Устройство для статической балансировки роторов

(19 ( ) 4 С 01 М 1/ СВИДЕТЕЛЬСТВ К АВТОРСК дним из выходов дата, блоком управ ка уг о ления., выпоы совпадени неннымперходом ния виде первои схый вход которой оедин етекто ектораа, вых ггеторым втоодо рого триг оеди ч ОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(56) Авторское свидетельство ССУ 345393, кл. С 01 М 1/12, 1970Авторское свидетельство СССРУ 609997, кл. С 01 М 1/12, 1978Авторское свидетельство СССРУ 354308, кл. С 01 М 1/12, 1969(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАТИЧЕСКОЙ БАЛАНСИРОВКИ РОТОРОВ, содержащее основание, установленный на нем радиально-упорный газостатический подшипник, датчик угла поворота, усилитель, показывающий прибор, соединенный с выходом усилителя, и исполнительный механизм, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и производительности балансировки, путем автоматизации процесса измерений, оно снабжено детектором нуля углового положения вектора дисбаланса, вход которого соединен нуля углового положесбаланса, первого тркоторого соединен свой схемы совпаденияера, первый вход котвыходом первой схемь падения, второй, третьей и четвертой схем совпадения, первые входы которых соединены с выходом второго триггера, вторые входы второй и третьей схем совпадения соединены с выходами датчика угла поворота, генератора импульсов, вход которого соединен с вторым входом четвертой схемы совпадения, задатчика угла поворота и компаратора, первый вход которого соединен с выходом задатчика угла поворота, измерителем угла поворота, входы которого соединены с выходами второй и третьей схем совпадения, а выход - с вторым входом компаратора, и бло- Ж ком регулировки усиления, первый вход которого соединен с выходом четвертой схемы совпадения, второй с выходом компаратора, а выход - с управляющим входом усилителя, второй й вход которого предназначен для соединения с первым источником тока, а исполнительный механизм выполнен в виде диска из электропроводного материала и двух смещенных по углу относительно один другого вдоль торцовой поверхности диска и расположенных напротив нее магнитных индукторов, первый из которых соединен с казывающим прибором, а второи едназначен для соединения с втом источником тока.2. Устройство по п.1, о т л и - а ю щ е е с я тем, что детектор ля углового положения вектора сбаланса выполнен в виде последотельно соединенных выпрямителя, рогового элемента и инвертора.3. Устройство по п.1, о т л и - а ю щ е е с я тем, что блок ре гулировки усиления выполнен в виде последовательно соединенных выпря 1186980мителя, реверсивного счетчика и цифроаналогового преобразователя.40 45 Изобретение относится к балансировочной технике и может быть использовано при статической балансировке дисковых роторов, в частности шлифовальных кругов.Целью изобретения является повышение точности и производительности балансировки путем автоматизации процесса измерений.На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.Устройство для статической балансировки роторов содержит основание 1, установленный на нем рациальноупорный газостатический подшипник, состоящий из неподвижной цапфы 2 с каналом 3 для подвода сжатого воздуха, подвижной обоймы 4 и жестко закрепленным диском 5 из электропровод- ного материала, на периферии которого равномерно расположены, например, 360 отверстий, и измерительный узел. Измерительный узел содержит датчик 6 угла поворота, выполненный в виде двух фотоизлучателей 7 и двух фотоприемников 8, которые соосны с отверстиями в диске 5, детектор 9 нуля углового положения вектора дисбаланса, выполненный в виде последовательно соединенных выпрямителя 10, порогового элемента 11 и инвертора 12 и соединенный с одним из выходов датчика 6 угла поворота. Устройство снабжено блоком 13 управления, выполненным в виде первой схемы 14 совпадения, первый вход которой соединен с выходом детектора 9 нуля, первого триггера 15, первый вход которого соединен с кнопкой 16 "Пуск", а выход - с вторым входом первой схемы 14 совпадения, второго триггера 17, первый вход которого соединен с выходом первой схемы 14 совпадения, второй, третьей и четвертой схем 18- 20 совпадения, первые входы которых соединены с выходом второго триггера 17, вторые входы второй и третьей 5 1 О 15 20 25 30 35 схем 18 и 19 совпацения соединены сфотоприемниками 8, генератора 21 импульсов, выход которого соединен свторым входом четвертой схемы 20совпадения, задатчика 22 угла поворота и комапаратора 23, первый входкоторого соединен с выходом задатчика 22 угла поворота, измерителем 24угла поворота, входы которого соединены с выходами второй и третьейсхем 18 и 19 совпадения, выполненнымв виде последовательно соединенныхдифференцирующей цепочки 25, входкоторой является первым входом измерителя 24 угла поворота, диода 26и пятой схемы 27 совпадения, последовательно соединенных дифференцирующей цепочки 28, вход которой является вторым входом измерителя 24угла поворота, диода 29 и шестой схемы 30 совпадения и первого реверсивного счетчика 31, входы которого соединены с выходами пятой 27 и шестой30 схем совпадения, а выход являетсявыходом измерителя 24 угла поворотаи соединен с вторым входом компаратора 23,и блоком 32 регулировки усиления, первый вход которого соединенс выходом четвертой схемы 20 совпадения, второй - с выходом компаратора23, выполненным в виде последовательно соединенных выпрямителя 33, сигнальный вход которого является первым входом блока 32 регулировки усиления, а управляющий вход соединен с вторым входом второго реверсивного счетчика 34, и цифроаналоговогопреобразователя 35, выход которогоявляется выходом блока 32 регулировки усиления, Устройство содержиттакже усилитель 36, управляющийвход которого соединен с выходомблока 32 регулировки усиления,показывающий прибор 37, соединенный с выходом усилителя 36, первый источник 38, подключенный квторому входу усилителя 36, исполни 1186980гельный механизм 39, выполненный ввиде диска 5 и двух смещенных по углуотносительно один другого вдоль торцовой поверхности диска и расположенных напротив нее магнитных индукторов 40 и 4 1, первый из которых сое -динен с показывающим прибором 37,второй источник 42 тока, напряжениекоторого сдвинуто по фазе относительно напряжения первого источника 38,подключенный к второму магнитномуиндуктору 41, и магнитный успокоитель 43. Блок 13 управления, крометого, содержит кнопку 44 "Сброс",соединенную с вторыми входами первого и второго триггеров 15 и 17 иустановочными входами реверсивныхсчетчиков 31 и 34,Устройство работает следующимобразом. 20Балансируемый ротор устанавлива -ется на обойму 4 радиально-упорногогазостатического подшипника. По каналу 3 неподвижной цапфы 2 подаетсяочищенный и осушенный сжатый воздух,который создает воздушную подушкумежду сопрягаемыми цилиндрическимиповерхностями неподвижной цапфы 2и подвижной обоймы 4 газостатического подшипника. С помощью воздушной подушки подвижная обойма 4 всплывает вместе с балансируемым ротороми приобретает высокую степень подвижности к вращательному движению.При этом момент от неуравновешенноймассы балансируемого ротора начинает поворачивать обойму 4 вместе сзакрепленным на ней диском 5 в положение устойчивого равновесия - неуравновешенной массой вниз. В исходный момент времени (до начала поворота обоймы 4) триггеры 15 и 17 иреверсивные счетчики 31 и 34 установлены в исходное состояние путемкратковременной подачи на их установочные К-входы нулевого потенциала нажатием кнопки 44 "Сброс". Приэтом нулевое выходное напряжениетриггера 15 запирает схему 14 совпадения, а нулевое выходное напряжение триггера 17 запирает схемы 18-20совпадения. После установки балансируемого ротора на обойму 4 нажатиемкнопки 16 "Пуск" опрокидываетсятриггер 15, при этом появившееся на 55его выходе напряжение отпирает схему14 совпадения, которая до этого немогла реагировать на сигналы, поступающие от детектора 9 нуля углового положения вектора дисбаланса. 11 ри вращении обоймы 4 вместе с диском 5 под действием момента от неуравновешенной массы балансируемого ротора отверстия, расположенные по периферии диска 5 периодически открывают путь световым потокам от фотоизлучателей 7 к фотоприемникам 8, и на выходах последних образуются импульсы тока, преобразующиеся выпрямителем 10 в постоянное напряжение, которое, поступая на вход порогового элемента 11, вызывает срабатывание последнего. Выходное напряжение порогового элемента 11, равное значению логической единицы, преобразуется инвертором 12 в напряжение логического нуля, которое является запрещающим для срабатывания схемы 14 совпадения. Под воздействием магнитного успокоителя. 43 колебания обоймы 4 с диском 5 быстро затухают, при этом неуравновешенная масса оказывается в нижнем положении, а занятое вектором дисбаланса угловоеположение принимается за нулевое.Так как с прекращением вращения диска 5 фотоприемники 8 перестают вырабатывать импульсы тока, то напряжение на выходе выпрямителя 10 уменьшается до нуля, что вызывает скачкообразное изменение выходного напряжения инвертора 12 с уровня логического нуля до уровня логической единицы. Поскольку на обоих входах схемы 14 совпадения присутствуют напряжения со значением логической единицы, то схема 14 совпадения срабатывает и возникший перепад ее выходного напряжения переводит триггер 17 в состояние, при котором его выходное напряжение разрешает работу схем 18-20 совпадения.При этом импульсы напряжения, вырабатываемые генератором 21 импульсов, через схему 20 совпадения и выпрямитель 33 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 34, вызывая нарастание в нем двоичного числа, которое, поступая на вход цифроаналогового преобразователя 35, преобразуется последним в постоянное напряжение, пропорциональное накапливаемому в счетчике 34 двоичному числу. Это напряжение, поступая на усилитель 36, управляет его коэффициентом усиления таким образом, что выходное напряжение пере 1186980менного тока усилителя 36 нарастает.Так как усилитель 36 через показывающий прибор 37 нагружен на магнитный индуктор 4 1, то по мере увеличения двоичного числа в реверсивномсчетчике 34 в магнитном индукторе 40нарастает ток, магнитное поле которого наводит в диске 5 вихревые токи.Одновременно в диске 5 наводятся вихревые токи также и магнитным полеммагнитного индуктора 41, который питается переменным током той же частоты, но сдвинутым по фазе относительно тока магнитного индуктора 40. Магнитные поля наведенных токов, взаимодействуя с магнитными полями индукторов 40 и 4 1, создают вращающий момент, который заставляет диск 5 исвязанную с ним обойму 4 газостатического подшипника поворачиваться.При этом импульсы тока от фотоприемников 8 через открытые схемы 18 и 19совпадения поступают на входы измерителя 24 угла поворота диска 5,импульсы тока с выхода схемы 18 совпадения поступают на вход дифференцирующей цепочки 25 и на вход схемы 30совпадения, а импульсы тока с выходасхемы 19 совпадения - на вход дифференцирующей цепочки 28 и на входсхемы 27 совпадения. Так как фотоприемники 8 разнесены между собой .в пространстве на величину 8=1,5где- расстояние между двумя ближайшими отверстиями, расположеннымина периферии диска 5, то фотоприемники засвечиваются фотоизлучателямине одновременно, а с временнымсдвигом, равным времени прохождения 40любым из отверстий периферии диска5 расстояния, равного 1/2, Соответственно, импульсы тока, формируемые фотоприемниками 8,сдвинуты между собой во времени. Дифференцирующие цепочки 25 и 28 совместно.с диодами 26 и 29 формируют из этих импульсов короткие импульсы положительной полярности, временное положение которых совпадает с фронтами 50импульсов, поступающих на входы дифференцирующих цепочек 25 и 28. Указанный сдвиг импульсов, формируемыхфотоприемниками 8, приводит к тому,что только на входы одной из схемсовпадения (27 или 30) могут поступать импульсы одновременно; на входы другой схемы совпадения импульсы поступают разнесенными но времени. Так, если направление вращения диска 5 таково, что первым от фотоприемников 8 приходит импульс на вход схемы 19 совпадения, то от каждого импульса срабатывает схема 27 совпадения, выход которой связан с суммирующим входом реверсивного счетчика 31, Следовательно, в реверсивном счетчике 31 накапливается двоичное число, соответствующее углу поворота диска 5. При вращении диска 5 в противоположную сторону первым от фотоприемников 8 приходит импульс на вход схемы 18 совпадения, что приводит к тому, что от каждого импульса срабатывает только схема 30 совпадения, выход которой связан с вычитающим входом реверсивного счетчика 31. В этом случае двоичное число, записанное в реверсивном счетчике 31, уменьшается соответственно изменению угла поворота диска 5 и, следовательно, углу поворота вектора дисбаланса ротора относительно нулевого положения, Код этого числа подается на вход компаратора 23, на другой вход которого подается код с задатчика 22. Как только диск 5 повернется на угол, определяемый задатчиком 22, коды, поступающие на входы компаратора 23, сравниваются и последний вырабатывает сигнал, который, поступая на второй (управляющий)вход выпрямителя 33, вызывает изменение состояния последнего таким образом, что импульсы от генератора 21 через схему 20 совпадения подаются не на суммирующий, а на вычитающий вход реверсивного счетчика 34. В результате, если диск 5 продолжает по инерции вращение в первоначальном направлении, записанное в реверсивном счетчике 34 число начинает уменьшаться, уменьшая силу тока в магнитном индукторе 40 и, следовательно, величину вращающего момента. Диск 5 начинает вращаться в обратную сторону. При совпадении кодов, поступающих на входы компаратора 23,последний вырабатывает сигнал, заставляющий выпрямитель 33 направлять импульсы от генератора 21 импульсов на суммирующий вход реверсивного счетчика 34, что приводит к увеличению тока в магнитном индукторе 40 и замедлению вращения диска118 б 980 каз б 537/45 Тираж 896 Подписное НИ лиал ППП "Пат 5 в обратном направлении и т,д, В итоге диск 5 вместе с обоймой 4 и балансируемым ротором поворачивается на угол, определяемый задатчиком 22, и в этом положении удерживается, при этом момент, развиваемый токаМи индукторов 40 и 41, равен моменту от неуравновешенной массы балансируемого ротора. При фиксировании тока магнитного индуктора 41 этот момент пропорционален току магнитного индуктора 40, который измеряется показывающим прибором 37.Таким образом, после установки на обойму 4 балансируемого ротора и включения устройства кнопкой "Пуск" осуществляется автоматическое определение значения неуравновешенноймассы ротора, которое индицируетсяпоказывающим прибором 37.5 Устройство для статической балансировки роторов позволяет точно установить угол отклонения ротора от нулевого положения и измерять в этом положении ток исполнительного механизма, пропорциональный величине дисбаланса, что повышает точность измерения и, следовательно, точность балансировки. Автоматизация процесса измерения повышает производительность балансировки. жгород, ул.Проектная, 4