SE510266C2 - Metod för styrning av vibrationsamplitud i roterande system - Google Patents

Description

lO l5 20 25 30 35 510 266 2 balanserande rullkropparna i deras bana, och detta uppnås med de särdrag, som definieras i bifogade patentkrav l.

I det följande kommer bakgrunden till och lösningen av föreliggande uppfinning att beskrivas med hänvisning till bifogade ritningar, vilka schematiskt visar, i Fig. 1 en schematisk illustration över ett mekaniskt system lämpat för att utrustas med en autobalanseringsenhet.

Fig. 2 är ett diagram, som visar vibrationskaraktäristikorna för ett diskret system med initial excentricitet e. schematisk sidovy en Fig. 3 illustrerar i en autobalanseringsenhet i utbalanserat läge.

Fig. 4a och 4b illustrerar schematiskt de krafter som verkar på en rullkropp i en autobalanseringsenhet vid olika amplituder, och Fig. 5 illustrerar schematiskt en autobalanseringsenhet för- sedd med en artificiell obalans i enlighet med föreliggande uppfinning.

De flesta mekaniska system, som anses lämpliga som applikationer för autobalansering kan schematiskt beskrivas som i bifogade ritningsfigur l, som mycket schematiskt visar ett hus 1, som är elastiskt anslutet till ett underlag 2, såsom illustreras med en symbolisk fjäder 3, och som är försett med en axel 4 med en roterande massa 5.

Ett sådant system har en vibrationskaraktäristika i enlighet :ned diagrammet, som visas i Fig. 2, vari indikeras den stationära vibrationsnivån, d.v.s. vibrationsnivån som blir efter lång tid och vid rotations- resultatet olika 10 15 20 25 30 35 BJ '“\ CA 3 hastigheter, för roterande massa (heldragen linje), och för maskineriets hus (streckad linje), när den roterande massan har en excentricitet e relativt dess axelpunkt.

I Fig. 3 visas schematiskt i en sidovy en autobalanserings- enhet, avsedd att anslutas koncentriskt till den roterande axeln eller liknande, som skall utbalanseras, och som innefattar en innerring 6, en. yttre löpring '7 placerad omkring innerringen 6 och koncentriskt däromkring och ett antal rullkroppar 8, företrädesvis kulor, men i ett sådant antal, att de endast upptar en del av den volym, som inne- sluts mellan de två ringarna 6 och 7. Även om det inte Visas i denna figur är utrymmet mellan ringarna 6, 7 utvändigt tillslutet medelst ej visade ändplátar, och det fria utrymmet mellan ringarna och ändplåtarna, som inte upptas av rullkropparna 8 är vanligen fyllt av ett medium, t.ex. olja, som utövar en dämpande och medbringande effekt på rull- kropparna. Enheten visas i denna vy i utbalanserat till- stånd, varvid en obalanseffekt illustreras i övre högra kvadranten av den yttre löpringen vid OOB. Rullkropparna 8 har här intagit åtskilda positioner längs ytterlöpringen läget för OOB, och obalansen OOB, och fördelade kring positionen motsatt därigenom kompenseras den störande centrifugalkraften Eg som verkar på rullkropparna och normal- kraften Eg som verkar vinkelrätt mot löpbanan är lika stora och riktade i motsatta riktningar och genom rotations- centrum RC och det geometriska centrumet GC, vilka därigenom sammanfaller. Därför finns ingen resulterande kraft, som orsakar obalans när systemet arbetar. I denna figur illustreras obalanssymbolen OOB som ett ganska litet område, som representerar en jämförelsevis liten massa, och rull- kropparna 8 är därigenom fördelade över ett relativt långt parti av löpbanan. Om storleken av OOB och/eller avståndet mellan positionen för OOB och det geometriska centrumet GC skulle öka, kommer rullkropparna naturligtvis att bli mera 10 15 20 25 30 35 510 266 4 koncentrerade mitt emot läget för OOB, tills de slutligen skulle vara belägna nära varandra.

Autobalanseringsprincipen kräver att det föreligger l80° fas- förskjutning mellan tyngdpunkten för den roterande massan d.v.s. när tyngdpunkten för den uppåt på axelcentrum i dess lägsta position. Denna fasskillnad kan och dess utböjning, roterande kroppen 5 pekar kroppen, är dess ses i diagrammet i Fig. 2, som en "negativ amplitud", d.v.s. den heldragna linjen är i det lämpliga området belägen under axeln, som representerar rotationshastigheten.

För de flesta autobalanseringsapplikationer, t.ex. för vinkelslipmaskiner, ligger rotationshastigheten vanligen i mellanomràdet, d.v.s. på det plana partiet på den heldragna linjen i Fig. 2.

Experiment har visat att balanseringsfunktionen är beroende av en påtvingad loalanseringsamplitud in (avsiktlig eller orsakad av utformningen av systemet), vilket kan uttryckas med formeln uf = mroc/mcot e qDRÜ/QO) = systemets roterande massa nga = systemets totala massa e = excentriciteten Q = rotationsfrekvensen wc = resonansfrekvensen ®(m/mg = går mot l ju högre ovanför rotationsfrekvensen som systemet kommer. r Enligt föreliggande uppfinning föreslås nu att ovanstående problem löses genom att balanseringskropparna påverkas på så 10 15 20 25 30 35 192 0"! O\ ON. 5 sätt att de initialt får hjälp att börja finna sina korrekta balanseringspositioner, och detta åstadkommes genom att den påtvingade vibrationsamplituden uf avsiktligt ökas.

I enlighet med den ovan angivna formeln kan detta uppnås genom ökning av förhållandet mellan den roterande obalansen nya-e och den totala massan num, vilken sistnämnda är mnn+mM d.v.s. den roterande massan tillsammans med massan hos huset som uppbär den roterande massan. ovannämnda bekräftas vidare av det att små handhållna roterande verktyg är Denna teori konstaterandet, mycket mera känsliga för autobalanseringsfunktioner än stora maskiner, vilka vidare ofta är förankrade i ett stort och och därmed har ett avsevärt lägre tungt fundament, förhållande nya/nnü än det lilla handhållna verktyget.

Med hänvisning till Fig. 4a och 4b visas schematiskt att vid ett system med obalans finns det ett avstånd mellan det geometriska centrumet GC och rotationscentrum RC, och detta avstånd orsakar en resulterande kraft FR. I Fig. 4a visas hur ett litet avstånd al medför en liten resulterande kraft FW medan ett större avstånd a2, som visas i Fig. 4b orsakar en större kraft FR.

Skillnaden mellan tunga och lätta system kan konstateras genom storleken av vibrationsamplituden. Den resulterande kraften Eg soul bringar balanseringskropparna (kulorna) i balanseringsenheten att ändra sina lägen kan anses vara proportionell mot vibrationsamplituden. Denna visar sig vara lägre för tunga maskiner, jämfört med lätta maskiner, t.ex. handhållna vinkelslipar. Kulorna kommer sålunda att uppleva en lägre resulterande kraft vid lägre vibrationsamplituder, och om denna är alltför låg kommer kulorna inte att kunna övervinna systemets inre motstånd, såsom tröghetsmoment, 10 15 20 25 30 35 510 266 6 motstånd från oljan som anordnats autobalanseringsenhetens hus, sonx ett mediunx för att dämpa kulornas rörelse och medbringa dem, och detta innebär, att kulorna inte kommer att röra sig för att försöka finna sina ur balanserings- synpunkt optimala positioner.

Nu föreslås följdaktligen, att öka obalansen i systemet genom att tillföra en artificiell obalans till systemet.

Experiment har visat att genom att pàtvinga en sådan obalans på systemet uppnås också vid jämförelsevis låga rotationshastigheter och/eller vid låg “normal” eller inneboende obalans i. systemet, att balanseringskropparna snabbt och säkert kommer att finna deras rätta positioner för att ge systemet en tillfredsställande balanserings- effekt. att genon1 att på ett roterande systenl pålägga en ökad Det måste anses som en överraskande teknisk effekt artificiell obalans, kommer en autobalanseringsenhet, som är associerad med det roterande systemet att ge ett mera till- fredsställande, och framför allt, ett snabbare balanserings- resultat än utan sådan tillkommande artificiell obalans.

För att uppnå detta föreslås det, t.ex. att man förser ytterligare artificiell autobalanseringsenheten med en obalanskropp, såsom visas schematiskt i Fig. 5, där ytterlöpringen 7 är försedd med en vikt 9, som ökar den “normala” obalansen i systemet, och därigenom initialt ökar den resulterande kraften FR, varigenom denna säkert kommer att överskrida motståndet i form av rullningsmotstànd, o.s.v. och bringa rullkropparna att snabbt finna deras korrekta positioner.

Det är naturligtvis också möjligt att öka den “normala” obalansen inom systemet inte genom att lägga till ytterligare vikt, utan också genom att avlägsna vikt från (Ii Ö\ CA 7 lämplig position. En sådan metod for att öka obalansen kan ha ytterligare fördelar, eftersom därigenom ingen extra vikt tillföres systemet som sådant.

Uppfinningen är inte begränsad till utforingsexemplen, som visas schematiskt i ritningarna och beskrives med hänvisning därtill utan modifikationer och varianter är tänkbara inom ramen för bifogade patentkrav.

Claims (5)

510 266 |-.A (J-Y 20 30 Lu UI 8 PÅTENTKRAV

1. Metod för s ty rn irxg_ av vibrationer som åsamkats olika typer av roterande system till följd av obalans i dessa system, under användande på i och för sig känt sätt, av en autobalanseringsenhet innefattande en inkapslad ringformad bana (7) monterad på det roterande systemet och med ett antal rullkroppar (8), som är fritt rörliga längs denna bana för kompensering av obalans i det roterande systemet, k ä n n e t e c k n a d a v, avsiktligt tillförande av en ytterligare ökad, påtvingad vibrationsamplitud (uf) på autobalanseringsenneten. r

2 Metod enligt patentkravet l, k n n e t e c k n a d a v, a påläggning av en ytterligare ökad påtvingad vibrations- p “ling av förhållandet mellan den (mm:-e), som ingår i systemet och stemets totala massa (mac), d.v.s. den kombinerade massan av roterande massa och massan av de stationära komponenter, som uppbär systemets roterande massa.

3. Metod enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d a v, artificiell obalans (OOB) till den tillförande av en inneboende, naturliga obalansen nos systemet genom ändring av det roterande systemets massa vid åtminstone en position på avstånd från det roterande systemets geometriska axel.

4 Metod enligt patentkravet 3, k ä n n e t e c k n a d a V, tillförande av en artificiell oba_ans"1k: (9) till dêï for tiliförse- =' ar:-f_:-ell obzlans 10 15 20 25 30 510 266 9

5. Metod enligt patentkravet 3) k ä n n e t e c k n a d a v, avlägsnande av vikt från en position på avstånd från det roterande systemets geometriska axel för ástadkommande av artificiell obalans.