Устройство для определения вектора дисбаланса

СООЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 17550 3)5 601 М 1/ ОП ТЕНИ Е ИЗО В(:",Е(: К АВТОР ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР У СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Харьковский филиал Центрального конструкторского бюро Союзэнергоремонта(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯВЕКТОРА ДИСБАЛАНСА(57) Изобретение относится к балансировочной технике, Цель - повышение производительности и расширение технологическихвозможностей устройства. Для этого устИзобретение относится к балансировочной технике и может быть использовано в .измерительном устройстве балансировочного станка для определения величины и места дисбаланса роторов различных объектов, в том числе и турбомашины.Известно устройство, содержащее последовательно соединенные датчик вибрации, перемножитель и интегратор синфазной компоненты, выход которого предназначен для соединения с указателем величины . дисбаланса, умножитель частоты импульсов, выполненный, например, с переменным коэффициентом умножения, последовательно соединенные второй перемножитель, вход которого соединен с выходом датчика вибрации, и интегратор квадратурной компоненты,ройство дополнено цилиндрической втулкой с меткой и эксцентриком с цилиндрической наружной поверхностью, измерителем углового положения эксцентрика, подключенным выходом через электронный ключ на один из входов сумматора, другой вход которого через буферный регистр подключен к выходу измерителя фазы дисбаланса, . Электронный ключ и буферный регистр управляются компаратором частоты на два выхода, подключенным входом к выходу датчика метки. Устройство позволяет оперативно выставить ротор в заданное положение для уравновешивания по параметрам измеренного вектора дисбаланса, 2 ил. соединенный выходом с входами компаратора нуля, компаратора плюса и компаратора минуСа, выходы которых соединены с соответствующими (вторым, третьим и четвертым) управляющими входами умножителя частоты ИМПУЛЬСОВ, СОЕДИНЕННОГО ВЫХОДОМ С ВХОДОМ счетчика импульсов, информационный выход которого соединен с входами формирователей синусного и косинусного опорных напряжений, выходы которых соединены соответственно с вторыми входами первого и второго пере- множителей, схему измерения фазы, выполненную, например, в виде последовательно соединенных триггера, входы которого представляют собой первый и второй входы схемы измерения фазы, второго счетчика импульсов, второй вход которого является третьим входом схемы измерения40 45 входом схемы И 55 фазы, и индикатора фазы, и датчик метки, причем выход датчика метки соединен с первым входом умножителя частоты импульсов и схемы измерения фазы, с вторым входом интеграторов синфазной и квэдрэтурной компонент, выход переноса первого счетчика импульсов соединен с вторым входом схемы измерения Фазы, третий вход которой соединен с выходом умножителя частоты импульсов,Для выполнения операции по устранению дисбаланса необходимо Фазу вектора дисбаланса перевести в угол (место) установки (удаления) груза по окружности нэ роторе, т.е. выставить (развернуть) ротор в балансировочном станке "легким" (" тяжелым") местом в заданное положение с требуемой точностью. Известное устройство этими признаками не обладает, что снижает как производительность, так и технологйческие возможности.Цель изобретения - повышение производительности эа счет сокращения времени выставки ротора после его остановки в заданное положение и расширение технологических возможностей эа счет возможности автоматизации выставки ротора для устранения дисбаланса,Поставленная цель достигается тем, чтоустройство, содержащее последовательно соединенные датчик вибрации. перемножитель и интегратор синфаэной компоненты, выход которого предназначен для соединения с указателем величины дисбаланса, датчик метки, умножитель частоты импульсов, выполненный, например, с переменным коэффициентом умножения, последовательноэ соединенные второй перемножитель, вход которого соединен с выходом датчика вибрации, и интегратор квадратурной компоненты, соединенный своим Выходом с входами компаратора нуля, компаратора плюса и компаратора минуса, выходы которых соединены и соответствующими (с Вторым, третьим и четвертым) управляющими входами умножителя частоты: импульсов, соединенного выходом с входом счетчика импульсов, информационный выход которого соединен с входами формирователей синусного и косинусного опорных напряженийй, соединенных выходами соответственно с вторыми входами первого и второгоперемножителей, схему измерения фазы, выполненную, например, в виде последовательно соединенных триггера, входы которого представляют собой первый и второй входы схемы измерения Фазы, Второго счетчика импульсов, второй вход которого является третьим входом схемы измерения фазы, и индикатора Фазы, и датчик метки,5 10 15 20 25 30 35 причем выход датчика метки соединен с первым входом умножителя частоты импульсов и схемы измерения фазы, с вторым входом интеграторов синфазной и квадратурной компонент, выход переноса первого счетчика импульсов соединен со вторым входом схемы измерения фазы, третий вход которой соединен с выходом умножителя частоты импульсов, снабжено цилиндрической втулкой с меткой и эксцентриком с цилиндрической наружной поверхностью, предназначенными для соосного закрепления на оси привода, измерителем углового положения эксцентрика, выполненным в Виде первого и второго бесконтэктных преобразователей перемещений, установленных вблизи цилиндрической поверхности эксцентрика по взаимно перпендикулярным осям в радиальной плоскости, третьего и четвертого перемножителей, первые входы которых соединены с входами первого и второго бесконтактных преобразователей перемещений, последовательно соединенных генератора, делителя частоты и формирователя единичных . сигналов фиксированной частоты косинусоидальный и синусоидальный выходы которых соединены с вторыми входами третьего и четвертого перемножителей, первого сумматора, Входы которого соединены с выходами третьего и четвертого перемножителей и схемы измерения угла, первый Вход которого соединен с выходом первого сумматора, второй - с синусоидальным выходом формирователя единичного сигнала фиксированной частоты, а третий - с выходом генератора, электронным ключом, вход которого соединен с выходом схемы измерения угла, являющимся выходом измерителя углового положения . эксцентрика, индикатором, вторым сумматором, первый вход которого соединен с выходом электронного ключа, а выход - с входом индикатора, буферным регйстром, ВхОд которого соединен с ВыхОдОм Второго счетчика, а выход - с вторым входом второго сумматора, схемой И, первый вход которой соединен с выходом компаратора, а выходс входом управления буферного регистра и компаратором частоты, первый вход которого предназначен для подачи сигнала внешней уставки частоты балансировки, второй вход соединен с выходом датчика метки, выход "0" соединен с управляющим входом электронного ключа, а выход "1" -с вторым В качестве бесконтактных измерительных преобразователей перемещения болве предпочтительными являются вихретоковые преобразователи параметрического типа, обладающие высокой точностью,помехозащищенностью и надежностью в самых жестких условиях эксплуатации,Введение в известное устройство перечисленных блоков позволяет после остановки ротора по показаниям индикатора выставить ротор в заданное (требуемое) положение для устранения дисбаланса, а перенос метки на втулку исключает операцию нанесения метки на роторе, все это повышает удобство (технологичность) и производительность уравновешивания.На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг,2 - втулка с эксцентриком,Устройство для определения вектора дисбаланса ротора 1 содержит последовательно соединенные датчик 2 вибрации, перемножитель 3 и интегратор 4 синфазной компоненты, выход которого предназначен для соединения с указателем величины дисбаланса, датчик 5 метки, умножитель 6 частоты импульсов, выполненный с переменным коэффициентом умножения, последовательно соединенные второй перемножитель 7, вход которого соединен с выходом датчика 2 вибрации, и интегратор 8 квадратурной компоненты, соединенный своим выходом с входом компаратора 9 нуля, компаратора 10 плюса, компаратора 11 минуса, выходы которых соединены с соответствующими (вторым, третьим, четвертым) входами умножителя 6 частоты импульсов, соединенного выходом с входом первого счетчика 12 импульсов, информационный выход которого соединен с входами формирователей 13 и 14 синусного и косинусного опорных напряжений, соединенных выходами соответственно с вторыми входами первого перемножителя 3 и второго перемножителя 7, схему 15 измерения фазы, выполненную в виде последовательно соединенных триггера 18, входы которого представляют первый и второй входы схемы 15 измерения фазы, второго счетчика 17 импульсов, второй вход которого является третьим входом схемы 15 измерения фазы, и индикатора 18 фазы схема 18 индикации), причем выход датчика 5 метки соединен с первым входом схемы 15 измерения фазы, с вторым входом интегратора 4 синфазной компоненты и интегратора 8 квадратурной компоненты, выход переноса первого счетчика 12 импульсов соединен с вторым входом схемы 15 измерения фазы, третий вход последней соединен с выходом умножителя 6 частоты импульсов.Кроме этого, устройство содержит цилиндрическую втулку 19 с меткой и эксцентриком 20 с цилиндрической наружной поверхностью, которые предназначены для5 10 30 первый предназначен для подачи сигнала внешней уставки "Г - частоты балансировки, а второй соединен с выходом датчика 5 метки - и два вьфуода "0" и "Г, причем выход 35 "0" соединен с входом управления электронного ключа 30, а выход "Г - с вторым входом схемы И 35,.первый вход которой 50 55 сов с частотой, необходимой для формирования, напрймер, методом ступенчатой аппроксимации опорных сигналов. Эта последовательность импульсов поступает на счетчик 12 импульсов, емкость которого рав 15 20 25 соосного закрепления на валу привода (не показан), однозначно связанного с ротором 1, первый 21 и второй 22 бесконтлктные преобразователи перемещений, установленные вблизи цилиндрической поверхности эксцентрика 20 по взаимно перпендикулярным осям в радиальной плоскости и соединенные выходами соответственно с входами третьего 23 и четвертого 24 перемножитвлей, последовательно соединенные генератор 25, делитель 26 частоты и формирователь 27 единичного сигнала фиксированной частоты, косинусоидальный выход которого соединен с вторым входом третьего перемножителя 23, а синусоидальный выход - с вторым входом четвертого перемножителя 25, выходы третьего 23 и четвертого 24 перемножителей соединены с входами первого сумматора 28, подключенного выходом к одному из входов схемы 29 измерения угла, второй вход которой соединен с синусоидальным выходом формирователя 27, а третий ее вход - с выходом генератора 25.Выход схемы 29 измерения угла через электронный ключ 30 соединен с одним из входов второго сумматора 31, который вторым входом соединен с выходом буферного регистра 32, а выходом - с индикатором 33. Компаратор 34 частоты имеет два входа: соединен с выходом компаратора 9, Схема И 35 выходом соединена с входом управления (с входом "Защелка" ) буферного регистра 32, соединенного другим входом с выходом второго счетчика 17 схемы 15 измерения фазы. Датчик 5 метки устанавливают вблизи метки над цилиндрической втулкой 19. Взаимное положение метки и эксцентриситета цилиндрической поверхности эксцентрика 20 фиксировано и может совпадать, Устройство работает следующим образом.Датчик 5 метки при вращении ротора 1 вместе с втулкой 19 формирует импульсы, которые поступают на вход умножителя 6 частоты. На выходе умножителя 6 частоты формируется последовательность импуль10 15 20 25 30 40 45 50 на, например, числу ступеней аппроксимации опорных сигналов, Информационные выходы счетчика 12 импульсов управляют формирователем 13 синусоидального и формирователем 14 косинусоидального опор нцх напряжений. Сформированные синусоидальные и косинусоидэльные опорные напряжения с формирователей 13 и 14 соответственно поступают на соответствующий вход перемножителей 3 и 7. На другие входы перемножителя 3 и 7 с датчика 2 вибрации поступает сигнал вибрации ротора 1, С выходов перемножителей 3 и 7 сигналы поступают на входы интеграторов 4 и 8 синфазной и кввдратурной компонент, на другие входы которых поступает сигнал от датчика 5 метки. На выходах интеграторов 4 и 8 формируются соответственно синфэзная и квадратурная компоненты сигнала дисбаланса. Сигнал квадратурной компоненты с выхода интегратора 8 подается на входы компараторов 9, 10 и 11 нуля, плюса и минуса, которые выдают единичный сигнал в зависимости от величины и знака квадратурной компоненты, которая посту.пает соответственно нэ второй, третий и четвертый управляющие входы умножителя 6 частоты импульсов с переменным коэффициентом умножения, По сигналам компараторов 10 и 11 плюса и минуса соответственно коэффициент умножения умно- жителя 6 устанавливается больше или меньше емкости счетчика 12 импульсов, в свою очередь, определяющего число ступеней аппроксимации опорных напряжений, 35 ца тех пор, пока квэдратурная компонента с выхода интегратора 8 не станет равной нулю, тогда сигнал компаратора 9 нуля установит коэффициент умножения умножителячастоты импульсов равным емкости счетчика 12 импульсов, В этот момент сигнал на выходе интегратора 4 максимален и пропорционален величине, вектора дисбаланса,Фаза вектора дисбаланса измеряется схемой 15 измерения фазы. На установочный вход триггера 16 приходят сигналы. от датчика 5 метки, открывающие временные ворота второго счетчика 17 импульсов сигналом с выхода триггера 16, а на другой его установочный вход поступают импульсы со счетчика 12 импульсов, За сформированный временной интервал в счетчик 17 засчитывается число импульсов, поступивших за это время с выхода умножителя 6 частоты импульсов, пропорциональное фазе вектора 55 дисбаланса, Это число выводится на схему 18 индикации и переносится в буферный регистр 32.Сформированные от метки датчиком 5 метки импульсы с началом вращения ротора 1 поступают и на вход компэратора 34 частоты, на выходе "0" которого вырабатывается управляющий сигнал, который закрывает электронный ключ 30 и удерживает его в закрытом состоянии до тех пор, пока поступают импульсы нэ вход компаратора 34 частоты от датчика 5 метки. т,е, пока ротор 1 вращается.Компаратором 34 частоты при достижении ротором 1 частоты вращения 1, равнойвыбранной частоте балансировки (благоприятной для определения параметров вектора дисбаланса), нэ которую он настроен при помощи сигнала внешней уставки Т, сего выхода "Г подается на один из входов схемы И 35 сигнал, на второй вход которой подается сигнал с выхода компаратора 9 нуля только после того, когда сигнал на выходе интегратора 8 квадратурной компоненты не обнулится. При наличии этих двух сигналов схемой И 35 выдается, сигнал на вход управления буферного регистра 32 и в нем запоминается число, пропорциональное фазе вектора дисбаланса. величина которой до остановки ротора 1 отображается индикатором 33. При этом сигнал с выхода схемы 29 измерения угла на второй вход сумматора 31 не поступает ввиду того, что электронный ключ ЗО закрыт сигналом с выхода "0" компаратора 34 частоты до полнойостановки ротора 1. Это необходимо для того, чтобы при вращейии ротора 1 и эксцентрика 20 числа, пропорциональные изменению его угла поворота от 0 до 360, с выходасхемы 29 измерения угла не поступали насумматор 31 и не вызывали беспорядочного изменения показаний на индикаторе ЗЗ с частотой вращения ротора 1, После остановки ротора 1 электронный ключ 30 открывается и на вход сумматора 31 подается сигнал с выхода схемы 29 измерения угла, пропорциональный угловому положению эксцентрика 20 втулки 19 относительно бесконтактных измерительных преобразователей 21 и 22.Компоненты эксцентриситета е цилиндрической наружной поверхности 20 на ортогональные направления установки преобразователей 21 и 22 равны соответственно е соз а и е з 1 п а, которые преобразуются в пропорциональные им сигналы О соз а и О з 1 п а соответственно. После умножения этих сигналов на единичные сигналы зйп в т и соз ю с формирователя 27в перемножителях 23 и 24, суммированияполученных после перемножения сигналов в первом сумматоре 28 получим гармонический сигнал фиксированной частоты а в виде О фО зи (а г+ а), фаза которого.соответствует угловому положению эксцентрика 20. Этот сигнал подается на первый вход схемы 29 измерения угла (угла положения) эксцентрика 20, на второй вход которой поступает сигнал ви в с с синусоидвльного выхода формирователя 27, а на третий его вход постуйают импульсы от генератора 25 через делитель 26 частоты с постоянным коэффициентом деления, например и " 360,В. схеме 29 измерения угла по сигналам с синусоидального выхода формирователя 27 и с выхода первого сумматора 28 формируется временной интервал, который заполняется импульсами от генератора 25, Выбор коэффициента п деления делителя 26 часто-. ты, например, равным 360 позволяет измерять угол поворота с дискретностью в один градус. Следовательно, на вход сумматора 31 с выхода схемы 29 измерения угла через электронный ключ 30 поступает число, пропорциональное угловому положению эксцентрика 20 в системе координат, образованной преобразователем 21 и 22, и индикатор 33 показывает на своем табло разность между фазой дисбаланса и угловым положением эксцентрика 20 после остановки ротора. Нс тэк как взаимное расположение метки эксцентрика 20 и ротора 1 фиксировано, то поворотом ротора 1 до установления на индикаторе 33 заданного определенного показания угла (результата) представляется возможным выставить неуравновешенным методом ротор 1 в заданное положение для устранения дисбаланса как операторьм, так и в автоматическом режиме,Формула изобретения Устройство для определения вектора дисбаланса по авт,ев. % 1350513, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности й расширения технологических возможностей применения, оно снабжено цилиндрической втулкой с меткой и эксцентриком с цилиндрической поверх 20 25 30 выходом электронного ключа, э выход - свходом индикатора, буферным регистром,35 ного регистра, и кОмпаратором частоты,40 первый вход которого предназначен для б 10 ностью, предназначенными для соосного закрепления на оси привода, измерителем углового положения эксцентрика, выполненным в виде первого и второго бесконтактных преобразователей перемещения, установленных вблизи цилиндрической поверхности эксцентрика по взаимно перпендикулярным осям в радиальной плоскости, третьего и четвертого перемножителями, первые входы которых соединены с выходами первого и второго бесконтактных преобразователей перемещений, последовательно соединенных генератора. делителя частоты и формирователя единичных сигналов фиксированной частоты, косинусоидапьный и синусоидальный выходы которых соединены с вторыми входами третьего и четвертого перемножителей, первого сумматора. входы которого соединены с выходами третьего и четвертого перемножитепей, и схемы измерения угла, первый вход которой соединен с выходом первого сумматора, второй - с синусоидэльным выходом формирователя единичных сигналов фиксированнОй частоты, э третий - с выходом генератора, электронным ключом, вход которого соединен с выходом схемы измерения угла, являющимся выходом измерителя угловото положения эксцентрика, индикатором, вторым сумматором, первый вход которого соединен с вход которого соединен с выходом второго счетчика импульсов. а выход - с.вторым входом второго сумматора, схемой И, первый вход которой соединен с выходом компаратора, а выход - с входом управления буферйодачи сигнала внешней установки частоты балансировки, второй соединен с выходом датчика метки, выход "0" соединен с управляющим входом злектройного ключа, а выход "Г - с втОрым входом схемы И,. Тираж Подписноерственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5