SU762528A1

SU762528A1 - Apparatus for dynamically balancing rotors

Info

Publication number: SU762528A1
Application number: SU792730262A
Authority: SU
Inventors: R Yu Bansevichyus; I P Vobolis; R A Ionushas; K M Ragulskis
Original assignee: Kaunassk Polt Inst Antanasa
Priority date: 1979-02-28
Filing date: 1979-02-28
Publication date: 1982-07-15

Description

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для балансировки вращающихся тел.The invention relates to the field of measurement technology and can be used for balancing rotating bodies.

Известно устройство для динамической балансировки роторов, содержащее соединенные последовательно датчики дисбаланса, перестраиваемый полосовой фильтр и схему определения величины и угла дисбаланса, блок автоподстройки фильтра, выход которого соединен с управляющими входами фильтра [1].A device for dynamic balancing of rotors is known, comprising unbalance sensors connected in series, a tunable band-pass filter and a circuit for determining the magnitude and angle of unbalance, a filter self-tuning unit, the output of which is connected to the control inputs of the filter [1].

Перестраиваемый полосовой фильтр снабжен элементом с переменным магнитным сопротивлением, управляющий вход фильтра — с обмоткой возбуждения, установленный вблизи элемента с переменным магнитным сопротивлением. В результате этого частота активного полосового фильтра автоматически настраивается на число оборотов объекта.The tunable bandpass filter is equipped with a variable magnetic resistance element, the control input of the filter with an excitation winding installed near the variable magnetic resistance element. As a result, the frequency of the active bandpass filter automatically adjusts to the number of revolutions of the object.

Недостатком указанного устройства является низкая точность балансировки из-за небольшой добротности избирательного усилителя, а удовлетворительные результа- 2 ты балансировки можно получить только на сравнительно высоких (выше 500 Гц) частотах вращения, так как высокую избирательность таких фильтров на более низких частотах получить трудно. 3The disadvantage of this device is low balancing accuracy due to the small Q of the selective amplifier, and satisfactory balancing results can be obtained only at relatively high (above 500 Hz) rotational frequencies, since it is difficult to obtain high selectivity of such filters at lower frequencies. 3

. 2. 2

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для динамической балансировки роторов, содержащее датчики дисбаланса, по5 следовательно соединенные с ними решающий блок, перестраиваемый фильтр, усилитель и индикатор величины дисбаланса, связанные последовательно датчик опорного сигнала, формирователь прямоугольных импульсов и блок автоподстройки фильтра, выход которого соединен с управляющим входом фильтра, и блок измерения угла дисбаланса, входы которого подключены к выходам формирователя прямоугольных импульсов и фильтра ![2].The closest in technical essence to the present invention is a device for dynamic balancing of rotors containing imbalance sensors, therefore, 5 a decision block connected to them, a tunable filter, an amplifier and an imbalance value indicator, connected in series a sensor of a reference signal, a shaper of rectangular pulses and a filter self-tuning block, output which is connected to the control input of the filter, and an unbalance angle measurement unit, the inputs of which are connected to the outputs of the rectangle shaper impulses and filter! [2].

Перестраиваемый фильтр устройства выполнен по схеме интегратора с управлением величиной его входных токов, а блок автоподстройки фильтра — в виде последовательно соединенных частотного детонатора и усилителя..The tunable filter of the device is made according to the integrator scheme with the control of the value of its input currents, and the filter self-tuning unit - in the form of series-connected frequency detonator and amplifier

Недостатками устройства являются изменение коэффициента передачи фильтра при изменении частоты входного сигнала и невысокий диапазон перестройки фильтра, что сужает область применения фильтра и ограничивает точность балансировки.The drawbacks of the device are the change in the filter transmission coefficient when the input signal frequency changes and the low range of filter tuning, which limits the use of the filter and limits the accuracy of balancing.

Цель изобретения — расширение области применения и повышение точности балансировки.The purpose of the invention is to expand the scope and improve the accuracy of balancing.

762528762528

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве перестраиваемый фильтр выполнен в виде герметичного корпуса, заполненного электрореологической жидкостью, гибкого металлического прямоугольного стержня, расположенного в корпусе и закрепленного в нем одним концом, пяти пьезокерамических пластин с нанесенными на них электродами, две из которых закреплены на боковых поверхностях стержня, а три —в виде набора закреплены на его свободном конце, и генератора высокочастотных колебаний, связанного с электродами трех пьезокерамических пластин, а электроды двух первых и набора из трех пьезокерамических пластин образуют сс'отвекгвенно вход, выход и управляющий вход перестраиваемого фильтра.This goal is achieved by the fact that in a known device, a tunable filter is made in the form of a hermetic housing filled with electrorheological fluid, a flexible metal rectangular rod located in the housing and fixed in it with one end of five piezoceramic plates coated with electrodes on them, two of which are fixed to the side surfaces of the rod, and three — in the form of a set — are fixed at its free end, and a generator of high-frequency oscillations associated with the electrodes of the three piezokers iCal plates, and the two first electrodes and a set of three piezoceramic plates ss'otvekgvenno form input, an output and a control input of the tunable filter.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 показано крепление пьезокерамических пластин к гибкому стержню.FIG. 1 shows a block diagram of the proposed device; in fig. 2 shows the attachment of piezoceramic plates to a flexible rod.

Устройство содержит датчики 1 дисбаланса, закрепленные на подвижных опорах 2, последовательно соединенные с датчиками 1 дисбаланса решающий блок 3, содержащий схему 4 устранения влияния плоскостей коррекции и усилитель 5, перестраиваемый фильтр 6, выполненный в виде герметичного корпуса 7, заполненного электрореологической жидкостью 8, гибкого металлического прямоугольного стержня 9, закрепленного одним концом внутри герметичного корпуса 7, пяти керамических пластин 10—14 с нанесенными на них электродами 15, две из которых (10 и 11) закреплены на боковых поверхностях 16 и 17 гибкого металлического стержня 9, а три (12—14) в виде набора 18 закреплены на его свободном конце; усилитель 19, индикатор 20 величины дисбаланса, связанные последовательно датчик 21 опорного сигнала, формирователь 22 прямоугольных импульсов, блок 23 азтоподстройки фильтра 6 р виде последовательно соединенных частотного детектора 24 и усилителя 25, выход которого соединен через управляющий вход 26 с электродами 15 набора 18 пьезокерамических пластин 12—14, блок 27 измерения угла дисбаланса, входы которого подключены к выходу формирователя 28 прямоугольных импульсов и через выход перестраиваемого фильтра 6 к электродам 15 пьезокерамической пластины 11 и генератора 29 высокочастотных колебаний, частота которых выбирается много выше частоты вращения балансируемого ротора 30, а его выход связан с выходом блока 23 автоподстройки фильтра 6. Электроды 15 пьезокерамической пластины 10 связаны с входом 31 фильтра 6.The device contains imbalance sensors 1, mounted on movable supports 2 connected in series with imbalance sensors 1, decisive unit 3, containing circuit 4 for eliminating the influence of correction planes and amplifier 5, tunable filter 6 made in the form of a sealed housing 7 filled with electrorheological fluid 8, flexible a metal rectangular rod 9 fixed at one end inside the hermetic casing 7, five ceramic plates 10-14 with electrodes 15 deposited on them, two of which (10 and 11) are fixed on side surfaces 16 and 17 of a flexible metal rod 9, and three (12-14) as a set of 18 fixed at its free end; an amplifier 19, an unbalance indicator 20, connected in series with a reference signal sensor 21, a rectangular pulse shaper 22, a block for adjusting the filter 23 p 6 in the form of series-connected frequency detector 24 and an amplifier 25, the output of which is connected via control input 26 to electrodes 15 of a set of 18 piezoceramic plates 12-14, an unbalance angle measurement unit 27, the inputs of which are connected to the output of the rectangular pulse shaper 28 and through the output of a tunable filter 6 to the electrodes 15 of the piezoceramic plate 11 and the generator 29 high-frequency oscillations, the frequency of which is chosen much higher than the rotational speed of the balanced rotor 30, and its output is connected to the output of the filter auto-tuning unit 23 6. The electrodes 15 of the piezoceramic plate 10 are connected to the input 31 of the filter 6.

При работе устройства сигналы датчиков 1, пропорциональные дисбалансу ротора 30, поступают на решающий блок 3. ПослеWhen the device operates, sensor signals 1, proportional to the unbalance of the rotor 30, are sent to the decision block 3. After

устранения взаимного влияния плоскостей коррекции, осуществляемой схемой 4, и усиления в усилителе 5 сигнал дисбаланса поступает на вход 31 перестраиваемого фильтра 6.eliminating the mutual influence of the correction planes carried out by the circuit 4, and the gain in the amplifier 5; the unbalance signal is fed to the input 31 of the tunable filter 6.

Гибкий металлический стержень 9 имеет определенную резонансную частоту /_с собственных колебаний, поэтому сигнал с частотой действуя на пьезокерамическую пластину 10, возбуждает в ней резонансные колебания. Эти колебания воспринимаются другой пьезокерамической пластиной 11. Сигнал с ее выхода через усилитель 19 подается на индикатор 20 величины дисбаланса и блок Т1 измерения угла дисбаланса. Сигналы с частотами, не соответствующими резонансной частоте гибкого стержня 9, подавляются, так как они не могут возбуждать резонансных колебаний и тем самым не могут быть восприняты пьезокерамической пластиной 11.Flexible metal rod 9 has a certain resonant frequency / _with natural oscillations, therefore the signal with frequency acting on the piezoceramic plate 10, excites resonant oscillations in it. These vibrations are perceived by another piezoceramic plate 11. The signal from its output through the amplifier 19 is fed to the unbalance indicator 20 and the unbalance angle measurement unit T1. Signals with frequencies that do not correspond to the resonant frequency of the flexible rod 9 are suppressed, since they cannot excite resonant oscillations and thus cannot be perceived by the piezoceramic plate 11.

При помощи датчика 21 формируется опорный сигнал отметки, нанесенной на поверхности балансируемого ротора 30. При помощи формирователя 28 прямоугольных импульсов формируется прямоугольное напряжение с частотой рабочих оборотов балансируемого ротора 30. Эти импульсы преобразуются блоком 23 автоподстройки фильтра в постоянное напряжение, управляющее набором 18 пьезокерамических пластин 12—14.Using the sensor 21, a reference signal of the mark applied to the surface of the balanced rotor 30 is formed. With the help of the rectangular pulse shaper 28, a rectangular voltage is generated with the operating speed of the balanced rotor 30. These pulses are converted by the filter self-tuning unit 23 to a constant voltage that controls the set of 18 piezoceramic plates 12 -14.

В результате этого электрореологическая жидкость 8 вокруг набора 18 пьезокерамических пластин 12—14 меняет свою вязкость, что изменяет массу, прикрепленную к концу стержня 9, и подстраивает частоту /_с собственных колебаний стержня.As a result, the electrorheological fluid 18 8 around a set of piezoceramic plates 12-14 changes its viscosity, changes the mass attached to the end of the rod 9, and adjusts the frequency / _with a rod oscillations.

При изменении частоты вращения ротора 30 меняется величина напряжения, подаваемого на набор 18 пьезокерамических пластин 12—14, а следовательно, количество жидкости, присоединенной к этим пластинам, и частота /с собственных колебаний гибкого стержня 9. В результате этого перестраиваемый фильтр 6 автоматически настраивается на рабочую частоту /_р балансируемого ротора 30, Параллельно постоянному напряжению на электроды набора 18 пьезокерамических пластин 12—14 подается напряжение высокой частоты от генератора 29 сигналов высокой частоты. Это напряжение вызывает колебания пьезокерамических пластин 12—14 на их собственной частоте. В связи с этим уменьшается сопротивление движению в зоне между присоединенной жидкостью и остальной частью жидкости, что эквивалентно уменьшению вязкости. В результате повышается добротность резонансной системы, состоящей из гибкого стержня 9, набора 18 пьезокерамических пластин 12—14 с соответствующим количеством присоединений электрореологической жидкости 8. Таким образом, изменяя амплитуду высокочастот5When the rotation frequency of the rotor 30 changes, the voltage applied to the set 18 of piezoceramic plates 12–14 changes, and consequently, the amount of fluid attached to these plates and the frequency / s of the natural oscillations of the flexible rod 9. As a result, the tunable filter 6 automatically adjusts to operating frequency / _{p of the} balanced rotor 30; Parallel to the constant voltage, the electrodes of the set 18 of piezoceramic plates 12-14 are supplied with a high frequency voltage from the generator 29 of the high frequency signals. This voltage causes oscillations of piezoceramic plates 12-14 at their own frequency. In connection with this, the resistance to movement in the zone between the attached liquid and the rest of the liquid decreases, which is equivalent to a decrease in viscosity. As a result, the quality factor of the resonant system consisting of a flexible rod 9, a set of 18 piezoceramic plates 12-14 with an appropriate number of connections of the electrorheological fluid 8 is increased. Thus, by changing the amplitude of the high frequencies 5

кого напряжения, можно менять добротность избирательного усилителя.Whose voltage, you can change the quality factor of the selective amplifier.

Сигнал от дисбаланса, выделенный при помощи перестраиваемого фильтра 6, подается на индикатор 20, где определяется величина дисбаланса, и на блок 27 изменения угла дисбаланса, где в результате его сравнения по фазе с прямоугольным опорным сигналом определяется угол дисбаланса ротора 30.The signal from the imbalance, selected by using a tunable filter 6, is fed to the indicator 20, where the amount of unbalance is determined, and to the block 27 changes the angle of imbalance, where as a result of its comparison in phase with the rectangular reference signal, the angle of unbalance of the rotor 30 is determined.

Применение в устройстве новой схемы построения перестраиваемого фильтра в виде герметичного корпуса, заполненного электрореологической жидкостью, гибкого металлического стержня, закрепленного одним концом в корпусе, пьезокерамических пластин, закрепленных на стержне, и генератора высокочастотных колебаний позволяют повысить точность балансировки и расширяют область его применения.Application in the device of a new scheme of building a tunable filter in the form of a hermetic case filled with electrorheological fluid, a flexible metal rod fixed at one end in the case, piezoceramic plates fixed on the rod, and a generator of high-frequency oscillations improve the accuracy of balancing and expand its scope.

Claims

Claim

A device for dynamic balancing of rotors, containing imbalance sensors, a decisive unit connected in series, a tunable filter, an amplifier and an unbalance indicator, connected in series to a reference signal sensor, 30 square pulse shaper and a filter auto-tuning unit, the output of which is connected to a control input filter, and

762528

6

an unbalance angle measurement unit, the inputs of which are connected to the outputs of the rectangular pulse shaper and filter, characterized in that, in order to expand the scope and improve the accuracy of balancing, the tunable filter is made in the form of a sealed housing filled with electrorheological fluid, flexible metal rectangular rod, located in the housing and fixed at one end, five piezoceramic plates with electrodes deposited on them, two of which are fixed on the side rods of the rod, and three in the form of a set attached to its free end, and a generator of high-frequency oscillations associated with the electrodes of the three piezoceramic plates, and the electrodes of the first two 20 and a set of three piezoceramic plates are respectively the input, output and control input of a tunable filter .