Спосіб балансування роторів

1 Спосіб балансування роторів, що полягає у тому, що по повздовжній осі ротора спрямовують лазерний промінь, надають ротору обертання і по колу, яке описує промінь на екрані, встановленому перпендикулярно до осі обертання ротора, визначають величину дисбалансу, який потім усувають у одній чи двох площинах корекції, який відрізняється тим, що положення точки лазерного променя на екрані визначається для моменту, коли ротор повернутий відносно землі на певний кут 2 Спосіб балансування роторів по п 1, який відрізняється тим, що для визначення положення точки лазерного променя на екрані в момент, коли ротор повернутий відносно землі на певний кут, використовується блок синхронного вмикання лазерного променя 3 Спосіб балансування роторів по п 1, який відрізняється тим, що для визначення положення точ ки лазерного променя на екрані в момент, коли ротор повернутий відносно землі на певний кут, використовується поляризований фільтр 4 Спосіб балансування роторів по п 3, який відрізняється тим, що перед екраном встановлюється щит з вузькою прямолінійною щілиною, яка починається з осі обертання ротора 5 Спосіб балансування роторів по п 1, який відрізняється тим, що визначення положення точки лазерного променя на екрані в момент, коли ротор повернутий відносно землі на певний кут, здійснюється миттєвим зніманням координат точки 6 Спосіб балансування роторів по пп 1, 2, 3, 4, 5, який відрізняється тим, що екран може рухатись по осі вала ротора 7 Спосіб балансування роторів по пп 1, 2, 3, 4, 5, який відрізняється тим, що екран напівпрозорий і за ним встановлений другий екран 8 Спосіб балансування роторів по пп 1, 2, 3, 4, 5, який відрізняється тим, що аналогічно спрямовується другий лазерний промінь у протилежний по відношенню до першого променя бік і з його боку встановлюється другий екран о> Винахід відноситься до машинобудування і може бути використаний при балансуванні роторів відцентрових машин, автомобільних коліс, та іншого до початку експлуатації Відомий спосіб балансування роторів, що полягає у тому, що по повздовжній осі ротора спрямовують лазерний промінь, надають ротору обертання і по колу, яке описує промінь на екрані, встановленому перпендикулярно до осі обертання ротора, визначають величину дисбалансу, який потім усувають у одній чи двох площинах корекції (див ФІЛІМОНІХІН Г Б Универсальный стенд для исследования динамики пассивных автобалансиров и его апробация шаровым автобалансиром // Збірник наукових праць КДТУ, -2001 Вип № 9,-С 101 -107) Цей же спосіб обраний у якості прототипу Першим недоліком способу є те, що напрям вектору дисбалансу визначається шляхом послі довних спроб, що значно збільшує тривалість процесу балансування Другим недоліком способу є те, що для виявлення повного дисбалансу потрібно обертати ротор з різними сталими кутовими швидкостями, що ускладнює процес повного балансування Винахід вирішує задачі зменшення тривалості процесу балансування шляхом визначення напрямку дисбалансу у одній чи двох площинах корекції, спрощення процесу повного балансування шляхом визначення повного дисбалансу при обертанні ротора з однією сталою кутовою швидкістю Задача визначення напрямку дисбалансу у площині корекції вирішується визначенням положення точки лазерного променя на екрані у момент, коли ротор повернутий відносно землі на певний кут Визначення положення точки зокрема забезпечують такими способами блоком синхронного вмикання лазерного променя в момент, коли ю 52429 ротор займає відносно землі фіксоване положення, розташуванням перед екраном поляризованого фільтру, розташуванням перед екраном щита з вузькою прямою щілиною, яка починається від осі обертання ротора і використанням поляризованого фільтру, миттєвим зніманням координат точки на екрані в момент, коли ротор повернутий відносно землі на певний кут Задача спрощення процесу повного балансування шляхом визначення повного дисбалансу при обертанні ротора з однією сталою кутовою швидкістю вирішується такими способами екрану надається можливість рухатися вздовж осі обертання ротора, на шляху лазерного променя встановлюються два екрани, перший з яких виконаний з напівпрозорого матеріалу, через який промінь частково проходить до другого екрану, по осі вала ротора спрямовується другий лазерний промінь, спрямований у протилежний бік по відношенню до першого променя і з його боку встановлюється другий екран При нерухомому екрані спосіб може бути використаний для статичного зрівноваження ротора у одній площині корекції При рухомому екрані спосіб дозволяє зрівноважувати повний дисбаланс ротора у двох площинах корекції Приклади конкретного виконання Приклад 1 Схеми 1, 2 ілюструють здійснення способу при зрівноваженні консольного ротора На схемі 1 горизонтальний ротор 1 насаджений на гнучкий вал 2, який утримує опора 3 По осі 4 вала ротора спрямований лазерний промінь 5 При нерухомому роторі вал 2 недеформований і промінь 5 падає точкою Оц2) на вертикальний екран 6, площина якого перпендикулярна осі обертання ротора 7 і який може рухатись вздовж цієї осі Блок синхронного вмикання лазерного променя (на схемі не показаний) вмикає лазерний промінь у момент, коли ротор повернутий відносно землі на певний кут На екрані нанесена координатна сітка - система координат Оц2)Хц2)їц2) із центром у точці Оц2) (можливе використання і іншої, наприклад полярної системи координат) Спосіб здійснюється наступним чином Ротору 1 надається закритична швидкість обертання У наслідку явища самоцентрування головна центральна вісь ротора фактично співпадає з віссю обертання ротора 7, а вісь вала ротора 4 обертається разом з ротором як одне ціле Положення осі вала ротора 4 у просторі по відношенню до ротора, повернутого на певний кут відносно землі, визначається координатами двох точок у просторі, які утворюються при падінні лазерного променя на екран, послідовно встановлений на двох різних відстанях )/•], у2 Якщо координати цих точок М-і(хі уі, Z-i), Мг(х2, уг Z2), то рівняння осі вала ротора матиме вигляд За допомогою цього рівняння визначаються координати точок Оі, On, в яких головна центральна вісь ротора перетинає площини корекції 1-І, 11-11, які співпадають з торцями ротора •X.+-х, -Ф-Ул\ r, У 2~ Уі Тут - h - довжина ротора, - координати визначені для положення ротора, коли він повернутий відносно землі на певний кут, відносно осей Хп , Zn 1 Хп, Zn, що починаються на осі вала ротора і паралельні ОСЯМ Xi(2)Zi(2) На схемі 2 показано розташування двох пар коригувальних мас 8 і 9 в площинах корекції 1-І і IIII ВІДПОВІДНО Кути ер, ф розраховуються, або підбираються методом послідовних спроб, для чого ротор пєрезапускається певну КІЛЬКІСТЬ разів При повному зрівноваженні ротора лазерний промінь буде вказувати в точку О екрана при будь-якому його віддаленні від ротора Таким чином, вмикання лазерного променя в момент, коли ротор повернутий відносно землі на певний кут, дозволяє визначити напрями векторів дисбаланса у двох площинах корекції, що прискорює процес балансування, бо раніше ці напрями треба було шукати методом послідовних спроб Використання рухомого екрану дозволяє визначити дисбаланс в двох площинах корекції при обертанні ротора з однією кутовою швидкістю Це спрощує процес, бо не треба, на відміну від способу - прототипу змінювати кутову швидкість обертання ротора Приклад 2 В другому прикладі, на відміну від першого, замість блоку синхронного вмикання лазерного променя використовується поляризований фільтр 10, який встановлюється перед екраном 6 (схема 3) Спосіб реалізується так Ротор повертається навколо осі обертання і фіксується такий його кут повороту, при якому зникає точка О лазерного променя на екрані Відносно цього положення ротора і визначатимуться напрямки векторів дисбалансів у двох площинах корекції Для цього ротору надається обертання з зарезонансною кутовою швидкістю Внаслідок дисбалансу точка лазерного променя О відхилиться від осі обертання 7 на вектор й, і перейде уточку № яка потім буде обертатися навколо центра О При обертанні буде змінюватися напрям поляризації точки № внаслідок чого на екрані з'явиться світле коло радіуса и, яке буде мати на своєму діаметрі дві темні точки М', М" Одна з цих темних точок, нехай М' і використовується для визначення напрямків векторів дисбалансів у площинах корекції 1-І і 11-11, так само, як точка М лазерного променя у прикладі 1 На відміну від попереднього прикладу, такий спосіб дозволяє знайти напрямки векторів дисбаланса з точністю до повороту на 180° Тому коригувальні маси встановлюються спочатку для одного напрямку, а потім його вірність перевіряється пробним запуском ротора Приклад З В третьому прикладі, на відміну від другого, на шляху лазерного променя 5 перед екраном 6 встановлюється щит 11, який має вузьку 52429 щілину 12, яка починається від осі обертання ротора 7 (див схему 4) Спосіб реалізується як і в прикладі 1, а саме внаслідок дисбалансу лазерний промінь відхиляється від осі обертання ротора і обертається навколо неї Тому промінь один раз за повний оберт ротора буде проходити через щілину щита Покоординатам двох точок М-і(хі уі, Z-i), М2(Х2, уг Zi) на екрані, послідовно встановленому на двох різних відстанях від ротора, визначаються напрямки векторів дисбаланса у двох площинах корекції 1-І, 1 - 1 Але невідомим залишається положення рото11 ра відносно землі, для якого напрямки цих векторів визначені Тому перед екраном встановлюють поляризований фільтр 10 і обертають його до повного зникнення точки з екрана Потім зупиняють ротор і далі шукають такий його кут повороту, при якому точка з екрана зникне Відносно цього положення ротора, або ротора, повернутого на 180°, і визначені напрямки векторів дисбаланса у двох площинах корекції ДІЙСНІ напрямки векторів дисбалансів визначаються як і в прикладі 2 - пробним встановленням коригувальних мас з наступним перезапуском ротора для перевірки правильності вибраних напрямків Таким чином, використання щита з щілиною дозволяє визначити напрямки векторів дисбалансів у двох площинах корекції ротора, але не саме положення ротора відносно землі, для якого ці напрямки знайдені Положення ротора із точністю до повороту на 180° визначається за допомогою поляризованого фільтра Приклад 4 У прикладі 4, на відміну від приклада 1, замість блоку синхронного вмикання лазерного променя, використовується світлочутливий екран Координати точки лазерного променя знімаються з екрана автоматично, у момент, коли ротор повернутий відносно землі на певний кут Координати двох точок, які відповідають двом різним положенням екрана, передаються ПЕОМ і остання обчислює положення коригувальних мас у площинах корекції, потрібні для зрівноваження ротора Приклад 5 У прикладі 5, на відміну від приклада 4, використовується звичайний екран з напівпрозорого матеріалу, такий, що з його протилежного боку видно точку від лазерного променя За екраном встановлюється цифрова фотокамера, що має оптичне збільшення Положення точки на екрані фотографується у момент, коли ротор повернутий відносно землі на певний кут Великі дисбаланси зрівноважуються без оптичного збільшення, а малі зі збільшенням, що підвищує точність балансування Місце розташування коригувальних мас у площинах корекції, як і в прикладі 4, розраховує ПЕОМ В прикладах 4 і 5 зайві маси можуть зніматися з ротора відомими методами автоматично, наприклад іншим лазерним променем, шляхом випаровування матеріалу ротора, наприскуванням пластичного матеріалу на ротор з легких сторін, автоматичною зупинкою ротора з наступним висвердленням отворів з важких сторін ротора і т д В цьому випадку процес зрівноваження ротора буде повністю автоматичним Таким чином, у прикладах 4 і 5 миттєве знімання координат точки лазерного променя в момент, коли ротор повернутий відносно землі на певний кут, дозволяє визначити напрями векторів дисбаланса у двох площинах корекції, що прискорює процес балансування Використання рухомого екрану дозволяє визначити динамічний дисбаланс в двох площинах корекції при обертанні ротора з однією кутовою швидкістю, що спрощує процес балансування Додатково, автоматичне знімання координат точки з екрана і автоматичне усунення дисбалансу дозволяє повністю автоматизувати процес балансування Спосіб можна реалізувати і на докритичних швидкостях обертання ротора В цьому випадку використовується те, що напрямки відхилення осі вала ротора від осі обертання майже співпадають з напрямками дисбаланса Тому коригувальні вантажі у площинах корекції 1-І і 1 - 1 треба виставляти 11 з протилежного боку, по відношенню до положень, вказаних на схемі 2 На докритичних швидкостях координати точок О\, Оц визначатимуть відхилення осі вала ротора від осі обертання у двох площинах корекції, а не положення головної центральної осі ротора 52429 Схема 1 Схема 2 ш / 1/ ДО Z ,11 It*" / X V \ •^—щ* л і1 / у ІД ® Схема 3 — Сеема 1 *