SU1186980A1 - Устройство дл статической балансировки роторов - Google Patents

Abstract

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАТИЧЕСКОЙ БАЛАНСИРОВКИ РОТОРОВ, содержащее основание, установленньй на нем радиально-упорный газостатический подшипник , датчик угла поворота, усилитель , показывающий прибор, соединенный с выходом усилител , и исполнительный механизм, отличающеес  тем, что, с целью повьш1ени  точности и производительности балансировки , путем автоматизации процесса измерений, оно снабжено детектором нул  углового положени  вектора дисбаланса, вход которого соединен с одним из выходов датчика угла поворота , блоком управлени , выполненным в виде первой схемы совпадени , первый вход которой соединен с выходом детектора нул  углового положени  вектора дисбаланса, первого триггера , выход которого соединен с вторым входом первой схемы совпадени , второго триггера, первый вход которого соединен с выходом первой схемы совпадени , второй, третьей и четвертой схем совпадени , первые входы которых соединены с выходом второго триггера , вторые входы второй и третьей схем совпадени  соединены с выходами датчика угла поворота, генератора импульсов, вход которого соединен с вторым входом четвертой схемы совпадени , задатчика угла поворота и компаратора , первый вход которого соединен с выходом задатчика угла поворота , измерителем угла поворота, входы которого соединены с выходами второй и третьей схем совпадени , а выход с вторьш входом компаратора, и блоком регулировки усилени , первьш (Л вход которого соединен с выходом четвертой схемы совпадени , второй с выходом компаратора, а выход - с управл ющим входом усилител , второй вход которого предназначен дл  соединени  с первым источником тока, а исполнительньй механизм выполнен в виде диска из электропроводного материала и двух смещенных по углу отно00 сительно один другого вдоль торцо вой поверхности диска и расположен00 ных напротив нее магнитных индуктоо ров, первый из которых соединен с показьшающим прибором, а второй предназначен дл  соединени  с вторым источником тока. 2.Устройство по П.1, отличающеес  тем, что детектор нул  углового положени  вектора дисбаланса выполнен в виде последовательно соединенных выпр мител , порогового элемента и инвертора. 3.Устройство по П.1, отличающеес  тем, что блок ре

Description

гулировкн усилени  выполнен в виде последовательно соединенных выпр 186980

мител , реверсивного счетчика и цифроаналогового преобразовател .

Изобретение относитс  к балансировочной технике и может быть использовано при статической балансировке дисковых роторов, в частности шлифовальных кругов.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности и производительности балансировки путем автоматизации процесса измерений.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство дл  статической балансировки роторов содержит основание 1, установленньй на нем радиальноупорньй газостатический подшипник, состо щий из неподвижной цапфы 2 с каналом 3 дл  подвода сжатого воздуха , подвижной обоймы 4 и жестко закрепленньм диском 5 из электропроводного материала, на периферии которого равномерно расположены, например, 360 отверстий, и измерительньм узел Измерительный узел содержит датчик 6 угла поворота, выполненньй в виде двух фотоизлучателей 7 и двух фотоприемников 8, которые соосны с отверсти ми в диске 5, детектор 9 нул  углового положени  вектора дисбаланса , вьтолненньй в виде последовательно соединенных выпр мител  10, порогового элемента 11 и инвертора 12 и соединенньй с одним из выходов датчика 6 угла поворота. Устройство снабжено блоком 13 управлени , выполненным в виде первой схемы 14совпадени , первьй вход которой соединен с выходом детектора 9 нул , первого триггера 15, первьй вход которого соединен с кнопкой 16 Пуск, а выход - с вторым входом первой схемы 14 совпадени , второго триггера 17, первьй вход которого соединен с выходом первой схемы 14 совпадени , второй, третьей и четвертой схем 1820 совпадени , первые входы которых соединены с выходом второго триггера 17, вторые входы второй и третьей

схем 18 и 19 совпадени  соединены с фотоприемникамн 8, генератора 21 импульсов , выход которого соединен с вторым входом четвертой схемы 20

совпадени , задатчика 22 угла поворота и комапаратора 23, первый вход которого соединен с выходом задатчика 22 угла поворота, измерителем 24 угла поворота, входы которого соединены с выходами второй и третьей схем 18 и 19 совпадени , выполненнык в виде последовательно соединенных дифференцирующей цепочки 25, вход которой  вл етс  первым входом измерител  24 угла поворота, диода 26 и п той схемы 27 совпадени , последовательно соединенных дифференцирующей цепочки 28, вход которой  вл етс  вторым входом измерител  24

угла поворота,диода 29 и шестой схемы 30 совпадени  и первого реверсивного счетчика 31, входы которого соединены с выходами п той 27 и шестой 30 схем совпадени , а выход  вл етс 

выходом измерител  24 угла поворота и соединен с вторым входом компаратора 23,и блоком 32 регулировки усилени , первьй вход которого соединен с выходом четвертой схемы 20 совпадени , второй - с выходом компаратора 23, выполненным в виде последовательно соединенных выпр мител  33, сигнальньй вход которого  вл етс  первым входом блока 32 регулировки усилени , а управл ющий вход соединен с вторым входом второго реверсивного счетчика 34, и цифроаналогового преобразовател  35, выход которого  вл етс  выходом блока 32 регулировки усилени . Устройство содержит также усилитель 36, управл юпщй вход которого соединен с выходом блока 32 регулировки усилени , показывающий прибор 37, соединенньй с выходом усилител  36, первьй источник 38, подключенньй к второму входу усилител  36, исполнигельнын механизм 39, вынолнеиньп в виде диска 5 и двух смещенных по уг относительно один другого вдоль тор цовой поверхности диска и расположе ных напротив нее магнитных индукторов 40 и 41, первый из которых соединен с показывающим прибором 37, второй источник 42 тока, напр жение которого сдвинуто по фазе относител но напр жени  первого источника 38, подключенный к второму магнитному индуктору 41, и магнитный успокоитель 43. Блок 13 управлени , кроме того, содержит кнопку 44 Сброс, соединенную с вторыми входами перво го и второго триггеров 15 и 17 и установочными входами реверсивных счетчиков 31 и 34. Устройство работает следующим образом. Балансируемый ротор устанавливаетс  на обойму 4 радиально-упорного газостатического подшипника. По каналу 3 неподвижной цапфы 2 подаетс  очищенньм и осушенньй сжатый воздух который создает воздушную подушку между сопр гаемыми цилиндрическими поверхност ми неподвижной цапфы 2 и подвижной обоймы 4 газостатического подшипника. С помощью воздушной подушки подвижна  обойма 4 вспл вает вместе с бaлaнcиpye tым ротором и приобретает высокую степень подвижности к вращательному движению. При этом момент от неуравновешенной массы балансируемого ротора начинает поворачивать обойму 4 вместе с закрепленным на ней диском 5 в поло жение устойчивого равновеси  - неуравновешенной массой вниз. В исход ный момент времени (до начала поворота обоймы 4) триггеры 15 и 17 и реверсивные счетчики 31 и 34 установлены в исходное состо ние путем кратковременной подачи на их установочные R-входы нулевого потенциала нажатием кнопки 44 Сброс. При этом нулевое выходное напр жение триггера 15 запирает схему 14 совпадени , а нулевое выходное напр же ние триггера 17 запирает схемы 18-2 совпадени . После установки баланси руемого ротора на обойму 4 нажатием кнопки 16 Пуск опрокидываетс  триггер 15, при этом по вившеес  на его выходе напр жение отпирает схем 14 совпадени , котора  до этого не могла реагировать на сигналы, посту 804 пающие от детектора 9 нул  углового положени  вектора дисбаланса. При вращении обоймы 4 вместе с диском 5 под действием момента от неуравновешенной массы балансируемого ротора отверсти , расположенные по периферии диска 5 периодически открывают путь световым потокам от фотоизлучателей 7 к фотоприемникам 8, и на выходах последних образуютс  импульсы тока, преобразующиес  выпр мителем 10 в посто нное напр жение, которое, поступа  на вход порогового элемента 11, вызывает срабатывание последнего. Выходное напр жение порогового элемента 11, равное значению логической единицы, преобразуетс  инвертором 12 в напр жение логического нул , которое  вл етс  запрещающим дл  срабатывани  схемы 14 совпадени . Под воздействием магнитного успокоител . 43 колебани  обоймы 4 с диском 5 быстро затухают, при этом неуравновешенна  масса оказываетс  в нижнем положении, а зан тое вектором дисбаланса угловое положение принимаетс  за нулевое. Так как с прекращением вращени  диска 5 фотоприемники 8 перестают вырабатывать импульсы тока, то напр жение на выходе вьшр мител  10 уменьшаетс  до нул , что вызывает скачкообразное изменение выходного напр жени  инвертора 12 с уровн  логического нул  до уровн  логической единицы. Поскольку на обоих входах схемы 14 совпадени  присутствуют напр жени  со значением логической единицы, то схема 14 совпадени  срабатывает и возникший перепад ее выходного напр жени  переводит триггер 17 в состо ние, при котором его выходное напр жение разрешает работу схем 18-20 совпадени . При этом импульсы напр жени , вырабатываемые генератором 21 импульсов , через схему 20 совпадени  и вьшр митель-33 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 34, вызыва  нарастание в нем двоичного числа, которое, поступа  на вход цифроаналогового преобразовател  35, преобразуетс  последним в посто нное напр жение, пропорциональное накапливаемому в счетчике 34 двоичному числу. Это напр жение, поступа  на усилитель 36, управл ет его коэффициентом усилени  таким образом , что выходное напр жение переменного тока усилител  36 нарастает. Так как усилитель 36 через показывающий прибор 37 нагружен на магнитный индуктор 41, то по мере увеличени  двоичного числа в ,реверсивном счетчике 34 в магнитном индукторе 40 нарастает ток, магнитное поле которого наводит в диске 5 вихревые токи. Одновременно в диске 5 навод тс  вихревые токи также и магнитньгм полем магнитного индуктора 41, который питаетс  переменным током той же частоты , но сдвинутым по фазе относительно тока магнитного индуктора 40. Магнитные пол  наведенных токов, взаимодейству  с магнитными пол ми индукторов 40 и 41, создают вращающий момент , который заставл ет диск 5 и св занную с ним обойму 4 газостатического подшипника поворачиватьс . При этом импульсы тока от фотоприемников 8 через открытые схемы 18 и 19 совпадени  поступают на входы измерител  24 угла поворота диска 5,импульсы тока с выхода схемы 18 совпадени  поступают на вход дифференцирующей цепочки 25 и на вход схемы 30 совпадени , а импульсы тока с выхода схемы 19 совпадени  - на вход дифференцирующей цепочки 28 и на вход схемы 27 совпадени . Так как фотоприемники 8 разнесены между собой в пространстве на величину ,5 2, где Р - рассто ние между двум  ближайшими отверсти ми, расположенными на периферии диска 5, то фотоприемники засвечиваютс  фотоизлучател ми 7 не одновременно, а с временным сдвигом, равным времени прохождени  любым из отверстий периферии диска 5 рассто ни , равного 1/2. Соответственно , импульсы тока, формируемые фотоприемниками 8.сдвинуты меж ду собой во времени. Дифференцирующие цепочки 25 и 28 совместно-с диодами 26 и 29 формируют из этих импульсов короткие импульсы положительной пол рности, временное положение которых совпадает с фронтами импульсов, поступающих на входы дифференцирующих цепочек 25 и 28. Указанньй сдвиг импульсов, формируемых фотоприемниками 8, приводит к тому, что только на входы одной из схем совпадени  (27 или 30) могут поступать импульсы одновременно; на входы другой схемы совпадени  импульсы

поступают разнесеннь п-1 во времени. Так, если направление вращени  диска 5 таково, что первым от фотопри5 емников В приходит импульс на вход схемы 19 совпадени , то от каждого импульса срабатывает схема 27 совпадени , выход которой св зан с суммирующим входом реверсивного счетчика 31. Следовательно, в реверсивном счетчике 31 накапливаетс  двоичное число, соответствующее углу поворота диска 5. При вращении диска 5 в противоположную сторону первым от

фотоприемников 8 приходит импульс на вход схемы 18 совпадени , что приводит к тому, что от каждого импульса срабатывает только схема 30 совпадени , выход которой св зан с вычитающим входом реверсивного счетчика 31. В этом случае двоичное число , записанное в реверсивном счетчике 31, уменьшаетс  соответственно изменению угла поворота диска 5 и, следовательно, углу поворота вектора дисбаланса ротора относительно нулевого положени . Код этого числа подаетс  на вход компаратора 23, на другой вход которого подаетс  код

0 с задатчика 22. Как только диск 5 повернетс  на угол, определ емый задатчиком 22, коды, поступающие на входы компаратора 23, сравниваютс  и последний вырабатывает сигнал, который, поступа  на второй (управл ющий ) вход выпр мител  33, вызывает изменение состо ни  последнего таким образом, что импульсы от генератора 21 через схему 20 совпадени 

0 подаютс  не на cyммиpyющзiй, а на вычитающий вход реверсивного счетчика 34. В результате, если диск 5 продолжает по инерции вращение в первоначальном направлении, записанное

5 в реверсивном счетчике 34 число начинает уменьшатьс , уменьша  силу тока в магнитном индукторе 40 и, следовательно, величину вращающего момента. Диск 5 начинает вращатьс 

0 в обратную сторону. При совпадении кодов, поступающих на входы компара тора 23,последний вырабатывает сигнал , заставл ющий выпр митель 33 направл ть импульсы от генератора 21

5 импульсов на суммирующий вход реверсивного счетчика 34, что приводит к увеличению тока в магнитном индукторе 40 и замедлению вращени  диска

Claims (3)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАТИЧЕСКОЙ БАЛАНСИРОВКИ РОТОРОВ, содержащее основание, установленный на нем радиально-упорный газостатический подшипник, датчик угла поворота, усилитель, показывающий прибор, соединенный с выходом усилителя, и исполнительный механизм, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и производительности балансировки, путем автоматизации процесса измерений, оно снабжено детектором нуля углового положения вектора дисбаланса, вход которого соединен с одним из выходов датчика угла поворота, блоком управления, выполненным в виде первой схемы совпадения, первый вход которой соединен с выходом детектора нуля углового положения вектора дисбаланса, первого триггера, выход которого соединен с вторым входом первой схемы совпадения, второго триггера, первый вход которого соединен с выходом первой схемы сов падения, второй, третьей и четвертой схем совпадения, первые входы которых соединены с выходом второго триггера, вторые входы второй и третьей схем совпадения соединены с выходами датчика угла поворота, генератора импульсов, вход которого соединен с вторым входом четвертой схемы совпадения, задатчика угла поворота и компаратора, первый вход которого соединен с выходом задатчика угла поворота, измерителем угла поворота, входы которого соединены с выходами второй и третьей схем совпадения, а выход с вторым входом компаратора, и бло- S ком регулировки усиления, первый вход которого соединен с выходом четвертой схемы совпадения, второй с выходом компаратора, а выход - с управляющим входом усилителя, второй вход которого предназначен для соединения с первым источником тока, а исполнительный механизм выполнен в виде диска из электропроводного материала и двух смещенных по углу относительно один другого вдоль торцовой поверхности диска и расположенных напротив нее магнитных индукторов, первый' из которых соединен с показывающим прибором, а второй предназначен для соединения с вторым источником тока.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что детектор нуля углового положения вектора дисбаланса выполнен в виде последовательно соединенных выпрямителя, порогового элемента и инвертора.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок ре- гулировки усиления выполнен в виде последовательно соединенных выпря мителя, реверсивного счетчика и цифроаналогового преобразователя.