SU1027553A1

SU1027553A1 - Rotor balancing device

Info

Publication number: SU1027553A1
Application number: SU823376434A
Authority: SU
Inventors: Юрий Александрович Матвеев; Элгуджа Георгиевич Гудушаури; Анатолий Александрович Гусаров; Сергей Иванович Воропаев; Карл Акакиевич Хапава
Original assignee: Московский технологический институт
Priority date: 1982-01-05
Filing date: 1982-01-05
Publication date: 1983-07-07

Description

Устройство относитс : к балансиро вочной технике и может быть использовано дл динамической непрерывной балансировки вращающихс масс, вход сдах в состав различного технологи ческого оборудовани iнапример, барабанов дл центробежного отжима влажного бель или влажной одежды ). Известно устройство дл балансировки роторов, содержащее три фигур ных кольца, насаженных на вал ротора , наружный магнитопровод с трем трехфазными обмотками. Фигурные кольца выполн ютс так, что в сборе с наружным магнитопроводом образуетс неравномерный воздушный зазор, и располагаютс на роторбэ так, что их-оси симметрично смекены относи-, тельно друг друга на 120, Калсда трехфазна обмотка наматываетс на магнитопровод таким образом, чтобы вращающеес поле МДС и потоки, наводимые ими, были смещены на 120 и с другой ст-ороны оси МДС смещены в пространстве относительно осей симметрии дисков на ЭО-. При вклю .чении тока в одну из обмоток магни1топровода образуютс МДС и магнитное поле, неподвижное относительно вращающегос синхронно с ними ротора . При этом за счет неравномерного возду1чного зазора магнитное поле распредел етс неравномерно по расточке магнитопровода так, что образуетс односторонн сила магнитного прит жени , направленна в |Сторойу меньшего воздуханого зазора, |величина которого может регуЛироват {с изменением тока в обмотке. Включа раздельно любые из трех обмоток магнитопровода, можно измен ть силу магнитного прит жени , ротора к магнитопроводу как по величине, так и по напр.авлению 1 i Недостатком известного устройства вл етс низка точнбсть работы, так как графические построени / дискретное регулирование привод т к грубым ошибкам при балансировке. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс устройство дл балансировки роторов содержащее блок коммутации, выполненный в виде электромагнитов, равномерно располагаемых по окружности вокруг балансируемого ротора., и диодов , подключенных попарно во встре ной пол рности к каждой паре диамет рально расположенных электромагнито кинематически св зываемый с баланси руемым ротором генератор переменного тока, выходы которого св заны с блоком коммутации, и многоканальный блок управлени , число каналов которого равно числу пар электромагнитов . Многоканальный блок управлени содержит электронную регулирьющую аппаратуру с серводвигателе и обеспечивает .регулирование фазы статора генератора переменного тока до тех пор, пока вектор дисбаланса и компенсирующий вектор смест тс по фазе друг относительно друга на 180 и при одинаковой величине взаимно уравновес тс С2. Недостатком такого устройства вл етс низка точность балансировки , котора вызвана тем, что ротор генератора переменного тока кинематически св зан с валом балансируемого ротора шлифовального круга и образует с ним одну систему вращающихс тел, подлежащих балансировке . Это приводит к TONiy, что значительна масса ротора генератора вносит собственный дисбаланс в балансируемую систему и тем самым уменьшает точность балансировки, Цель изобретени - повышение точности балансировки. Поставленна цель достигаетс тем, что устройство дл балансировки ротора, содержащее блок коьФ утации, .выполненный в виде электромагнитов, равномерно располагаемых по окружности вокруг балансируемого ротора, и диодов, подключенных попарно во вст- речной пол рности к каждой паре диаметрально расположенных электромагнитов , кинематически св зываемый с балансируемым ротором генератор переменного тока, выходы которого св заны с блоком коммутации, и многоканальный блок управлени , -число каналов которого равно числу пар электромагнитов, снабжено тензорезисторами , равномерно размещенными на цилиндрической поверхности вала генератора переменного тока, а каждый канал блока управлени содержит мостовую схему, в смежные плечи которой попарно включены диаметрально расположенные тензорезисторы, пороговый блок, выполненный в виде двух R5 -триггеров и диодов, подключенных во встречной пол рности к входам RS-триггеров и выходной диагонали мостовой схемы, и магнитный |усилитель, управл кадиё обмотки кото|рого подключены к выходам Rs-триггеров порогового блока, обмотка возбуждени подключена к генератору переменного тока, а выходна обмотка подключена к соответствующей паре электромагнитов.На фиг. 1 изображена структурна схема устройства дл балансировки роторов на фиг. 2 - схема одного из каналов многоканального блок-а управлени . Устройство дл балансировки ротора 1, например барабана машины 1 показана }дл центробежного отжи ма вла шого бель содержит блок 7The device relates to the balancing technique and can be used for dynamic continuous balancing of rotating masses, entering into the composition of various technological equipment (for example, drums for centrifugal extraction of wet laundry or wet clothes). A device for balancing rotors is known, comprising three shaped rings mounted on the rotor shaft, an external magnetic circuit with three three-phase windings. Figured rings are made so that, when assembled with an external magnetic core, an uneven air gap is formed, and are placed on the rotorb, so that their axes are symmetrically smacked relative to each other at 120, the three-phase winding is wound on the magnetic core so that the rotating field The MDS and the flows induced by them were shifted by 120 and, on the other hand, the MDS axis was displaced in space relative to the symmetry axes of the disks on the EO-. When a current is turned on into one of the windings of the magnet conductor, an MDS and a magnetic field, stationary relative to the rotor rotating synchronously with them, are formed. At the same time, due to the uneven air gap, the magnetic field is distributed unevenly along the bore of the magnetic conductor so that a one-sided magnetic force is generated, directed to the side of the smaller air gap, the value of which can be controlled by changing the current in the winding. Including separately any of the three windings of the magnetic circuit, the strength of the magnetic attraction, the rotor to the magnetic circuit, can be varied both in magnitude and direction 1 i. A disadvantage of the known device is the low precision of operation, since the graphic plotting / discrete control leads to gross errors when balancing. The closest in technical essence to the present invention is a device for balancing rotors containing a switching unit made in the form of electromagnets evenly spaced circumferentially around a balanced rotor, and diodes connected in pairs in positive polarity to each pair of diametrically located electromagnetically kinematically alternator with alternator, whose outputs are connected to the switching unit, and a multichannel control unit, the number of channels being equal to about the number of pairs of electromagnets. The multichannel control unit contains electronic control equipment with a servomotor and provides for adjusting the stator phase of the alternator until the imbalance vector and the compensating vector are out of phase with each other by 180 and at the same value are mutually balanced with C2. The disadvantage of such a device is low balancing accuracy, which is caused by the fact that the rotor of the alternator is kinematically connected with the shaft of the balancing rotor of the grinding wheel and forms with it a single system of rotating bodies to be balanced. This leads to TONiy, that a significant rotor mass of the generator introduces its own imbalance in the balancing system and thereby reduces the accuracy of balancing. The purpose of the invention is to increase the accuracy of balancing. The goal is achieved by the fact that a device for balancing a rotor, containing a block of utation, carried out in the form of electromagnets, uniformly arranged around the circumference around a balancing rotor, and diodes connected in pairs in opposite directions to each pair of electromagnets alternator with alternator, whose output is connected to a switching unit, and a multichannel control unit, whose number of channels is equal to the number of pairs in, equipped with strain gauges uniformly placed on the cylindrical surface of the alternator shaft, and each channel of the control unit contains a bridge circuit, the adjacent arms of which are diametrically placed strain gauges in pairs, a threshold unit made in the form of two R5 triggers and diodes connected to the opposite one polarity to the inputs of RS-flip-flops and the output diagonal of the bridge circuit, and a magnetic amplifier controlled by a winding of which is connected to the outputs of the Rs-flip-flops of the threshold unit, the winding of uzhdeni connected to an AC generator, and the output winding is connected to a corresponding pair of elektromagnitov.Na FIG. 1 shows a block diagram of a device for balancing rotors in FIG. 2 is a diagram of one of the channels of a multichannel control block. A device for balancing a rotor 1, for example, a drum of a machine 1 is shown} for centrifugal squeezing of a wet belt contains a block 7

коммутации, выполненный в виде электромагнитов 3-8, располагаемых по окружности вокруг .балансируемого ротора 1, и диодов 9 - 14, подключенных попарно во встречной пол рности к каждой паре диаметрально расположенных электромагнитов, т.е. электромагнит 3 через диоды 9 и 12 св зан с электромагнитом б, электромагнит 4 через диоды 10« и 13 - с электромагнитом 7, а электромагнит 5 через диоды 11 и 14 - с электромагнитом 8, кинематически св занный с ротором 1 генератор 15 переменного тока, тензорезисторы 16 - 21, равномерно размещенные на цилиндрической поверхности вала 22 генератора 15, многоканальный блок, 23 управлени , число кансшов которого равно числу пар . электромагнитов, в данном .случае три пары электромагнитов 3 и б, 4 и 7,5и8и соответственно три канала в блоке 23. Все,каналы блока 23 управлений выполнены идентично и каждий из них содержит мостову схему 24 (25-26 ), в одном ,из плеч которой попарно включены пассивные резисторы 27 и 28, а в дру17ое (смежное ) плечо попарно включены диаметрально расположенные тензорезисторы, например 17,20, пороговый блок 29 (30,31), выполненный в виде двух RS -триггеров 32 и 33 и диодов 34 и 35, подключенных во встречной пол рности к входам КЭ-триггеров 32 и 33 и выходной диагонали мостовой схемы 25, и магниный усилитель 36 (37,38 J, управл ющие обмотки 39 и 40 которого подключены к выходам РЗ-триггеров 32 и 33 соответственно порогового блока 30 обмотка 41 возбуждени подключена к генератору 15 переменного тока, а выходна обкютка 42 подключена к соответствующей паре электромагнитов 4 и 7.switching, made in the form of electromagnets 3-8, located around the circumference around the balanced rotor 1, and diodes 9-14, connected in pairs in opposite polarity to each pair of diametrically located electromagnets, i.e. electromagnet 3 is connected via diodes 9 and 12 with electromagnet b, electromagnet 4 via diodes 10 and 13 to electromagnet 7, and electromagnet 5 via diodes 11 and 14 to electromagnet 8, which is kinematically connected to alternator 1 with alternator 15, strain gauges 16-21, uniformly placed on the cylindrical surface of the shaft 22 of the generator 15, multichannel unit, 23 controls, the number of kanshov which is equal to the number of pairs. electromagnets, in this case, three pairs of electromagnets 3 and b, 4 and 7.5 and 8, respectively, three channels in block 23. All the channels of control block 23 are identical and each of them contains a bridge circuit 24 (25-26), in one, from the shoulders of which passive resistors 27 and 28 are included in pairs, and diametrically placed resistance strain gages, for example, 17.20, threshold unit 29 (30.31), made in the form of two RS triggers 32 and 33, and diodes 34 and 35, connected in opposite polarity to the inputs of CE-flip-flops 32 and 33 and the output diagonal of the bridge 25, and a magnesium amplifier 36 (37.38 J, control windings 39 and 40 of which are connected to the outputs of the PZ-flip-flops 32 and 33, respectively, of the threshold unit 30, the excitation winding 41 is connected to the alternator 15, and the output strip 42 is connected to corresponding to a pair of electromagnets 4 and 7.

Устройстбо работает следукадим образом.The device works in the following way.

При СПОКОЙНОМ, без вибра1ши, вращении вала 22, св занного с балансируекйш ротором, теизорезисторы 17 и 20 не деформируютс и мостова схема 25 уравновешена, а напр жение сигнала на его измерительной диагонали равно- нулю. При карушении сбалансированного состо ни ротора вал 22 дефорютруетс / в результате чего тензорезистор 17 рат гиваетс , а второй 20 сжимаетс , Это приводит к разбалансировке мостовой схемы 25 и по влению сигнгша на его измерительной диагонали. Моад|Ность сигнала пропорциональна прогибу вала 22, а следовательно, пропорциональна силе инерции дисбаланса . С и-змерительной диагонали мос .товой схемы 25 сигнал подаетс на входы порогового блока 30, в зависимости от знака проходит через соответствукаций диод 34 или 35 и (Поступает в один из триггеров 32 или 33. Триггер 32 и 33 пропускает сигнал , превы1иаквднй по мощности наперед:-заданный уровень, который определ етс величиной допустимого With a QUIET, without vibration, rotation of the shaft 22 associated with the balancing rotor, the teresistors 17 and 20 are not deformed and the bridge 25 is balanced, and the voltage of its measuring diagonal is zero. When the rotor is in a balanced state, the shaft 22 is deformed / as a result of which the strain gauge 17 is collapsed and the second 20 is compressed. This leads to imbalance of the bridge circuit 25 and the appearance of the signal on its measuring diagonal. Moad | The signal is proportional to the deflection of the shaft 22, and therefore proportional to the force of inertia of the imbalance. The signal from the diagonal of the dual circuit 25 is fed to the inputs of the threshold unit 30, depending on the sign, the diode 34 or 35 passes through the corresponding signal (It enters one of the triggers 32 or 33. The trigger 32 and 33 transmits a signal exceeding the power in advance: - the specified level, which is determined by the value of permissible

0 остаточного дисбаланса балансируемого ротора 1 дл данного класса мамин. Если мощность сигнала, пос- , тупающего на вход триггера 32 или 33, превысит установленный уровень, то триггер откроетс и пропустит 0 residual unbalance of the balanced rotor 1 for this class of mother's. If the signal strength, coming to the trigger input 32 or 33, exceeds the set level, the trigger will open and skip

s сигнал на балансировку. С выхода триггера 32 или 33, вход щего в пороговый блок 30, сигнал поступает на вход одной из управл ющих обмоток С 39 или 40 ) магнитного усили0 тел 37. Усиленный сигнал подаетс с выхода магнитного усилител 37 на общий вход пары диодов 10 и 13, в зависимости от знака проходит через один из них и поступает s signal to balance. From the output of the trigger 32 or 33, included in the threshold unit 30, the signal is fed to the input of one of the control windings C 39 or 40) of the magnetic amplification of the body 37. The amplified signal is fed from the output of the magnetic amplifier 37 to the common input of a pair of diodes 10 and 13, depending on the sign goes through one of them and enters

5 на соответствующий электромагнит 4 или 7. В результате создаетс односторонн сила магнитного прит жени , котора равна по величине силе инерции дисбаланса и направ0 лена по диаметру балансируеомго ротора 1 в сторону, противоположную |Силе инерции дисбаланса. -. Односторонн сила магнитного прит жени , прит гива ротор 1, 5 to the corresponding electromagnet 4 or 7. As a result, a one-sided magnetic attraction is created that is equal in magnitude to the imbalance inertia force and directed along the diameter of the balancing rotor 1 in the direction opposite to the imbalance inertia force. -. One-sided magnetic force, attracting rotor 1,

5 уменьшает вала 20 и, следовательно , дисбаланс балансируемого ротора 1 до установленного допустимого уровн . Обмотка 41 возбуждени магнитного усилител 37 питаетс от трехфазного генератора 15 цере0 менного тока, вал 22 которого кинематически св зан с балансируемым ротором 1 Масса генератора 15 незначительна по сравнению с массой балансируемого ротора 1 и не наруша- . 5 reduces the shaft 20 and, therefore, the imbalance of the balancing rotor 1 to the set acceptable level. The excitation winding 41 of the magnetic amplifier 37 is powered by a three-phase alternating current generator 15, the shaft 22 of which is kinematically connected to the balancing rotor 1. The mass of the generator 15 is insignificant compared to the mass of the balancing rotor 1 and is not disturbed.

5 ет сбалансированного состо ни вра- щаюв егос балансируемого ротора 1 в процессе работы машины. Кинематическа св зь генератора 15 и балансируемого ротора 1 обеспечивает There is a balanced state of rotation of the balanced rotor 1 during the operation of the machine. The kinematic coupling of the generator 15 and the balanced rotor 1 provides

O посто нное отслеживание вектора дисбаланса в процессе балансировки |и создание необходимой силы магнитного прит жени , уравновещиваюсцей :сйлу инерции дисбаланса.O constant tracking of the imbalance vector in the process of balancing | and creating the necessary magnetic attraction force; balancing: the force of the inertia of the imbalance.

5five

Точность балансировки повышаетс с увеличением.количества фаз, вход щих в устройство. Кроме того, предлагаемое устройство позвол ет 0 увеличить частоту вращени балансируемого ротора, что, обеспечива непрерывную динамическую балансировку, повышает точность.The accuracy of the balancing increases with the number of phases entering the device. In addition, the proposed device allows 0 to increase the rotational speed of the balanced rotor, which, by providing continuous dynamic balancing, improves accuracy.

Claims

(57) A DEVICE FOR BALANCING ROTORS, comprising a switching unit made in the form of electromagnets uniformly spaced around a balanced rotor and diodes connected in pairs in opposite polarity to each pair of diametrically arranged electromagnets, an alternating current generator kinematically connected to a balanced rotor, outputs which are connected with the switching unit, and a multi-channel control unit, the number of channels of which is equal to the number of pairs of electromagnets, characterized in that, for the purpose of To ensure balancing accuracy, it is equipped with teneoresistors uniformly placed on the cylindrical surface of the alternator’s shaft, and each channel of the control unit contains a bridge circuit, the adjacent arms of which are diametrically located strain gauges in pairs, a threshold block made in the form of two RS-triggers and diodes connected in opposite polarity to the inputs of RS-triggers § and the output diagonal of the bridge circuit, and a magnetic amplifier, the control windings of which are connected to the outputs of the RS-triggers ovogo block, the excitation winding is connected to the AC generator 2 and Nye The output winding is connected to the corresponding ⁴ 'guide the pair of electromagnets. and