SU1755081A1

SU1755081A1 - Устройство дл определени вектора дисбаланса

Info

Publication number: SU1755081A1
Application number: SU904884731A
Authority: SU
Inventors: Вадим Иосифович Цыбулько; Леонид Дмитриевич Метелев; Сергей Николаевич Меньшиков; Владимир Алексеевич Кричковский; Александр Сергеевич Зорин
Original assignee: Харьковский филиал Центрального конструкторского бюро Союзэнергоремонта
Priority date: 1990-10-22
Filing date: 1990-10-22
Publication date: 1992-08-15

Abstract

Изобретение относитс к балансировочной технике Цель - повышение производительности и расширение технологических возможностей устройства Дл этого устройство дополнено цилиндрической втулкой с меткой и эксцентриком с цилиндрической наружной поверхностью, измерителем углового положени эксцентрика, подключенным выходом через электронный ключ на один из входов сумматора, другой вход которого через буферный регистр подключен к выходу измерител фазы дисбаланса. . Электронный ключ и буферный регистр управл ютс компаратором частоты на два выхода, подключенным входом к выходу датчика метки. Устройство позвол ет оперативно выставить ротор в заданное положение дл уравновешивани по параметрам измеренного вектора дисбаланса. 2 ил.

Description

(Л

С

Изобретение относитс к балансировочной технике и может быть использовано в измерительном устройстве балансировочного станка дл определени величины и места дисбаланса роторов различных объектов, в том числе и турбомаши- ны.

Известно устройство, содержащее последовательно соединенные датчик вибрации , перемножитель и интегратор синфазной компоненты, выход которого предназначен дл соединени с указателем величины дисбаланса, умножитель частоты импульсов, выполненный, например, с переменным коэффициентом умножени , последовательно соединенные второй перемножитель, вход которого соединен с выходом датчика вибрации , и интегратор квадратурной компоненты,

соединенный выходом с входами компаратора нул , компаратора плюса и компаратора минуса , выходы которых соединены с соответствующими (вторым, третьим и четвертым) управл ющими входами умножител частоты импульсов, соединенного выходом с входом счетчика импульсов, информационный выход которого соединен с входами формирователей синусного и косинусного опорных напр жений, выходы которых соединены соответственно с вторыми входами первого и второго перемножителей , схему измерени фазы, выполненную , например, в виде последовательно соединенных триггера, входы которого представл ют собой первый и второй входы схемы измерени фазы, второго счетчика импульсов, второй вход которого вл етс третьим входом схемы измерени

-xl

сл ел о

00

to

фазы, и индикатора фазы, и датчик метки, причем выход датчика метки соединен с первым входом умножител частоты импульсов и схемы измерени фазы, с вторым входом интеграторов синфазной и квадратурной компонент, выход переноса первого счетчика импульсов соединен с вторым входом схемы измерени фазы, третий вход которой соединен с выходом умножител частоты импульсов.

Дл выполнени операции по устранению дисбаланса необходимо фазу вектора дисбаланса перевести в угол (место) установки (удалени ) груза по окружности на роторе, т.е.-выставить (развернуть) ротор в балансировочном станке легким (т желым ) местом в заданное положение с требуемой точностью. Известное устройство этими признаками не обладает, что снижает как производительность, так и технологические возможности.

Цель изобретени - повышение производительности за счет сокращени времени выставки ротора после его остановки в заданное положение и расширение технологических- возможностей за счет возможности автоматизации выставки ротора дл устранени дисбаланса.

Поставленна цель достигаетс тем, что устройство, содержащее последовательно соединенные датчик вибрации, перемножитель и интегратор синфазной компоненты, р выход которого предназначен дл соединени с указателем величины дисбаланса, датчик метки, умножитель частоты импульсов, выполненный, например, с переменным коэффициентом умножени , последовательное соединенные второй перемножитель, вход которого соединен с выходом датчика вибрации, и интегратор квадратурной компоненты , соединенный своим выходом с входами компаратора нул , компаратора плюса и компаратора минуса, выходы которых соединены и соответствующими (с вторым , третьим и четвертым) управл ющими входами умножител частоты импульсов, соединенного выходом с входом счетчика импульсов, информационный выход которого соединен с входами формирователей синусного и косинусного опорных напр жений , соединенных выходами соответственно с вторыми входами первого и второго перемножителей, схему измерени фазы, выполненную, например, в виде последовательно соединенных триггера, входы которого представл ют собой первый и второй входы схемы измерени фазы, второго счетчика импульсов, второй вход которого вл етс третьим входом схемы измерени фазы, и индикатора фазы, и датчик метки,

причем выход датчика метки соединен с первым входом умножител частоты импульсов и схемы измерени фазы, с вторым входом интеграторов синфазной и квадратурной компонент, выход переноса первого счетчика импульсов соединен со вторым входом схемы измерени фазы, третий вход которой соединен с выходом умножител частоты импульсов, снабжено цилиндриче0 ской втулкой с меткой и эксцентриком с цилиндрической наружной поверхностью, предназначенными дл соосного закреплени на оси привода, измерителем углового положени эксцентрика, выполненным в ви5 де первого и второго бесконтактных преобразователей перемещений, установленных вблизи цилиндрической поверхности эксцентрика по взаимно перпендикул рным ос м в радиальной плоскости, третьего и

0 четвертого перемножителей, первые входы которых соединены с входами первого и второго бесконтактных преобразователей перемещений, последовательно соединенных генератора, делител частоты и форми5 ровател единичных сигналов фиксированной частоты косинусоидальный и синусоидальный выходы которых соедине ны с вторыми входами третьего и четвертого перемножителей, первого сумматора, вхо0 ды которого соединены с выходами третьего и четвертого перемножителей и схемы измерени угла, первый вход которого соединен с выходом первого сумматора, второй - с синусоидальным выходом формировател

5 единичного сигнала фиксированной частоты , а третий - с выходом генератора, электронным ключом, вход которого соединен с выходом схемы измерени угла, вл ющимс выходом измерител углового положени

0 эксцентрика, индикатором, вторым сумматором , первый вход которого соединен с выходом электронного ключа, а выход - с входом индикатора, буферным регистром, вход которого соединен с выходом второго

5 счетчика, а выход - с вторым входом второго сумматора, схемой И, первый вход которой соединен с выходом компаратора, а выход - с входом управлени буферного регистра и компаратором частоты, первый вход которо0 го предназначен дл подачи сигнала внешней уставки частоты балансировки, второй вход соединен с выходом датчика метки, выход О соединен с управл ющим входом электронного ключа, а выход Т - с вторым

5 входом схемы И.

В качестве бесконтактных измерительных преобразователей перемещени более предпочтительными вл ютс вихретоко- вые преобразователи параметрического типа , обладающие высокой точностью,

помехозащищенностью и надежностью в самых жестких услови х эксплуатации,

Введение в известное устройство перечисленных блоков позвол ет после остановки ротора по показани м индикатора выставить ротор в заданное (требуемое) положение дл устранени дисбаланса, а перенос метки на втулку исключает операцию нанесени метки на роторе, все это повышает удобство (технологичность) и производительность уравновешивани .

На фиг.1 представлена структурна схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - втулка с эксцентриком.

Устройство дл определени вектора дисбаланса ротора 1 содержит последовательно соединенные датчик 2 вибрации, перемножитель 3 и интегратор 4 синфазной компоненты, выход которого предназначен дл соединени с указателем величины дисбаланса, датчик 5 метки, умножитель 6 частоты импульсов, выполненный с переменным коэффициентом умножени , последовательно соединенные вторрй перемножитель 7, вход которого соединен с выходом датчика 2 вибрации, и интегратор 8 квадратурной компоненты, соединенный своим выходом с входом компаратора 9 нул компаратора 10 плюса, компаратора 11 минуса, выходы которых соединены с соответствующими (вторым, третьим, четвертым ) входами умножител 6 частоты импульсов, соединенного выходом с входом первого счетчика 12 импульсов, информационный выход которого соединен с входами формирователей 13 и 14 синусного и косинусного опорных напр жений, соединенных выходами соответственно с вторыми входами первого перемножител 3 и второго перемножител 7, схему 15 измерени фазы, выполненную в виде последовательно соединенных триггера 18, входы которого представл ют первый и второй входы схемы 15 измерени фазы, второго счетчика 17 импульсов, второй вход которого вл етс третьим входом схемы 15 измерени фазы, и индикатора 18 фазы (схема 18 индикации ), причем выход датчика 5 метки соединен с первым входом схемы 15 измерени фазы, с вторым входом интегратора 4 синфазной компоненты и интегратора 8 квадра- турной компоненты, выход переноса первого счетчика 12 импульсов соединен с вторым входом схемы 15 измерени фазы, третий вход последней соединен с выходом умножител 6 частоты импульсов.

Кроме этого, устройство содержит цилиндрическую втулку 19 с меткой и эксцентриком 20 с цилиндрической наружной поверхностью, которые предназначены дл

соосного закреплени на валу привод (не показан), однозначно св занного с ротором 1, первый 21 и второй 22 бесконтактные преобразователи перемещений, устэнов- 5 ленные вблизи цилиндрической поверхности эксцентрика 20 по взаимно перпендикул рным ос м в радиальной плоскости и соединенные выходами соответственно с входами третьего 23 и четвертого 24

0 перемножителей, последовательно соединенные генератор 25, делитель 26 частоты и формирователь 27 единичного сигнала фиксированной частоты, косинусоидальный выход которого соединен с вторым входом

5 третьего перемножител 23, а синусоидальный выход - с вторым входом четвертого перемножител 25, выходы третьего 23 и четвертого 24 перемножителей соединены с входами первого сумматора 28 подключен0 ного выходом к одному из входов схемы 29 измерени угла, второй вход которой соединен с синусоидальным выходом формировател 27, а третий ее вход - с выходом генератора 25.

5 Выход схемы 29 измерени угла через электронный ключ 30 соединен с одним из входов второго сумматора 31, который вторым входом соединен с выходом буферного регистра 32, а выходом - с индикатором 33.

0 Компаратор 34 частоты имеет два входа: первый предназначен дл подачи сигнала внешней уставки f - частоты балансировки , а второй соединен с выходом датчика 5 метки - и два вывода О и f, причем выход

5 О соединен с входом управлени электронного ключа 30, а выход f - с вторым входом схемы И 35, первый вход которой соединен с выходом компаратора 9 Схема И 35 выходом соединена с входом управ0 лени (с входом Защелка) буферного регистра 32,соединенного другим входом с выходом второго счетчика 17 схемы 15 измерени фазы. Датчикб метки устанавливают вблизи метки над цилиндриче5 ской втулкой 19. Взаимное положение метки и эксцентриситета цилиндрической поверхности эксцентрика 20 фиксировано и может совпадать

Устройство работает следующим обра0 зом.

Датчик 5 метки при вращении ротора 1 вместе с втулкой 19 формирует импульсы, которые поступают на вход умножител 6 частоты. На выходе умножител 6 частоты

5 формируетс последовательность импульсов с частотой, необходимой дл формировани , например, методом ступенчатой аппроксимации опооных сигналов. Эта последовательность импульсов поступает на счетчик 12 импульсов, емкость которого равна , например, числу ступеней аппроксимации опорных сигналов. Информационные выходы счетчика 12 импульсов управл ют формирователем 13 синусоидального и формирователем 14 косинусоидального опорных напр жений. Сформированные синусоидальные и косинусоидальные опорные напр жени с формирователей 13 и 14 соответственно поступают на соответствующий вход перемножителей 3 и 7. На другие входы перемножител 3 и 7 с датчика 2 вибрации поступает сигнал вибрации ротора 1. С выходов перемножителей 3 и 7 сигналы поступают на входы интеграторов 4 и 8 синфазной и квадратурной компонент, на другие входы которых поступает сигнал от датчика 5 метки. На выходах интеграторов 4 и 8 формируютс соответственно синфазна и квадратурна компоненты сигнала дисбаланса. Сигнал квадратурной компоненты с выхода интегратора 8 подаетс на входы компараторов 9, 10 и 11 нул , плюса и минуса, которые выдают единичный сигнал в зависимости от величины и знака квадратурной компоненты, котора поступает соответственно на второй, третий и четвертый управл ющие входы умножител 6 частоты импульсов с переменным коэффициентом умножени . По сигналам компараторов 10 и 11 плюса и минуса соответственно коэффициент умножени умножител б устанавливаетс больше или меньше емкости счетчика 12 импульсов, в свою очередь, определ ющего число ступеней аппроксимации опорных напр жений, Of) тех пор, пока квадратурна компонента с выхода интегратора 8 не станет равной нулю, тогда сигнал компаратора 9 нул установит коэффициент умножени умножител § частоты импульсов равным емкости счет- чижа 12 импульсов В этот момент сигнал на выходе интегратора 4 максимален и пропорционален величине вектора дисбаланса,

Фаза вектора дисбаланса измер етс схемой 15 измерени фазы. На установочный вход триггера 16 приход т сигналы от датчика 5 метки, открывающие временные ворота второго счетчика 17 импульсов сигналом с выхода триггера 16, а на другой его установочный вход поступают импульсы со счетчика 12 импульсов. За сформированный временной интервал в счетчик 17 засчитываетс число импульсов, поступивших за это врем с выхода умножител 6 частоты импульсов , пропорциональное фазе вектора дисбаланса. Это число выводитс на схему 18 индикации и переноситс в буферный регистр 32.

Сформированные от метки датчиком 5 метки импульсы с началом вращени ротора

1 поступают и на вход компаратора 34 частоты , на выходе О которого вырабатываетс управл ющий сигнал, который закрывает электронный ключ 30 и удерживает его в

закрытом состо нии до тех пор, пока поступают импульсы на вход компаратора 34 частоты от датчика 5 метки, т.е. пока ротор 1 вращаетс .

Компаратором 34 частоты при достижении ротором 1 частоты вращени f, равной выбранной частоте балансировки (благопри тной дл определени параметров вектора дисбаланса), на которую он настроен при помощи сигнала внешней уставки f, с

его выхода f подаетс на один из входов схемы И 35 сигнал, на второй вход которой подаетс сигнал с выхода компаратора 9 нул только после того, когда сигнал на выходе интегратора 8 квадратурной компоненты не обнулитс . При наличии этих двух сигналов схемой И 35 выдаетс сигнал на вход управлени буферного регистра 32 и в нем запоминаетс число, пропорциональное фазе вектора дисбаланса, величина которой до остановки ротора 1 отображаетс индикатором 33. При этом сигнал с выхода схемы 29 измерени угла на второй вход сумматора 31 не поступает ввиду того, что электронный ключ 30 закрыт сигналом с выхода О компаратора 34 частоты до полной остановки ротора 1. Это необходимо дл того, чтобы при вращении ротора 1 и эксцентрика 20 числа, пропорциональные изменению его угла поворота от 0 до 360°, с выхода

схемы 29 измерени угла не поступали на сумматор 31 и не вызывали беспор дочного изменени показаний на индикаторе 33 с частотой вращени ротора 1. После остановки ротора 1 электронный ключ 30 открывэетс и на вход сумматора 31 подаетс сигнал с выхода схемы 29 измерени угла, пропорциональный угловому положению эксцентрика 20 втулки 19 относительно бесконтактных измерительных преобразователей21 и 22.

Компоненты эксцентриситета Ј цилиндрической наружной поверхности 20 на орто- гональные направлени установки преобразователей 21 и 22 равны соответственно Ј cos а и Ј sin а, которые преобразуютс в пропорциональные им сигналы U cos or и U sin а соответственно. После умножени этих сигналов на единичные сигналы sin GM и cos (t) формировател 27

в перемножител х 23 и 24, суммировани полученных после перемножени сигналов в первом сумматоре 28 получим гармонический сигнал фиксированной частоты о) в виде U (t) - U sin (ш t + ), фаза которого

соответствует угловому положению эксцентрика 20. Этот сигнал подаетс на первый вход схемы 29 измерени угла (угла положени ) эксцентрика 20, на второй вход которой поступает сигнал sin w t с синусоидального выхода формировател 27, а на третий его вход поступают импульсы от генератора 25 через делитель 26 частоты с посто нным коэффициентом делени , например п - 360.

В схеме 29 измерени угла по сигналам с синусоидального выхода формировател 27 и с выхода первого сумматора 28 формируетс временной интервал, который заполн етс импульсами от генератора 25. Выбор коэффициента п делени делител 26 частоты , например, равным 360 позвол ет измер ть угол поворота с дискретностью в один градус. Следовательно, на вход сумматора 31 с выхода схемы 29 измерени угла через электронный ключ 30 поступает число, пропорциональное угловому положению эксцентрика 20 в системе координат, образованной преобразователем 21 и 22, и индикатор 33 показывает на своем табло разность между фазой дисбаланса и угловым положением эксцентрика 20 после остановки ротора Не так как взаимное расположение метки эксцентрика 20 и ротора 1 фиксировано, то поворотом ротора 1 до установлени на индикаторе 33 заданного определенного показани угла (результата) представл етс возможным выставить неуравновешенным методом ротор 1 в заданное положение дл устранени дисбаланса как оператором, так и в автоматическом режиме .

Claims

Формула изобретени Устройство дл определени вектора дисбаланса по авт.св. № 1350513, отличающеес тем, что, с целью повышени производительности и расширени технологических возможностей применени , оно снабжено цилиндрической втулкой с меткой и эксцентриком с цилиндрической поверхностью , предназначенными дл соосного закреплени на оси привода, измерителем углового положени эксцентрика, выполненным в виде первого и второго бесконтэк- 5 тных преобразователей перемещени , установленных вблизи цилиндрической поверхности эксцентрика по взаимно перпендикул рным ос м в радиальной плоскости, третьего и четвертого перемно0 жител ми, первые входы которых соединены с выходами первого и второго бесконтактных преобразователей перемещений , последовательно соединенных генератора , делител частоты и формировател

5 единичных сигналов фиксированной частоты , косинусоидальный и синусоидальный выходы которых соединены с вторыми входами третьего и четвертого перемножителей , первого сумматора, входы которого

0 соединены с выходами третьего и четвертого перемножителей, и схемы измерени угла , первый вход которой соединен с выходом первого сумматора, второй - с синусоидальным выходом формировател

5 единичных сигналов фиксированной частоты а третий - с выходом генератора электронным ключом, вход которого соединен с выходом схемы измерени угла, вл ющимс выходом измерител углового положени

0 эксцентрика, индикатором, вторым сумматором , первый вход которого соединен с выходом электронного ключа, а выход - с входом индикатора, буферным регистром, вход которого соединен с выходом второго

5 счетчика импульсов, а выход - с вторым входом второго сумматора, схемой И, первый вход которой соединен с выходом компаратора , а выход - с входом управлени буферного регистра, и компаратором частоты,

0 первый вход которого предназначен дл подачи сигнала внешней установки частоты балансировки, второй соединен с выходом датчика метки, выход О соединен с управл ющим входом электронного ключа, а выё ход Г - с вторым входом схемы И.

У////У/}

f

шш

Фиг,

Iff

фаг 1