеет драйвере.Figure 2 shows the dynamic balancing provided by the left laser 4, when the center of mass moves to the plane of symmetry along the axis "X": 1, m 2, m 3 etc. When the maximum values of unbalance forces acting on the supports and causing the appearance of the maximum values of voltage U max, occurs after a time T / 4 where T - time of one revolution are Chapter 1. Frequency maxima U max T lane. is the time of one revolution T. When the material of the balanced body is removed by lasers, the voltage U max decreases. Figure 3 presents the composition of the proposed device, which includes: a balanced rotating body 1, piezoelectric sensors 2, voltage amplifiers 3, lasers 4, a computer that has a driver.

Устройство для автоматической балансировки тел вращения работает следующим образом.A device for automatic balancing of bodies of revolution works as follows.

Устанавливается на станок балансируемое тело 1, закрепляется, соединяется с приводом, проводятся все подготовительные работы, в том числе соединение элементов друг с другом, с источником питания и т.д. Затем определяется напряжение U, которое появляется с пьезодатчиков от воздействия силы тяжести тела 1 и которое компьютером будет в дальнейшем вычитаться. После этого включается привод, и тело 1 начинает вращаться со скоростьюω. Если имеется разбалансировка, то появятся напряжения U1 и U2 которые могут быть одинаковыми (нет динамической разбалансировки) или разными (есть динамическая разбалансировка). Если эти напряжения отсутствуют, то значит тело 1 сбалансировано. Если существуют динамическая и статическая разбалансировки, то первоначально осуществляется динамическая балансировка (хотя может сначала выполняться и статическая балансировка). Компьютер 5 с драйвером выдает команду лазеру, со стороны которого поступил более сильный сигнал с пьезодатчика. Лазер включается на короткие промежутки времени на каждом обороте тела 1, например на 0,1 периода вращения. В каком месте вращающегося тела будет включен лазер, значения не имеет. Убирая малыми порциями материал тела 1, лазер постепенно центр масс перемещает в плоскость симметрии. Когда сигналы U1 и U2 станут одинаковыми, компьютер выдаст команду работавшему лазеру на его выключение. После этого начнет осуществляться статическая балансировка. Компьютер будет выдавать команду на включение обеих лазеров кратковременно и одновременно в моменты прохождения телом 1 точек падения лучей лазера местами с избыточной массой. Это будет происходить в момент Тл. (см. фиг.2), учитывая инерционность работы лазера. Точки падения лучей лазеров находятся на вертикальной прямой между осью вращения тела 1 и пьезодатчиками. Период появления Uмакс. будет постоянным для данной скорости вращения тела 1. Однако величина Uмакс. с каждым включением лазеров будет уменьшаться, так как будет удаляться материал с балансируемого тела. Лазеры будут включаться в работу до тех пор, пока напряжения U1 и U2 не станут равными нулю. Этот момент считается окончанием балансировки.A balanced body 1 is installed on the machine, fixed, connected to the drive, all preparatory work is carried out, including connecting elements to each other, to a power source, etc. Then, the voltage U is determined, which appears from the piezoelectric sensors from the influence of the gravity of the body 1 and which will be further subtracted by the computer. After that, the drive is turned on, and body 1 begins to rotate at a speed ω. If there is imbalance, then the voltage Uone and U2 which can be the same (there is no dynamic imbalance) or different (there is a dynamic imbalance). If these stresses are absent, then body 1 is balanced. If there are dynamic and static imbalances, then dynamic balancing is initially performed (although static balancing may be performed first). Computer 5 with the driver issues a command to the laser, from the side of which a stronger signal from the piezosensor has been received. The laser is turned on for short periods of time on each revolution of the body 1, for example, for 0.1 period of rotation. In what place of the rotating body the laser will be turned on, it does not matter. By removing the material of the body 1 in small portions, the laser gradually moves the center of mass to the plane of symmetry. When U signalsone and U2 become the same, the computer will issue a command to the working laser to turn it off. After that, static balancing will begin. The computer will issue a command to turn on both lasers briefly and simultaneously at the moments when the body 1 passes points of incidence of the laser beams in places with excess mass. This will happen at time Tl (see figure 2), given the inertia of the laser. The points of incidence of the laser beams are on a vertical line between the axis of rotation of the body 1 and the piezoelectric sensors. U appearance periodMax. will be constant for a given rotation speed of body 1. However, the value UMax. with each inclusion of lasers it will decrease, as the material will be removed from the balanced body. Lasers will be switched on until the voltage Uone and U2 will not be equal to zero. This moment is considered the end of balancing.

Использование заявляемого изобретения позволяет резко сократить время на проведение балансировки вращающихся тел, повышает точность балансировки, что увеличивает срок эксплуатации этих тел, улучшает условия работы при балансировке, так как этот процесс происходит в автоматическом режиме.The use of the claimed invention allows to drastically reduce the time for balancing rotating bodies, improves the accuracy of balancing, which increases the life of these bodies, improves working conditions when balancing, as this process occurs automatically.

Источники информацииInformation sources

1. Гельберг Б.Т., Пекелис Г.Д. Ремонт промышленного оборудования. - М.: Высшая школа, 1977. - С.147-149.1. Gelberg B.T., Pekelis G.D. Repair of industrial equipment. - M .: Higher school, 1977. - S.147-149.

Claims (1)

Устройство для автоматической балансировки тел вращения, включающее станок для закрепления и вращения детали с определенной регулируемой скоростью, отличающееся тем, что в состав устройства входят два технологических лазера, лучи от которых, при их включении, падают на торцевые поверхности вращающегося тела и испаряют материал в точке падения, уменьшая тем самым его массу; два пьезодатчика, установленные в нижних точках обеих опор при закреплении тела вращения на станке, которые вырабатывают электрический сигнал, в частности электрическое напряжение, в зависимости от силы, действующей на них; два усилителя напряжения, усиливающие электрические сигналы с пьезодатчиков, каждый со своего; компьютер, в составе которого имеется драйвер, управляющий лазерами, причем, если электрические сигналы с пьезодатчиков отличаются друг от друга по величине, то осуществляется динамическая балансировка многократным кратковременным включением одного лазера со стороны большего по величине сигнала до тех пор, пока эти сигналы не станут равными, после чего осуществляется статическая балансировка многократным и кратковременным, на время, посередине максимума сигнала, например на 0,1 времени одного оборота, в зависимости от скорости вращения балансируемого тела, включением обоих лазеров, до момента, когда исчезнут сигналы от пьезодатчиков, вызванные разбалансировкой тела вращения, причем сигналы с пьезодатчиков, обусловленные силой тяжести тела вращения, определяются заранее в невращательном его положении и учитываются при выработке команд на лазеры компьютером. A device for automatic balancing of bodies of revolution, including a machine for fixing and rotating the part with a certain adjustable speed, characterized in that the device includes two technological lasers, the rays from which, when turned on, fall on the end surfaces of the rotating body and vaporize the material at a point falling, thereby reducing its mass; two piezosensors installed at the lower points of both supports when securing the body of revolution on the machine, which generate an electrical signal, in particular an electric voltage, depending on the force acting on them; two voltage amplifiers amplifying electrical signals from piezoelectric sensors, each with its own; a computer, which includes a driver that controls the lasers, and if the electrical signals from the piezoelectric sensors differ from each other in size, then dynamic balancing is performed by repeatedly turning on one laser from the side of the larger signal until these signals become equal then static balancing is performed by multiple and short-term, for a while, in the middle of the signal maximum, for example, for 0.1 time of one revolution, depending on the rotation speed the balanced body, the inclusion of both lasers, until the signals from the piezoelectric transducers disappear due to rotational imbalance of the body, wherein the signals from the piezoelectric transducers, the rotational force caused by gravity of the body are determined in advance in the non-rotating and its position recorded in the formulation of commands on a computer-lasers.
RU2012123771/28A 2012-06-07 2012-06-07 Device for automatic balancing of rotation bodies RU2498253C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012123771/28A RU2498253C1 (en) 2012-06-07 2012-06-07 Device for automatic balancing of rotation bodies

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012123771/28A RU2498253C1 (en) 2012-06-07 2012-06-07 Device for automatic balancing of rotation bodies

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2498253C1 true RU2498253C1 (en) 2013-11-10

Family

ID=49683256

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012123771/28A RU2498253C1 (en) 2012-06-07 2012-06-07 Device for automatic balancing of rotation bodies

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2498253C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108119384A (en) * 2017-10-31 2018-06-05 沈阳透平机械股份有限公司 The rotor dynamic balancing adjusting method and device of centrifugal compressor

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU296011A1 (en) * DEVICE FOR EQUALIZATION OF ELECTRON-OPTICAL ROTORS
SU1388737A1 (en) * 1986-07-09 1988-04-15 Всесоюзный заочный институт текстильной и легкой промышленности Device for automatic balancing of rotors in rotation
SU1649275A1 (en) * 1988-06-08 1991-05-15 Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского Device for automatic balancing of gyroscope rotors

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU296011A1 (en) * DEVICE FOR EQUALIZATION OF ELECTRON-OPTICAL ROTORS
SU1388737A1 (en) * 1986-07-09 1988-04-15 Всесоюзный заочный институт текстильной и легкой промышленности Device for automatic balancing of rotors in rotation
SU1649275A1 (en) * 1988-06-08 1991-05-15 Московский авиационный технологический институт им.К.Э.Циолковского Device for automatic balancing of gyroscope rotors

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108119384A (en) * 2017-10-31 2018-06-05 沈阳透平机械股份有限公司 The rotor dynamic balancing adjusting method and device of centrifugal compressor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101435733B (en) Laser balance adjusting device
RU2012123740A (en) PREVENTING OFFSET TURN ROLLER SYSTEM
CN104764563A (en) High-speed main shaft complete machine intelligent dynamic balance device
CN104297683A (en) Servo motor limit capacity testing table
RU2498253C1 (en) Device for automatic balancing of rotation bodies
CN102879139A (en) Device and method for testing wire-wound moment of rotary table
CN110346086A (en) A kind of dynamic balancing machine and its application method moving vane rotor suitable for self-powered
CN105136364A (en) Stabilization platform movement ring eccentric torque measuring method
CN108020820A (en) A kind of radar supporting rack
CN104019942A (en) Dynamic balance correcting system and method of self-adapted variable load vibrating platform
CN205120349U (en) Automatic twist counter of car hinge
CN105397275A (en) Friction welding phase control method
CN102735602A (en) Experimental apparatus of metal test-piece laser irradiation effect under constant tension loading
CN107076643B (en) The control device of dynamometer system
JP2015511307A5 (en)
JP2015508492A5 (en)
CN104537931A (en) Pendular component vibration demonstration instrument
CN106705993A (en) Micromechanical gyroscope swing arm type testing device
CN104493651A (en) Novel cylindrical grinding device
CN103192393A (en) Flywheel inverted pendulum system based on magnetic eddy current effect
CN209120019U (en) A kind of semi-automatic dynamic balance adjusting apparatus of single-station
CN205449513U (en) Test bench for car
CN202978634U (en) High-precision balancing device for low-vibration motor
CN206489186U (en) Cross sensitivity test equipment
CN206357456U (en) A kind of line tension micromatic setting of squaring silicon bar machine