SU879340A1 - Автоматическое устройство дл уравновешивани гибких роторов - Google Patents

Description

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано для уравновешивания гибких роторов быстроходных машин.

Известно автоматическое устройство ’ для уравновешивания гибких роторов, содержащее опору й размещаемую на уравновешиваемом роторе систему подвижных корректирующих масс [1]. .

Недостатками этого устройства являются необходимость сложных следящих систем для направленного перемещения корректирующих масс, а также низкая точность из-за малой чувствительности исполнительных механизмов. 15

Цель изобретения - повышения точности уравновешивания.

Для достижения этой цели система подвижных корректирующих масс выполнен^ в виде размещенного в середине _ 20 и по оси ротора электрически изолированного и имеющего круговое поперечное сечение пьезокерамического стержня с двумя электродами, один из которых' предцтавляет собой проходящую че- 25 реэ ось стержня залитую проволоку, а другим является внешняя поверхность стержня, покрытая серебром и разделенная на четыре симметричные зоны по окружности и на η частей по длине, 30 где п - верхняя критическая частота ротора, а устройство снабжено блоком переключения, к которому подключены все зоны поверхности стержня, и блоком регистрации, усилителем и согласующим блоком, соединяющими попарно зоны поверхности стержня обратной связью.

На фиг. 1 изображен уравновешиваемый гибкий ротор в опоре; на фиг. 2 - пьезокерамический стержень; на фиг. 3 - поперечное сечение пьезокерамического стержня со стрелками, указывающими радиальную поляризацию; на фиг. 4 - поперечное сечение уравновешиваемого ротора и подключение электродов стержня к соответствующим блокам; на фиг. 5 - эпюра напряжений на соответствующих зонах пьезокерамического стержня.

Устройство состоит из размещенного в середине и по оси уравновешиваемого ротора 1 пьезокерамического стержня 2, который электрически изолирован от ротора 1 при помощи диэлектрического материала 3. Пьезокерамический стержень 2 имеет два электрода, одним нз которых является залитая по оси стержня проволока 4, а другим - внешняя поверхность стержня, покрытая сереб3 ром и разделенная на четыре симметричные зоны 5 по окружности и на η частей 6 по длине стержня.

Кроме того, устройство содержит блок 7 переключения, к которому подключены все зоны поверхности стержня, блок 8 регистрации, усилитель 9 и согласующий блок 10 соединяют попарно эоны 5 поверхности стержня обратной связью.

Перед уравновешиванием ιίοτορ 1 устанавливается в опоре 11.

Устройство работает следующим образом.

При изготовлении пьезокерамического дтержня 2, все металлизированные части внешней поверхности соединяются между собой и производится поляризация, которая является радиальной (показана стрелками на фиг. 3), при этом длина стержня 2 равна длине ротора 1. ПьезокерамичёсКий стержень выполняет двойную функцию, в качестве преобразователя сил или изгибных перемещений, а также возбудителя ·изгибных деформаций. В первом случае стержень 2 работает как биморфный двухкомпонентный преобразователь перемещений (или сил) в одном сечении, т.е. всего измеряется 2η компонент сил. Электродами преобразователя являются две зоны (напряжения U и И^на фиг.4).

.Две остальные зоны являются электродами возбудителя изгибных колебаний (напряжения Uj и на фиг. 4). Все четыре зоны 5 разделены на η частей 6 (где η - верхняя критическая частота, ротора), по длине (фиг. 2) пьезокерамического стержня 2 и подключены к блоку 7 переключения, который предназначен для подключения частей 6 в отдельных зонах 5 между собой сооТвет-40 ственно. При первой форме изгиба стержня 2 все части 6 в отдельных зонах 5 соединяются между собой, при второй форме - соединяются так, чтобы образовать две симметрические части по длине и т.д.

Сигналы преобразователя снимаются с двух зон (напряжения и^на фиг.4) и представляют собой ортогональные векторы, при атом угол ψ задает направление изгиба ротора 1 (фиг. 5) Эти сигналы воспринимаются блоком 8 регистрации, усиливаются прй помощи усилителя 9 и через согласующий блок 10 подаются на зоны 5 возбудителя, изгйбных деформаций соответственно, т.е> ..к этим зонам подается высокое' напряжение соответствующего модуля и знака (напряжения Uj и и₄ на фиг. 5) которое задается величинами U. , 1К и углом ψ . 12

Так как зоны 5 преобразователя и возбудителя соединены между собой через соответствующие блоки обратной связью, величины напряжений и^и 11д увеличивают до такого уровня, пока^-* напряжения и становятся равными нулю.

Таким образом, при изгибе ротора •О 1 в одну сторону, что соответсвует появлению напряжений Иγ и U ^с углом ψ между ними, при помощи подаваемых напряжений Uj и Uj. пьезокерамический стержень 2 изгибается в противоположную сторону, изгибая и, тем самым, уравновешивая ротор 1. '

Такое решение позволяет упростить конструкцию устройства, особенно при неуравновешенности по η-ой форме изгиба, а также повысить точность уравновешивания.

Claims (1)

1. Изобретение относитс  к вибрацион ной технике и может быть использован :дл  уравновешивани  гибких роторов быстроходных машин. Известно автоматическое устройств дл  уравновешивани  гибких роторов, содержащее опору и размещаемую на уравновешиваемом роторе систему подвижных корректирующих масс l. Недостатками этого устройства  вл ютс  необходимость сложных след щих систем дл  направленного перемещени  корректирующих масс, а также низка  точность из-за малой чувствительности исполнительных механизмов. Цель изобретени  - повышени  точности уравновешивани . Дл  достижени  этой цели система подвижных корректирующих масс выполвегф в виде размещенного в середине и пЪ оси ротора электрическиизолированного и именицего круговое попере ное сечение пьезокерамического стерж н  с двум  электродами, один из кото рых преддтавл ет собой проход щую че рез ось стержн  залитую проволоку, а другим  вл етс  внешн   поверхность стержн , покрыта  серебром и разделе на  на четыре симметричные зоны по окружности и на г частей по длине, где п - верхн   критическа  частота ротора, а устройство снабжено блоком переключени , к которому подключены все зоны поверхности стержн ,и блоком регистрации, усилителем и согласующим блоком, соедин ющими попарно зоны поверхности стержн  обратной св зью. На фиг. 1 изображен уравновешиваемый гибкий ротор в опоре; на фиг. 2 - пьезокерамический стержень/ на фиг. 3 - поперечное сечение пьезокерамического стержн  со стрелками, указывающими радиальную пол ризацию; на фиг. 4 - поперечное сечение уравновешиваемого ротора и подключение электродов стержн  к соответствующим блокам; на фиг. 5 - эпюра напр жений на соответствующих зонах пьезокерамического стержн . Устройство состоит из размещенного в середине и по оси уравновешиваемого ротора 1 пьезокерамического стержн  2, который электрически изолирован от ротора 1 при помощи диэлектрического материала 3. Пьезокерамический стержень 2 имеет два электрода, одним из которых  вл етс  залита  по оси стержн  проволока 4, а другим - внешн   поверхность стержн , покрыта  серебром и разделенна  на четыре симметри ные зоны 5 по окружности и на п частей 6 по длине стержн . Кроме того, устройство содержит блок 7 переключени , к которому подключены все зоны поверхности стержн  блок 8 регистрации, усилитель 9 и со гласующий блок 10 соедин ют nonaprio зоны 5 поверхности стержн  обратной св зью. Перед уравновешиванием iJoTop 1 устанавливаетс  в опоре 11. Устройство работает следующим образом. При изготовлении пьезокерамического йтержн  2, все ме галлизиррванны части внешней поверхности соедин ютс  между собой и производитс  пол ри заци , котора   вл етс  радиальной (показана стрелками на фиг. 3), при этом длина стержн  2 равна длине ротора 1. Пьезокерамичёсйий стержень выполн ет двойную функцию, в качестве преобразовател  сил или изгибных перемещений, а также возбудител  изгибных деформаций. В первом случае стержень 2 работает как биморфный двухкомпонентный преобразователь перемещений (или сил) в одном сечении , т.е. всего измер етс  2п компонент сил. Электродами преобразбвател   вл йОтс  две зоны (напр жений и и фиг.4). . Две остальные зоны  вл ютс  элект родами возбудител  изгибных колебани ( напр жени  U и UA на фиг. 4). Все зоны 5 разделены на п частей б (где п - верхн   критическа  частота ротора), по длине (фиг. 2) пьезокеpa Iичecкciгo стержн  2 и подключены к блоку 7 переключени , который пред назначен дл  подключени  частей б в отдельных зонах 5 между собой соотве ственно. При первой форме изгиба сте жн  2 все части б в отдельных зонах 5 соедин ютс  между собой, при второ форме - соедин ютс  так, чтобы образ вать две симметрические части по дли не и т.д. Сигналы преобразовател  снимаютс  с двух зон (напр жени  Uy и U, на фиг. и представл ют собой ортогональные векторы, при атом угол f задает направление изгиба ротора 1 (фиг. 5) Эти сигналы воспринимаютс  блоком 8 регистрации, усиливаютс  npii помощи уси; ител  9 и через согласующий блок 10 подаютс  на зоны 5 возбудител , изгибных деформаций соответственно, T.ejk ..к этим зонам подаетс  высокое напр жение соответствунвдего модул  и знака (напр жени  Ug и U на фиг. 5) которое задаетс  величинами U, а„ и углом , Так как зоны 5 преобразовател  и возбудител  соединены между собой через соответствующие блоки обратной св зью, величины напр жений U, увеличивают до такого уровн , пока напр жени  Uj и U- станов тс  равными нулю. Таки« образом, при изгибе ротора 1 в одну сторону, что соответсвует по влению напр жений U и U с углом (f между ними, при помощи подаваемых напр жений U и U пьезокерамический стержень 2 изгибаетс  в противоположную сторону, изгиба  и, тем самым, уравновешива  ротор 1. Такое решение позвол ет упростить конструкцию устройства, особенно при неуравновешенности по п-ой форме изгиба , а также повысить точность уравновешивани . Формула изобретени  Автоматическое устройство дл  уравновешивани  гибких роторов, содержа-; щее опору и размещаемую на уравновешиваемом роторе систему подвижных ; корректирующих масс, о т л и ч а ю щ ее с   тем, что, с целью повышени  точности . уравновешивани , система подвижных корректирующих масс выполнена в виде размещаемого в середине и. по оси ротора электрически изолированного и имеющего круговре поперечное сечение пьезокерамичеокого стержн  с двум  электродами, один из которых представл ет собой проход щую через ось стержн  залитую проволоку , а другим  вл етс  внешн   поверг хность стержн , покрыта  серебром и разделенна  на четыре симметричные зоны по окружности и.на п частей по длине, где п - верхн   критическа  частота ротора, устройство снабжено блоком переключени , к которому .подключены все зоны поверхности стержн , и блоком регистрации, усилителем и согласующим блоком, соедин ющими попарно зоны поверхности стержн  обратной св зью. Источники .информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Гусаров А.А. Автоматические балансирующие устройства. . Сб. Балансировк 1 машин и приборов Под ред. Щепетильникова В.А. М., Машиностроение , 1979, с. 148.

   г.

   tif

   .::.

   0fft./