Устройство для динамической балансировки роторов

(5)4 С 1 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕТЕЛЬСТВ ВТОРСКОМУ(088,8)тельство ССС1/22, 1971.льство СССРМ 1/22, 1982 СКОЙ УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИНАМИЧЕБАЛАНСИРОВКИ РОТОРОВ, содержащеепоследовательно соединенные датчикдисбаланса и компаватор, датчик опорного сигнала, последовательно соединенные генератор импульсов, первыйи второй делители частоты, последовательно соединенные третий и четвертый делители частоты, первый ивторой элементы 2 И, первые входыкоторых связаны соответственно с выходоми входом четвертого делителячастоты, последовательно соединенные первый регистр и первую схемусравнения кодов, первый и второйтриггеры, второй регистр, первыйсчетчик импульсов, блок измеренияугла и блок управления, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения информативности устройства, оно снабжено последовательносоединенными реверсивным счетчиком,третьим триггером, третьим элементом2 И, вторым счетчиком импульсов итретьим регистром, выход которогосвязан с первым входом блока измерения угла, а второй вход последнегосоединен с выходомвторого регистра,последовательно соединейными четвертым триггером и четвертым элементом2 И, выход которого связан с первымвходом первого счетчика импульсов,последовательно соединенными второйсхемой сравнения кодов и элементом2 ИЛИ, пятым триггером, аналого-цифровым преобразователем, вход которого связан с выходом датчика дисбаланса, а выход - с первым. входомвторого регистра, инвертором, входкоторого подключен к выходу компаратора и второму входу второго элемента 2 И, а выход - к второму входупервого элемента 2 И, элементомИИЛИ, обе группы входов которогосоединены с выходами блока управления, а выход - с вторым входом первой схемы сравнения кодов, выход,которой связан с первыми входамипервого, второго и пятого триггеров,и пятым элементом 2 И, выход датчикаопорного сигнала соединен с вторымивходами первого и второго делителейчастоты, первого параллельного регистра, третьего триггера и второгосчетчика импульсов и первым входомчетвертого триггера, второй входпоследнего связан с вторыми входамипервого счетчика импульсов, первого,второго и пятого триггеров и выходомэлемента 2 ИЛИ, а третий вход - свыходом пятого триггера, третий входпоследнего подключен к одному извходов первой группы входов элементаИИЛИ, второму входу второго регистра ивыходу второго триггера, третий вход которого связан с однимиз входов второй группы входов злемента И-ИЛИ, первым входом пятогоэлемента 2 И и выходом первого тригге.1173214 ления вращения ротора,10 ра, второй вход пятого элемента 2 Исвязан с вторым входом реверсивногосчетчика и инверсным выходом третьего триггера, а выход - с вторымвходом третьего регистра, первыйвход второй схемы сравнения кодов соединен с выходом первого счетчикаимпульсов, а второй - с выходомтретьего регистра, третий делитель Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для балансировки тел враще, ния, в частности высокооборотных роторов. 5Цель изобретения - повьппечиеинформативности устройства за счетопределения значений дисбалансапри различных фиксированных частотах На чертеже представлена структурная схема устройства,Устройство для динамической балансировки роторов содержит последовательно соединенные датчик 1 дисбаланса и компаратор 2, датчик 3 опорного сигнала, последовательно соединенные генератор 4 импульсов, первый 5 и второй 6 делители частоты, последовательно соединенные третий 7 и четвертый 8 делители час - тоты, первый и второй элементы 9 и 10 2 И, первые входы которых свя заны соответственно с. выходом и входом четвертого делителя 8 частоты, последовательно соединенные первый регистр 11 и первую схему 12 сравнения кодов, первый 13 и второй30 14 триггеры, второй регистр 15, первый счетчик 16 импульсов, блок 17 измерения угла, блок управления (на чертеже не показан), последовательно соединенные реверсивный счетчик 18, третий триггер 19, третий элемент 20 2 И, второй счетчик 21 им - пульсов и третий регистр 22, выход которого связан с первым входом бло ка 17 измерения угла, а второй вход частоты - перестраиваемый, еговторой вход соединен с выходом первого регистра, выход - с вторыми входами второго и четвертого элементов2 И, а выход второй схемы сравнениякодов и второй вход элемента2 ИЛИ связан с соответствующимвходом и выходом блока управ -последнего соединен с выходом второго регистра 15, последовательно соединенные четвертый триггер 23 ичетвертый элемент 24 2 И, выход которого связан с первым входом первого счетчика 16 импульсов, последовательно соединенные вторую схему 25сравнения кодов и элемент 26 2 ИЛИ,пятый триггер 27, аналого-цифровойпреобразователь 28, вход которогосвязан с выходом датчика 1 дисбаланса, а выход - с первым входом второго параллельного регистра 15, инвертор 29, вход которого подключен квыходу компаратора 2 и второмувходу второго элемента 9 2 И, а выход - к второму входу первого элемента 2 И, элемент 30 ИИЛИ, обегруппы входов которого соединены свыходами блока управления, а выход - с вторым входом первой схемы12 сравнения кодов, выход которойсвязан с первыми входами первого,второго и пятого триггеров 13, 14и 27, и пятый элемент 31 2 И, выходдатчика 3 опорного сигнала соединенс вторыми входами первого и второгоделителей 5 и 6 частоты, первого регистра 11, третьего триггера 19 ивторого счетчика 21 импульсов и первым входом четвертого триггера 23,второй вход последнего связан с вторыми входами первого счетчика 16 импульсов, первого, второго и пятоготриггеров 13, 14 и 27 и выходом элемента 26 2 ИЛИ, а третий вход - с выходом пятого триггера 27, третийвход последнего подключен к одномуиз входов первой группы входов элемента 30 ИИЛИ, второму входу второго регистра 15 и выходу второго3 11732 триггера 14, третий вход которого связан с одним из входов второй груп пы входов элемента 30 ИИЛИ, первым входом пятого элемента 31 2 И и выходом первого триггера 13, второй 5 вход пятого элемента 31 2 И связан с вторым входом реверсивного счетчика 18 и инверсным выходом третьего триггера 19, а выход - с вторым вхо-дом третьего регистра 22, первый 1 О вход второй схемы 25 сравнения кодов соединен с выходом первого счетчика 16 импульсов, а второй - с выходом третьего регистра 22, третий делитель 7 частоты - перестраиваемый, его второй вход соединен с выходом первого регистра 11, выход - с вторыми входами второго и четвертого элементов 10 и 24 2 И, а выход второй схемы 25 сравнения кодов и второй вход элемента 26 2 ИЛИ связаны с соответствующими входом и выходом блока управления.Устройство работает следующим об разом.На ободе балансируемого ротора 32 нанесена контрастная метка, при прохождении которой мимо датчика 3 зо опорного сигнала последний вырабатывает короткий импульс, причем частота этих импульсов соответствует частоте вращения ротора 32. Генератор 4 импульсов, первый и второй делители 5 и 6 частоты, первый параллельный регистр 11 и перестраиваемый третий делитель 7 частоты представляет умножитель частоты,причем частота на выходе третьего 4 О делителя 7 с переменным коэффициентом равна частоте на выходе датчика 3 опорного сигнала, умноженной на .постоянный коэффициент, численно равный коэффициенту деления первого 45 делителя 5 частоты.Умножитель работает следующим образом.Частота импульсов на выходе пер вого делителя 5 частоты равна:где 1 - частота импульсов на выходе 55 а генератора 4 импульсов,М - коэффициент деления первого делителя 5 частоты.14 4При этом за время Т., равноепериоду ротора во втором делителе6 частоты, записано число В; В"о 1где С - период импульсов частоты ГТ, - период импульсов частоты ЙИмпульс с выхода датчика 3 опорного сигнала своим передним фронтом перенимает число В извторого делителя 6 частоты в первый регистр 11, а задним фронтом сбрасывает в ноль содержимое делителей 5 и 6 частоты. В этом случае частота импульсов на выходе третьего делителя 7 частоты с переменным коэффициентом деления равна Г Г Г оо ВИХ В Т 1 ММ - й М Т Таким образом, количество импульсов на выходе делителя 7 частоты с переменным коэффициентом деления за время, равное одному обороту ротора 32, неизменно и равно М независимо от скорости вращения ротооа 32. Работа устройства начинается с подачи импульса по шине "Пуск" с выхода блока управления, который через элемент 26 2 ИЛИ сбрасывает в ноль содержимое первого счетчика 16 импульсов, устанавливает в нулевое состояние второй, четвертый и пятый триггеры 14, 23 и 27 и в единичное - первый триггер 13. При этом на шину "Разгон" блока управления поступает высокий потенциал, разрешая начать разгон ротора 32. Одновременно на первый вход первой схемы 12 сравнения кодов с выхода элемента 30 ИИЛИ поступает число К 1, соответствующее скорости вращения ротора 32, на который необходимо измерить величину дисбаланса и определить координаты зоны дисбаланса.При вращении ротора 32 сигнал с датчика 1 дисбаланса поступает на вход компаратора 2, где преобразуется в последовательность однополярных импульсов. Когда на выходе компаратора 2 присутствует низкий уровень, импульсы частотой Е(2 с выхода четвертого делителя 8 частоты через первый элемент 9 2 И поступают на суммирующий вход реверсивногоной,счетчика 18, увеличивая его содержи.мое. Когда на выходе компаратора 2установится высокий потенциал, импульсы частоты Йс выхода третьего делителя 7 частоты с переменнымкоэффициентом деления поступают через второй элемент 10 2 И на вычитающий вход реверсивного счетчика 18,уменьшая его содержимое до нуля.При этом импульс с выхода заема реверсивного счетчика 18 опрокидываеттретий триггер 19 в нулевое состояние, запрещая дальнейший счет импульсов реверсивным счетчиком 18.Одновременно с этим запрещается прохождение импульсов чаСтоты Г 8 д через третий элемент 20 2 И на входвторого счетчика 21 импульсов, Передним фронтом импульса с инверсноговыхода третьего триггера 19 черезпятый элемент 31 2 И осуществляетсязапись информации с выхода второгосчетчика 21 импульсов в третий регистр 22, Если коэффициент М = 360,то в третьем регистре 22 будет записано число, соответствующее углу,измеренному в градусах, между меткойна ободе ротора 32 и зоной его дисбаланса. Процесс протекает аналогично описанному выше до тех пор, покакод скорости - число К 1 - не станетравным числу В, в очередной раз записанному из второго делителя 6 частоты в первый регистр 11, чтосоответствует требуемой скоростиразгона ротора 32. При этом на выходе первой схемы 12 сравнения кодовформируется импульс, который сбрасывает в ноль первый триггер 13, за -прещая тем самым перезапись содержимого второго счетчика 21 импульсовв третий регистр 22 и устанавливаетна выходе второго триггера 14 высокий уровень, передний фронт которого перенимает информацию об амплитуде сигнала на выходе датчика 1 дисбаланса, измеренную аналого-цифровымпреобразователем 28, во второй регистр 15, Одновременно высокийуровень с выхода второго триггера 14поступает на шину Торможение" блока управления, разрешая увеличениескорости ротора до величины, заданной числом К 2, которая через элеМент.30 ИИЛИ поступает н этом случае. на первый вход первой схемь 1 12 25 30 35 40 45 50 55 равнения кодов. Когда скорость ротора уменьшится до требуемой (эта будет соответствовать равенству нового числа В и числа К 2 на входах первой схемы 12 сравнения кодов), на выходе первой схемы 12 сравнения кодов сформируется импульс, опрокидывающий в ноль второй триггер 14 и устанавливающий на выходе пятого триггера 27 высокий потенциал. При этом импульс с выхода датчика 3 опорного сигнала устанавливает в единичное состояние четвертый триггер 23, и импульсы с выхода третьего делителя 7 частоты с переменным коэффициентом деления через четвертый элемент 24 2 И поступают на вход первого счетчика 16 импульсов, увеличивая его содержимое. Когда содержимое первого счетчика 16 импульсов станет равным числу, записанному в третьем регистре 22, на выходе 1 второй схемы 25 сравнения кодов сформируется короткий импульс, который по шине "Баланс" блока управления запустит балансировочную установку (электроискровую или лазерную на чертеже не Показана) на однократное воздействие для балансировки ротора 32. Одновременно этот импульс через элемент 26 2 ИЛИ сбрасывает в ноль содержимое первого счетчика 16 импульсов, устанавливает в ноль второй, четвертый и пятый триггеры 14, 23 и 27 и в единичное состояние первый триггер 13, давая тем самым разрешение на новый цикл измерения.Таким образом, в предлагаемом устройстве измерение величины дисбаланса и собственно балансировка про- .,одятся на разных скоростях: измерение - на рабочей скорости ротора 32, а балансировка - на пониженной, Это необходимо в случае балансировки высокооборотных роторов 32, так как в этом случае длительность балансируемого воздействия (электро- искры лазерного импульса) становится сравнима с периодом вращения ротора 32, в результате чего съем дисбаланса с обода ротора 32 осуществляется не в расчетной точке, а по некоторой дуге, таким образом, условия балансировки ухудшаются либо она вообще становится невозмож1173214 ОЮС т.Кг УстМ Барановай Корректор И.Розм Составитель Техред М.Пар актор М.Циткина 039/3 Тираж 897 Государственного комитета елам изобретений и открытии а, Ж, Раушская наб., д л