Устройство для динамической балансировки тел вращения

62304 Класс 421(, 33 СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ А. К. Калишук ТРОЙСТВО ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ ЬАЛАНСИРОВКИ ТЕЛ ВРА 1 ЦЕНИЯИзвестны устройства для динамической балансировки тел вращения, основанные на измерении смещения какой-либо части исследуемого тела, установленного на упругих опорах, при его вращении.Согласно изобретению, в качестве опоры исследуемого тела применен закрепленный одним из концов упругий круглый стержень, свободный конец которого предназначе 1 для уст повии на не; исследуеъо го тела вместе с приводящим его во вращ(нне двигателем.Поочередно приводя скорость вращения исследуемого тела в резонанс с частотой колебаний различных его элементов, определяют величину нарушения баланса по наблюдению амплитуд колебаний тела в различных плоскостях, например, путем фиксации положения какого- либо светового или иного индикатора, связанного с какой-либо точкой исследуемого тела.На фиг. 1 схематически изображено предлагаемое устройство; на (риг. 2 - 5 пояснено действие устройства.На упругом круглом стержне 1 устанавливается площадка 2 с укрепленным на ней хорошо сбалансированным и уравновешенным электродвигателем 3 постоянного тока, приводящим во вращение балансируемую деталь 4.Путем постоянного изменения при помощи реостата скорости двигателя 3 приводят через стержень 5 во вращение исследуемую дегаль, Если деталь неуравновешена, то при некоторых числах ее оборотов будут наблюдаться резонансные колебания упругой системы (стержень с массой наверху), В общем случае, при разных числах оборотов деталей получатся три резонансных состояния: 1) зона резонанса при поперечных колебаниях в плоскости чертежа, 2) зона резонанса при поперечных колебаниях в плоскости, перпендикулярной плоскости чертежа и 3) зона резонанса при крутильных колебаниях.При вступлении вращаемой детали в ту или иную зону резонанса, вследствие наличия неуравновешенности в ней будет, кроме того, наблюдаться известный эффект Зоммерфельда (торможение двигателя вНа фиг. 2 значком Оо отмечено положение геометрической оси детали при отсутствии колебания; значком О, - положение этой оси при наибольшем отклонении (для установившейся амплитуды колебания у,); значком О - положение ее в некоторый момент времени 1; значком т отмечено положение пробной точки (шарика), эксцентрично укрепленной на оси балансируемой детали в момент времени 1.Уравнение траектории движения пробной точки (шарика) получается путем исключения из этих уравнений параметра Ы, т. е. л г уз 1 п" б - , 2г ) г.1 з 1 п --2У- )1 =-о. зоне резонанса). В силу этого эффекта могут получаться отчетливо выраженные установившиеся колебания системы. При этих установившихся амплитудах колебаний системы в зонах резонанса можно легко измерять амплитуду колебаний системы и угол сдвига фазы некоторой пробной точки, отмеченной на оси балансируемой детали. Угол сдвига фазы пробной точки по мере приближения к полному резонансу будет меняться и достигать (при полном резонансе) некоторого значения Ч, так как угол сдвига фазы между вынуждающей силой (неуравновешенностью летали) и колебанием системы при полном резонансе известен и равен(90).Естественно, что если бы пробная точка была взята в месте положения (по фазе) неуравновешенности балансируемой детали, то значепие угла 1= в , по так как пробая точка отравится наугад, то тем самым значение Ч" может быть отличным от -- ,. В этом случае для отыскания места положения неуравновешенности в балансируемой детали по значению Ч для пробной точки следует только учесть разни 7цу между Ч и - , - и соответственным образом отметить по этой разнице местоположение неуравновешенности,Величина неуравновешенности по этому способу балансировки определяется, как и обычно, по величине резонансной амплитуды при том или ином виде резонансного состояния (поперечные или крутильные колебания).Что же касается измерения угла сдвига фазы пробной точки, то последний определяется на основании следующих соображений.Пробная точка - это маленький стальной шарик, эксцентрично укрепленный на оси (с торца) балансируемой детали. Этот шарик, будучи освещен пучком яркого света, дает тончайший отчетливый след своего движения, доступный для непосредственного наблюдения и измерения, например отсчетным микроскопом.Эта пробная точка при вращении исследуемой детали и колебаний системы в зоне резонанса описывает сложную траекторию движения. Это движение может быть математически представлено двумя уравнениями (см, фиг. 2):М 62304В частном случае при х - О уравнение принимает вид:)1или)в 1 пф =- - 1 - -( - 11 Траектория дш 1 женпя пробной точки на фиг. 3 11 редстзвлен 11 графически для трех с,1 учаев угла сдвига фазы Ч, з именно: траектория ф 1 д 1 Я Ч 0 траектория 1 Х 2 дчя Ч - 4 У т ектЧ = 90, при постоянном значении у, и ( - эк центриситет пробнои Точки шарика от;юсн 1 ельно 1.еометричсскоп Оси 1)зл 51 нсир 1 ехОн детали).С целью измерения угла сдвига фазы Ч по частному случаю, т. е. при х - О, рекоысндуе 1 ся 1 меть ВтооуО точ 1 су - шарик. укрепленный строго в центре (на геометрической оси вращения детали). В зоне ре. зонанса этот второй шарик будет описывать след амплитуды системы (в месте прикрепления шарика), т, е. давать значение у,.В результате этого В зоне резонанса 0)1 сно набл 1 одзть картиу траекториЙ Оооих шариков, изображенну 10 на фиг. 4. Так кзк эта артина может быть получена установившейся при колебании системы, то. измеряя, например, 2 у и 2 у, и зная, кроме того, значение 2, по формуле (1) можно определить В 1 п Ч, з тем самым и Ч.Определяя таким образом угол сдвига фазы для пробной точки в отношении колебания системы при резонансе и зная, кроме того, что угол сдвига фазы неуравновешенности по отношенн 10 колебания сисгемы при резонансе рзвняетс 51 90-, тем саз 11.1 м вполне возмо)1 сно Определить хестополокение (по фазе) неуравновешенности баланснруемой детал и.Следует отметить, что само измерение угла сдвига фазы может быть доведено до исключительной простоты; например. его можно огсчитывать непосредственно на экране в градусах (см, фиг. 5), для этого только требуется иметь маленькое вогнутое длиннофокусное зеркальце, источник света и экран,Предлагаемый способ динамической балансировки деталей может Сыть использован для самых различных деталеи ПРН р 11 зном харастерв неуравновешенности.Предмет изобретенияУстройство для динамической балансировки тел вращения, осно. анное на измерении смешения какой-либо части исследуемого тела, установленного на упругих опорах, при его вращении, о тл и ч а ю ше еся тем, что в качестве опоры исследуемого тела применен закрепленный одним из концов упругий круглый стержень, свободный конец ко 1 Орого предн 11 знз чен для ) стз нОВси на нем исследх ем ого тела Вместе с приводящим его во вращение двигателем, с тои цельо, чтобы путем поочередного приведения скорости вращения исследуемого тела в резонанс с частотой колебаний различных его элементов можно было Определить величину нарушения баланса по наблюдению амплитуд колебаний тела В различных плоскостях, напр ихер, путем фиксации поло)кени 51 какого-либо светового или иного индикатора, связанного с како 1-либ;1 тс кой игследчемого телаУо 62304 10 О Ф едактор В, И. Денисова Техред Т. П. Курилко Корректор И. А. Шпыне 12.Х 62 г. ормат пография ЦБТИ Москна Гстрсвка,1 дп, к пе к. 10137 1,БТИ К итета по делам изобрстений Москва, Центр, М. ум. 70 Х 08/,ирана 200и открытий прн Советееркасский пер., д. 2 б. Объем 0,44 изд. л. Цена 5 коп. Министров СССР