Способ автоматической балансировки центрифуги

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 5025 51) ю В 04 И У СВИДЕТЕЛЬСТ К АВТО ски ценагаемогоая схема качания системы л-ротор; п 1 - расположения центра руза до центра ка ПЛОСКОСТИ ОЭСПОГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Специальное конструкторское бюро биофизической аппаратуры(56) Авторское свидетельство СССР М 1050753, кл, В 04 В 9/14, 1983.Патент Японии М 55-47938,кл, В 04 В 9/14, 1980.(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ БАЛАНСИРОВКИ ЦЕНТРИФУГИ(57) Изобретение относится к лабораторной технике, может найти применение е биологии, медицине, биохимии и других областях при разделении веществ в центробежных полях и направлено на повышение срока Изобретение относится к лабораторной технике и может найти применение в биологии, медицине, биохимии и других областях при разделении веществ и в центробежных полях,Цель изобретения - повышение срока службы центрифуги путем снижения динамических нагрузок,На фиг,1 изображена схематиче трифуга для осуществления предл способа; на фиг.2 - кинематическ центрифуги.В камере 1 центрифуги (фиг,1) расположен ротор 2, закрепленный на валу 3 приводного двигателя 4, Исполнительный механизм 5 устройства автоматической балансировки, закрепленного под обтекателем 6, состоит иэ серводвигателя 7, который службы центрифуги путем снижения динамических нагрузок. В центрифуге при ее разгоне на частоте вращения, меньшей первой критической, осуществляется автоматическая балансировка, когда балансировочный груз путем углового и радиального перемещений занимает положения, при котором осуществляется минимальный уровень вибраций. Это положение балансироеочного груза запоминается, При частотах вращения а-. =(2-3) вь балансироеочный груз возвращается в положение минимального балансировочного воздействия, т.к. наступает явление самоцентрироввния ротора, При торможении центрифуги. при приближении частоты вращения к со=(2-3) в возвращают бадансироеочный груз в запомненное положение,нтом 8, обеспечиваюмещение балансироОграничитель 10 ние груза 9 в направвигатель 7 закреплен торец которой имеет и находится в эацепПоследний закреплен я 13, котОрый обЕСПЕ- ещение груза 9. Пристановлен на упругих связан с ходовым ви щим радиальное пере вочного груза 9, лимитирует перемеще лении вала 3. Сереод на втулке 11, нижний зубчатую периферию лении с червяком 12. на валу серводвигател чивает угловое перем водной двигатель 4 у элементах 14,На фиг.2 А - центр приводной двигатель - ва стояние от плоскости рас масс балансировочного г чания; п 2 - расстояние от10 15 50 55 ложения центра масс ротора до центра качания.Сущность предлагаемого способа состоит в следующем.В конструкциях лабораторных центрифуг принята вертикальная кинематическая схема расположения системы двигатель - вал-ротор, причем ротор 2 является сменным элементом конструкции и устанавливается на вал 3 сверху (фиг.1). Единственным местом для установки исполнительного механизма 5 устройства автоматической балансировки является свободное пространство между нижней частью ротора 2 и дном камеры 1 центрифуги (фиг,1), При этом плоскости, в которых расположены центры масс. ротора и балансировочного груза, расположены на разной высоте (фиг.2).На частоте вращения центрифуги, меньшей первой критической, осуществляется автоматическая балансировка, сущность которой состоит в том, что балансировочный груз путем углового и радиального перемещений занимает такое положение, при которовю выполняется условиец, .+ц, (1) гДе.р" Ьгп 1 аР г 1 - вектоР ЦентРобежной силы, созданной неуравновешенной массой ротора;Ь а 1 - величина неуравновешенной массы ротора;а- текущая частота вращения;г - радиус-вектор центра масс неуравновешенной массы ротора;-Ф-зРц,б. -, в 2 аг г 2- вектор центробежной силы, созданной балансировочным грузом;вз - масса балансировочного груза;г 2- радиус"вектор центра масс балансировочного груза.Однако моменты, созданные силами Рц.р и Гц.6, относительно центра качения А (Фиг,2) не равны между собой иэ-за неравенства п 1 и Ьг. Поэтому со стороны вращающегося ротора 2 к валу 3 приложен момент. обращающийся вокруг оси вращения. Его величина определяется из выраженияМЬ-аР Ьвз г 1 (Ьз - Ь ). (2) При малых значениях а, соответствующих частотам вращения, меньшим первой критической йЬ, величина МЬ мала и вибрации, создаваемые этим моментом, малы.Виду квадратической зависимости МЬ от в его значение возрастает с увеличением в и вызывает существенные вибрации при значениях вФеЪ . А при а вь наступает самоцентрирование ротора и необходи 2025 30 35 40 45 мость выполнения условия (1) практическиотпадает.Поэтому, если при частотах вращенияв вьбалансировочный груз вернуть в положение минимального балансировочного воздействия, то момент ЬВ станет фактически равным нулю из-за того, что силы Ец.р. и Рц.б уменьшаются практически до нуля, так как г 1 и и становятся равными нулю: г 1 - вследствие эффекта самоцентрирования,г 2 - в результате возврата балансировочного груза в положение минимального балансировочного воздействия,Для того, чтобы в процессе торможения при приближении а к а сверху обеспечить сбалансированное состояние ротора, необходимо вернуть балансировочный груз в положение, соответствующее максимальнойуравновешенности. С этой целью необходимо запомнить положение балансировочного груза, соответствующее наилучшей уравновешенности, Запоминание положения может быть реализовано различными устройствами, например, путем запоминания сделанных при уравновешивании чисел оборотов серводвигателей или путем запоминания интервала времени, потребовавшегося на перемещение балансировочного груза из положения максимальной уравновешенности в положение минимального балансировочного воздействия.Центрифуга работает следующим образом.Пусть ротор 2 неуравновешен и начат его разгон до заданной частоты вращения. При достижении ротором 2 в процессе разгона частоты в (во по сигналу датчика вибраций (не показан) начинает работать один иэ серводвигателей 7 и 13 либо оба серводвигателя, перемещая балансировочный груз 9 до тех пор, пока не будет достигнут заданный минимальный уровень вибраций, при котором допускается дальнейший разгон ротора центрифуги.При дальнейшем разгоне центрифуги, например при а = (2 - 3) вь балансировочный груз перемещают с помощью серводвигателя 7 в радиальном направлении к центру вращения ротора центрифуги до ограничителя 10, установленного в непосредственной близости от оси вращения ротора. Это положение соответствует минимальному балансировочному воздействию. Интервал времени, за который балансировочный груз переместится до ограничителя 10, запоминают. Центрифуга продолжает разгоняться до заданной частоты вращения иработает в дальнейшем на этой частоте вращения,В процессе торможения приа =(2 - 3)аь балансировочный груз перемещают с помощью серводвигателя 7 в радиальном направлении от оси вращения роторав течение запомненного интервала времени,Благодаря этому балансировочный груз оказывается в положении, соответствующем максимальному балансировочному воздействию при 10приближении к частоте вращения йъ сверху.Таким образом, исключается возможность возникновения существенных вибраций на частотах вращения а ) ) оь ипредупреждается их возникновение при приближении частоты вращения к значениюйЪ сверху. Предлагаемый способ позволяетсущественно уменьшить динамические воздействия на подшипниковые узлы центрифуги и тем самым увеличить срок ее службы.Формула изобретенияСпособ автоматической балансировкицентрифуги, заключающийся в перемещении балансировочного груза в зависимости от частоты вращения и уровня вибраций, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения срока службы путем снижения динамических нагрузок, дополнительно контролируют радиальное положение балансировочного груза запоминают его положение при минимальном уровне вибраций, и приа =(2-3)аь где щ - текущее значение частоты вращения;иь - первая критическая частота вращения, при увеличении частоты вращения до номинальной перемещают балансировочный груз в положение, отстоящее от оси вращения на минимальное расстояние. а при снижении частоты вращения от номинальной до й) =( 2 - 3 ) й возвращают балансировочный груз в запомненное положение.1650256 оставитель В. Новиковехред М.Моргентал Корректор С. Шевку Редактор И. Шулла Заказ 156 одственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 б Тираж 346 ПодписноеПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Рауаская наб., 4/5