UA25084U - Method for determining the dynamic tensional stiffness of a shaft - Google Patents

Method for determining the dynamic tensional stiffness of a shaft Download PDF

Info

Publication number
UA25084U
UA25084U UAU200702984U UAU200702984U UA25084U UA 25084 U UA25084 U UA 25084U UA U200702984 U UAU200702984 U UA U200702984U UA U200702984 U UAU200702984 U UA U200702984U UA 25084 U UA25084 U UA 25084U
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
shaft
determining
sensors
dynamic
pulses
Prior art date
Application number
UAU200702984U
Other languages
Ukrainian (uk)
Inventor
Yevhnii Vasylivych Myronenko
Oleksandr Oleksandrovy Serdiuk
Oleh Faviievych Babin
Yevhen Viacheslavovych Marchuk
Yevhenii Ivanovych Donchenko
Original Assignee
Donbas State Machine Building
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Donbas State Machine Building filed Critical Donbas State Machine Building
Priority to UAU200702984U priority Critical patent/UA25084U/en
Publication of UA25084U publication Critical patent/UA25084U/en

Links

Landscapes

  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

The proposed method for determining the dynamic tensional stiffness of a shaft consists in measuring the rotation angles under torque at two differentcross-sections of the shaft by angular position transducers, determining the shaft torque by the corresponding torque transducer or by equation, and determining the tensional stiffness of the shaft by the difference of the rotation angles and the shaft torque.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Корисна модель відноситься до галузі техніки, а саме до механообробки і може бути використана при 2 випробуванні технологічних систем механічної обробки на крутильну жорсткість.The useful model refers to the field of engineering, namely to mechanical processing and can be used in 2 testing technological systems of mechanical processing for torsional stiffness.

Відомий спосіб виміру динамічної крутильної жорсткості, в якому коливання маховика визначаються одночасно за допомогою тахогенератора з порожнім ротором і наклеєних на стрижень дротових датчиків, що реєструють пружний момент Мар, |Ривин Е.И. Динамика приводов станков- М.: Машиностроение, 1966. - 204с.: ил. - с.98). 70 Відомий також, обраний як прототип, спосіб визначення робочого обертаючого моменту і його коливань, які передаються валом, що полягає в перетворенні кутових поворотів вала в електричні сигнали за допомогою датчиків кутового положення вала і реєстрації цих електричних сигналів при роботі вала під навантаженням, при цьому виміру обертаючих моментів і їхніх коливань на валу машини роблять датчиками, розташованими в двох його перетинах, синхронізують по фазі імпульси від обох датчиків на холостому ході, після чого вимірюють і 15 порівнюють імпульси, отримані від датчиків при роботі вала під навантаженням, визначають поточні значення тимчасових інтервалів між суміжними імпульсами від одного з датчиків і між парами поставлених у відповідність імпульсів від одного й іншого датчиків, а потім визначають миттєві значення обертаючого моменту, як частка від розподілу тимчасового зрушення між імпульсами від одного й іншого датчиків на часове зрушення між імпульсами від одного з датчиків, помножене на постійну величину, обумовлену по формулі: С-205/4, де о - 20 модуль пружності при крутінні; 7 - кількість імпульсів, генеруючих за один оберт валу; | - відстань між зубчастими кільцями на валу. (патент РФ Мо2002114945 кл. С 01 1 01/22, 5 01 Н 9/00 от 20.02.2004 Способ диагностирования валов роторньїх машин, передающих крутильнье нагрузки|.A known method of measuring dynamic torsional stiffness, in which the flywheel oscillations are determined simultaneously with the help of a tachogenerator with an empty rotor and wire sensors glued to the rod, which register the elastic moment Mar, |Ryvyn E.I. Dynamika privodov stankov - M.: Mashinostroenie, 1966. - 204 p.: ill. - p.98). 70 Also known, chosen as a prototype, is a method of determining the operating torque and its fluctuations transmitted by the shaft, which consists in converting the angular rotations of the shaft into electrical signals using sensors of the angular position of the shaft and registering these electrical signals during the operation of the shaft under load, while measurement of torques and their oscillations on the machine shaft is done by sensors located in two of its intersections, the pulses from both sensors are phase-synchronized at idle speed, after which the pulses received from the sensors when the shaft is operating under load are measured and compared, the current values of the temporary intervals between adjacent pulses from one of the sensors and between pairs of matched pulses from one and the other sensors, and then determine the instantaneous torque values as a fraction of the distribution of the time shift between the pulses from one and the other sensors by the time shift between the pulses from one of sensors, multiply not by a constant value determined by the formula: С-205/4, where о is 20 modulus of elasticity during torsion; 7 - the number of pulses generated in one revolution of the shaft; | - the distance between the toothed rings on the shaft. (patent of the Russian Federation Mo2002114945 class C 01 1 01/22, 5 01 H 9/00 dated 20.02.2004 Method of diagnosing shafts of rotary machines transmitting torsional loads|.

Недоліком такого способу є неможливість точного виміру кута скручування при мінливості кутової швидкості на робочому і холостих ходах, а також відсутність можливості виміру обертаючого моменту. 29 Загальними істотними ознаками відомого способу і того, що заявляється, є перетворення кутових поворотів -о вала в електричні сигнали за допомогою датчиків його кутового положення, розташованих в двох його перетинах, синхронізації імпульсів від обох датчиків на холостому ході, після чого вимірюють і порівнюють імпульси, отримані від датчиків при роботі вала під навантаженням.The disadvantage of this method is the impossibility of accurate measurement of the twist angle when the angular velocity changes during the working and idling cycles, as well as the lack of the possibility of measuring the torque. 29 The common essential features of the known method and the one that is claimed are the conversion of the angular rotations of the shaft into electrical signals using sensors of its angular position located in two of its intersections, the synchronization of pulses from both sensors at idle speed, after which the pulses are measured and compared , received from the sensors during the operation of the shaft under load.

В основу корисної моделі поставлена задача визначення динамічної крутильної жорсткості технологічної З 30 системи з максимальною точністю й обліком динамічних навантажень, що мають не постійне, а змінне значення. сThe useful model is based on the task of determining the dynamic torsional stiffness of the technological Z 30 system with maximum accuracy and taking into account dynamic loads that have a variable value rather than a constant one. with

Поставлена задача вирішується тим, що різниця кількості імпульсів на кінці вихідного валу верстата - шпинделі реєструється імпульсним датчиком кута повороту під час виходу інструменту з процесу різання, о зафіксованого силовим датчиком, що визначає відповідний крутильний момент, або датчиком положення - при ю розрахунковому методі визначення обертаючого моменту.The problem is solved by the fact that the difference in the number of pulses at the end of the output shaft of the machine tool - the spindle is registered by the pulse sensor of the angle of rotation during the exit of the tool from the cutting process, or recorded by the force sensor that determines the corresponding torque, or by the position sensor - with the calculation method of determining the rotating moment

Зо До привідного кінця вихідного вала верстата - шпинделя для визначення кута скручування через муфту с приєднують імпульсний датчик кута повороту з високою здатністю, який може генерувати імпульс початку. При точному визначенні моменту роблять установку силового датчика на технологічну систему. При визначенні моменту розрахунковим способом на вузлі технологічної системи, що робить рух подачі, встановлюється датчик «4, для реєстрації положення (віброприскорення, індукційний, оптичний і ін.) Датчики визначення моменту, З 50 віброприскорення і кута повороту підключають до системи обробки і реєстрації даних. с На першому етапі виконують процес врізання і, при виникненні повного контакту між інструментом іЗ To the drive end of the output shaft of the machine tool - the spindle for determining the angle of twisting, a pulse sensor of the angle of rotation with a high capacity, which can generate a start pulse, is attached through the coupling. When the moment is accurately determined, a force sensor is installed on the technological system. When determining the moment by the calculation method, sensor "4" is installed on the node of the technological system that makes the feed movement, for registering the position (vibration acceleration, induction, optical, etc.). Sensors for determining the moment, Z 50 vibration acceleration and the angle of rotation are connected to the data processing and registration system . c At the first stage, the cutting process is carried out and, when full contact occurs between the tool and

Із» заготівкою, виключають подачу і визначають кількість імпульсів Мо від імпульсу початку до останнього імпульсу, що визначається датчиком повороту до часу виходу інструмента з контакту з деталлю, і знаходять відповідно силу Ро (Мо) та діаметр бо. Вихід інструмента з контакту визначається силовими датчиками (при 45 визначенні сили розрахунковим шляхом, вихід інструмента визначають по датчиках віброприскорень, оптичному, о індукційному й ін.). 4! На другому етапі виконують процес врізання і при виникненні контакту між інструментом і заготівкою визначають кількість імпульсів М; від імпульсу початку до останнього імпульсу , що визначається датчиком о повороту до часу виходу інструмента з контакту з деталлю, і знаходять відповідно силу Р; (М;) та діаметр О.;. о 20 При використанні датчика моменту визначення діаметрів не потрібно.With" the workpiece, turn off the feed and determine the number of Mo pulses from the start pulse to the last pulse, which is determined by the rotation sensor until the time when the tool leaves contact with the part, and find the force Po (Mo) and the diameter bo, respectively. The output of the tool from the contact is determined by force sensors (when determining the force by calculation, the output of the tool is determined by sensors of vibration acceleration, optical, induction, etc.). 4! At the second stage, the cutting process is performed and when contact occurs between the tool and the workpiece, the number of pulses M is determined; from the start pulse to the last pulse determined by the rotation sensor to the time the tool leaves contact with the part, and find the force P accordingly; (M;) and diameter O.;. o 20 When using the torque sensor, diameter determination is not required.

Визначаємо різницю імпульсів датчика кута повороту: с»We determine the difference in pulses of the angle of rotation sensor: s»

АМ;- М; - МоAM;- M; - Mo

Кут скручування кінця шпинделя дорівнює: ще АМі оавое с пак де 5 - дискретність імпульсного датчика кута повороту; с" Кут скручування вимірюваний у градусах. во Момент сили різання, що викликало кут скручування шпинделя при вимірі динамометром: мі-в я; то. й в (якщо головний рух обертання інструменту або обробка прохідним різцем ОО; - бо). Динамічна жорсткість, визначається за формулою: б5The twist angle of the end of the spindle is equal to: more АМи оавое с пак де 5 - the discreteness of the impulse sensor of the angle of rotation; s" The twisting angle is measured in degrees. in The moment of the cutting force that caused the twisting angle of the spindle when measured by a dynamometer: mi-v i; so. and in (if the main movement of the tool rotation or processing with a passing cutter is OO; - bo). Dynamic stiffness, is determined by the formula: b5

М, за --- с де |д; коефіцієнт динамічної крутильної жорсткості.M, for --- s where |d; coefficient of dynamic torsional stiffness.

Приклад 1. Схема діагностування крутильної жорсткості на токарному верстаті, якщо сила різання розраховується (див. Фіг.1).Example 1. Diagram of diagnosing torsional rigidity on a lathe, if the cutting force is calculated (see Fig. 1).

На шпиндельному вузлі 1 токарного верстата 1Аб4 з одного кінця встановлена деталь 2 з попередньо обробленим пазом 3, необхідним для виникнення процесу врізання при обертанні, а на іншому - Через муфту 4 70 приєднаний імпульсний датчик кута повороту 5 моделі КОС 230-9000 фірми Неїдеппайп. На супорті 6 встановлено прорізний різець 7 з датчиком віброприскорень 8. Імпульсний датчик кута повороту 5 і датчик віброприскорень 8 приєднані до системи обробки і реєстрації даних 9, яка складається з послідовно з'єднаних частин: розв'язуючого підсилювача 10, аналого-дифрового перетворювача 11 (мод. 1-сага Е 14-440), а також персональної ЕОМ 12.On the spindle unit 1 of the lathe 1Ab4, a part 2 with a pre-machined groove 3, necessary for the occurrence of the cutting process during rotation, is installed on one end, and on the other - through the coupling 4 70, a pulse sensor of the angle of rotation 5 of the model KOS 230-9000 of Neideppipe is attached. A slot cutter 7 with a vibration acceleration sensor 8 is installed on the caliper 6. The pulse angle sensor 5 and vibration acceleration sensor 8 are connected to the data processing and registration system 9, which consists of serially connected parts: decoupling amplifier 10, analog-to-digital converter 11 (mod. 1-saga E 14-440), as well as personal computer 12.

Початкові даніInitial data

Ї4-1,2м; 15-52м;Y4-1.2 m; 15-52m;

РІЕТ1О000Н (розрахункова величина), 0;-207мм,RIET1O000N (calculated value), 0;-207mm,

ГІ; м;- В --- - 1035Н "м, йGI; m;- V --- - 1035Н "m, y

У результаті проведення випробувань:As a result of the tests:

М;-954; Мо-919;M;-954; Mo-919;

АМ М,-Мо-954-919-35;AM M,-Mo-954-919-35;

Кут скручування кінця шпинделя:Spindle end twist angle:

АМ; зо ' шф-- 1 3602 ---.36507-14 - пак ППО де ЮБК-9000;AM; зо ' шф-- 1 3602 ---.36507-14 - air defense package de YuBK-9000;

Динамічна жорсткість, визначається по формулі: . М, « зо іа---- 739288Н" м/град.Dynamic stiffness is determined by the formula: . M, "zo ia---- 739288Н" m/grad.

Оу соOh so

Наведений приклад підтверджує досягнення технічного результату при проведенні заявленого способу. оThe given example confirms the achievement of the technical result when carrying out the claimed method. at

Ф ів) ормула винаход зе рму. У счF iv) ormula invention of the rm. In the school

Спосіб діагностування динамічної крутильної жорсткості, що полягає в перетворенні кутових поворотів вала в електричні сигнали за допомогою датчиків його кутового положення, розташованих в двох його перерізах, синхронізації імпульсів від обох датчиків на холостому ходу, після чого вимірюють і порівнюють імпульси, « отримані від датчиків при роботі вала під навантаженням, який відрізняється тим, що різниця кількості -о с імпульсів на кінці вихідного вала верстата - шпинделі, реєструється імпульсним датчиком кута повороту під час виходу інструмента з процесу різання, зафіксованого силовим датчиком, що визначає відповідний крутильний и . и? момент, або датчиком положення - при розрахунковому методі визначення обертального моменту. іме) 1 («в) о 50 с» с 60 б5The method of diagnosing dynamic torsional stiffness, which consists in converting the angular rotations of the shaft into electrical signals with the help of sensors of its angular position located in two of its sections, synchronizing the pulses from both sensors at idle speed, after which the pulses "received from the sensors at operation of the shaft under load, which differs in that the difference in the number of -o s pulses at the end of the output shaft of the machine - the spindle, is registered by the pulse sensor of the angle of rotation during the exit of the tool from the cutting process, recorded by the force sensor, which determines the corresponding torque and . and? moment, or a position sensor - in the calculation method of determining the rotational moment. name) 1 (c) o 50 s" s 60 b5

UAU200702984U 2007-03-21 2007-03-21 Method for determining the dynamic tensional stiffness of a shaft UA25084U (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAU200702984U UA25084U (en) 2007-03-21 2007-03-21 Method for determining the dynamic tensional stiffness of a shaft

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAU200702984U UA25084U (en) 2007-03-21 2007-03-21 Method for determining the dynamic tensional stiffness of a shaft

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA25084U true UA25084U (en) 2007-07-25

Family

ID=38469947

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAU200702984U UA25084U (en) 2007-03-21 2007-03-21 Method for determining the dynamic tensional stiffness of a shaft

Country Status (1)

Country Link
UA (1) UA25084U (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2711716C2 (en) Method and device for dynamic balancing of rotating body
JP4858824B2 (en) Inspection method of torsional vibration attenuator
RU2497087C2 (en) Device to measure torque transmitted by power take-off shaft
JP5174156B2 (en) Torque sensing unit for power tool and power tool including the torque sensing unit
CN103837275A (en) Dynamic bending moment test system for ship shafting
WO2017150190A1 (en) Torque measurement device, gearbox, and torque measurement method
JP5008045B2 (en) High resolution torque measurement on rotating shafts
Wang et al. A torsional vibration measurement system
CN107314845B (en) Method for testing dynamic meshing force of gears
US7415363B2 (en) High resolution torque measurement on a rotating shaft with movement compensation
UA25084U (en) Method for determining the dynamic tensional stiffness of a shaft
Gest et al. Design of versatile and low-cost shaft sensor for health monitoring
CN103712746A (en) Method for solving mechanical lag angle in rotor dynamic balance test
JPH07505226A (en) Device for measuring torque in gear transmissions for transmitting rotary motion
Meroño et al. Measurement techniques of torsional vibration in rotating shafts
CN105171778B (en) Torsional vibration extraction and analysis method for joint reducer of industrial robot
JP2007240421A (en) Torsional rigidity arithmetic unit for rotor, prime mover output arithmetic unit, and methods therefor
RU2582906C1 (en) System for monitoring torsional vibrations of rotating shaft line of turbine unit
Holm Comparison of methods to measure torsional vibration
KR20200056204A (en) Efficiency Measuring Device and Method for Gear Box
JP2510856B2 (en) Belt slip rate meter
UA26169U (en) Device for measuring drive torque
RU2523044C1 (en) System and method for determination of spinning shaft torsion oscillation parameters
RU2002114945A (en) Method for diagnosing shafts of rotary machines transmitting torsional loads
Jiang et al. A Rotating Cantilever Beam for Dynamic Strain Measurement and Vibration Analysis Based on FBG Sensor