Machine zum dynamischen Auswuchten von zweifach gelagerten Drehkörpern
Die Erfindung betrifft eine Maxhine zum Idyna- mischen Auswuchten von zweifach gelagerten Drehkörpern, insbesondere bei unterkritischen Drehzahlen, bei welcher zum Ausgleich von Unwucht-restmomenten zwischen zwei parallelen, durch den Dreh Drehkörper senkrecht zur Drehachse gelegten Ausgleichsebenen die in den beiden Lagern auftretenden, senkrecht zur Drehachse gerichteten Unwuchtkräfte in proportionale elektrisiche Mess,
spiannungen umge- wandelt werden und diese Spannungen mit den Verhältnissen der Abstände jeder Ausgleichsebene von der benachbarten Lagerebene zum Abstand der Ausgleichsebenen voneinander elcktrisch multipliziert und gegeneinandergeschalete werden und der so erhaltenen Differenzspannung wahlweise eine der beiden Messpannungen überlagert wird.
Es ist bekannt, dass man jede Un, wucht eines. starren Drohk6ppers, durch Abnehmen oder Hinzufugen von Material an geeigneter Stelle in zwei Beliebigen, axial gegeneinander versetzten Ebenen, den Aus gleichsebemen, ausgleichen kann. Die senkrecht zur Drehachse durch die Lager. gellegten zweI Lagerebe- nen, in denen sich meiislt, die be34den Lagerzapèn des Drehkörpers befinden, sind hierfür je, doch im allgemeinen ungeeignet, Es ist deshalb erforderlich, die in den Lagerebenen gewonnenen Unwuchtmesswerte auf die Ausgleichsebenen umzurechnen, in denen der Ausgleich der Unwucht ohne weiteres möglich ist.
Es ist nun anzustreben, dass die in den Ausgleichsebenen auszugleichende Unwucht ohne Ummechnung direkt angezeigt wird. Dabei hängt die in einer L. ager- ebene gemessene Unwucht nicht nur von der Unwucht in der benachbarten Ausgleichsebene ab, son dern, auch van, der Unwucht in, der anderen Ausgleichsebenen, wodurch sogenannte Restnomente auftreten.
Zur Messung dieser Restmomente sind verschie- dene Schaltungen bekannt, die alle danauf hinauslaufen, dass man die in den Lagerebenen gewonnenen Messs, pannungerf elektrasch mit Faktoren, die sich aus, den Ab, ständen von Lager- und Ausgleichsebenen ergeben, multipliziert und gegeneinanderschaltet.
Zwischen den Unwuchtkräften RI und PII, die in d, en Lagerebenen gemessen werden, und den auf diel Ausgleichsebenen bezogenen Kräften P1 und P2 (Fig. 1) besteht folgende Beziehung :
P1 = P1 (1+a/b) - PIIc/b P2=PI b +PII (1+b)
Man hat für dFen ellektrischen Restmomientaus- gleich schon eine Schlatung vorgesehen, bei der die kraftmessenden elektromechanischen Geber an Spannungsteilern anliegen, deren Teilspannungsverhält nisse proportional zu, den Faktoren (1+a/b) und c/b bzw. (1+c/b) und b eingestellt werden.
Diese Anordnung hat den Nach íeil, dassl die einzustellenden Teilspannungsverhältnisse für jeden Drehkörper ausgerechnet werden müs sen. Dafidr hat man besondere Rechenvorrichtungen vorgesehen. Das birgt die Gefahr von Rechenfehlern und einer dadruch bedingten falschen Einstellung der Maschine in sich. Es ist wegen der Einstellung ovn Verhältniszahlen auch nicht m ; itleinem Blick zu er- kennen, ob die Maschine richtig eingestellt ist.
Ess ist ; daher eine weitere Anordnung vorgeschlagen worden, bei welcher nicht mehr die Verhältnisse an zwei Potentiometern eingestellt werden, sondern wo drei Potentiometer vorgesehen sind, die nach den drei Abständen a, b, uAd, c unmittelb, ar einges-tellt werden. An zwei der Potentiometer liegen dabei die beiden, Messpannungen an, die proportional zu den in den Lagerebenen wirksamen Unwucktkräften P1 und PII sind. Die Teilspannungsverhältnisse der beiden Portentiometer werden prop. zu a und c liage- stellt, so dass Teilspannungen prop. zu PIa bzw.
PIIc abgegriffen werden. Diese Teilpannungen werden gegeneinandergeschaltet und liefern dann eine Spannung prop. zu (PIa-PIIc). Das dritte Potentiometer bewirkt eine Division. durch den Abstand b der beiden Ausgleichsebenen. Zu diesem Zweck wird die zu (PIa-PIIc) proportionale Spannung mehrfach verstärkt, um eine ausreichende Niederohmigkeit zu erhalten. Dann wird die Spannung an das als Einstellwiderstand geschaltete dritte Potentiometer und einen damit in Reihe liegenden Festewiderstand angelegt und die Ausgangsspannung am Festwiderstand abgegriffen. Die so erhaltene Spannung ist proportional
PIa-PIIc b
Dieser Spannung wind nun wahlweise, je nachdem in welcher Ausgleichsbene man messen will, entweder die verstänkte Messpannung (prop. zu PI) oder eine Spannung prop. zu PII überlagert.
Im ersten Fall ehält man eine zu PI proportionale Ausgangsspannung, im zweiten Fall eine zu -P2 proportionale,
Es ist ferner eine Anondung vorgeschloagen worden, bei welcher mit drei Einstellknöpfen zwei Potentiometer nach Massgabe der Abstandsverhältnisse eingestellt werden können, wobei an den Einstellknöpfen ebenfalls eine Einstellung der Abstände selbst statt ihrer Verhältnisse erfolgen kann.
Bei der erwähnten vorgeschlagenen Anordnung wird die Spannung jedes Gebers durch eine Potentiometer elek trisoh mit dem Abstandsverhältnis a/b bzw. c/b multpmort. Zu diesem Zweck sind zwei Potentiometer mit exponentieller Charakteristik vorgesehen, an denen jeweils eine der Geber-Messspannungen anliegt und die druch auskuppelbare erste und zweite Einstellglieder einstellbar sind, und es ist ein drittes auskuppelbares Einstellglied vorgesehen, durch das in Wirkstellung beide Potentiometer gemeinsam ver drebblar sind.
Die Erfindung soll die Nachteile der beschriebe- nen Anordnungen beseitigen. Sie zeichnet sich dadurch. aus, da, su in dlen Messslpannungskanälen getrennt schaltbare Messbereichwsumschalter vorgesehen sind > .
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigen : : Fig. 1 das Prinzip einer Auswuchtmaschine, in schematischer Darstellung, mit einem relativ langen, trommelförmigen Drehkörper ;
Fig. 2 die maschinen nach Fig. 1, aber mit einem scheibenförmigen Drehkörper ;
Fig. 3 ein Schaltungsbeispiel für die Messspannungen.
Je nach der Gestalt des auszuwuchtenden Körpers können sehr stark unterschiedliche Abstands verhältnisse, auftreten. In Idem in Fig. 1 gazeigten Fall eines relativ langen trommelförmigen Rotors liegen Lager-und Austeichsebenen ziem3ich nahe beieinander. Das bedeutet, dass die Verhältnisse a/b und c/b ziemlich klein sind ( < 1). Bei einem scheibenförmi- gen Wuchtkörper mit kleinem b, wie er in Fig. 2 dargestellt ist, ist dagagen a b sehrgross, während c b in der Grössenordnung von 1 liegt. Die Rechenschltung soll allen diesen möglichkeiten gerecht wen den können. Es soll also z.
B. die vom Geber in der lin- ken Lagerebene gelieferte Messspannung (prop. PI) einmal mit einem sehr kleinen Verhlältnis a b ein lanlderesl Mal mit einem sehr geossen Verhältnis a b elektrisch multipliziert werden können. Es nmuss also eine relativ grosse Verstärkungsreserve vorgesehen werden, welche bei grossen a b (Fig. 2) nochleinen erheblichen Anteil zu der Aus- gangsspannung beizusteuern vermag, von der aber im Falle kleiner Werte vou a b nur ein ganz geringer Bmchteil ausgenutzt wird.
Dlas hat zwei ischwerwiegerDde Nachteile : Einmal wird durch die Verstärkung der Rauschpegel stark angehoben, und wenn von der so verstärkten Signalspannung nur ein geringer Prozentsatz tatsächlich ausgenutzt wird, so ergibt sich ein höchst ungünstiges Verhältnios von Singnal- zu Rauschspannung. Zum anderen ergebe sich Probeleme bei der Einstellung der Abstandsverhältnisse bzw. der Abstände. Wenn eiDenseits z.
B.. an einem Potentiameber grosse Ver- hältnisse (a/b#100) eingestellt werden sollen, anderersetis aber auch kleine Verhältnisse in der Grössenordnung von eins oder weniger, so ist einleuchtend, dass die letzteren mit wesentlich geringere Genauigkeit eingestellt werden können als die ersteren Es ist auch keine, swelgs sio, wie es auf den ersten Blick vielleicht erscheinen könnte, dass die kleinen Verhältnisse von a b sowieiso gogenuber den anderen Grössen nicht stark ins Gewicht fielen, so dass es auf ihre Genauigkiait nicht so sehr ankäme. Denn es kommt ja auch auf die Grölsse der Messspannung 9prop. PI, prop.
PII) an, die mit diesem Verhältnis zu nmultiplizieren ist, und in
P2 = PIab/+PII(1+c/b) kann der Term
PIa/b auch bei kleinem a b (Fig. 1) stärker ins Gewicht fallen als der Term mit PII, wenn PI gross gegen PII oder gar PII = 0 ist.
In solchen Fällen geht die Genauigkeit von a b unmittelbar in die Genauigkeit von P2 ein. Shnliche Verhältnisse liegen vor, wenn die Rechenschaltung statt nach den Verhältnissen a c , b b der Abstände nach den Abständen a, b, c selbst eingestellt und der Quotient elektrisch gekildet wird und sowohl grosse als auch kleine Werte von a einstellbar sein sollen. Auch diese Rechen. schaltung macht eine relativ grosse Verstärkungsreserve erfor -derl'ich, die u.
U. in der Ausgangsspannung gar nicht in Erscheinung tritt, Wenn die Schaltung etwa in der Lage sein soll, sowohl bei ia = 1 als lauch bei a = 10 unid sowo bei b = 1 als auch bei b = 10 (gemmes- sen in irgendwelchen Längeneinheiten) zu arbeiten, musis man für a = 10, b = 1 an dem a -Potentiometer praktrisch die volle Spannung abgreifen, während das als Einstellwiderstand geschaltete b -Potentiometer auf seinen kleinstmöglichen Widerstandswert eingestellt ist, Man erhält die volle Eingangs spanniunjg. Voln dies, er Spannung wird iaber aur ein Hundertstel ausgenutzt, wenn man a = 1, b = 10 einstellt.
Dann wind nämlich an dem a -Potentiometer von der vollen anliegenden Spannung nur der zehnte Teil abgegriffen, während das b -Potentiometer, auf seinen grössten Widerstanswert eingestellt ist und ans dem Festwiderstand nur der zehnite Teil der an b -Potentiomenter und Fels°swiderstand anliv genden Spannung abfällt. Es troten hior lalso die gleichen Probeleme auf, wie sie oben geschlildert wurden, nämlich dass grosse Verstärkungsreserven vorgesehen werden müssen, die häufig nur zu einem gerigngen Teil ausgenutzt werden können. Es engibt sich ein ungünstiges Signal-zu-Rausch-Verhältnis, und es besteht die Gefahr von Übersteuerungen.
Es wird, also nicht wie bei bekannten Ausführungsformen im Ausgangskanal der RechensGhaltung Messbereichsumschalter vorgesehen, wie das bei den bekannten Auswuchtmaschinen gebräuchlich ist.
Vielmehr sind erfindungsgamms Messbereichsum- sur-halte in den Kanälen für die von den Gebern gelieferten Messspannungen vorgesehen.
Bei einer Recheaschtaltung, bei welter die Abstandsverhältnisse a c , b b an Potentiometern eingestellt werden, an denen die Geber anliegen, und bei welcher den gegeneinandergeschalteten Teilspannungen wahlweise eine der Geberspannungen mit dem Gewicht eins überlagerbar zist, kans man z. B. dnFanste,lbereichdexPaten tiometer für a c , b b auf eine Dekade beschränken, so dass man Abstandsvehältnisse von 1 bis 10 einstellen kann.
Es zist dan zu prüfen, welches der Geichte a/b,c/b oder 1 aus P1 = Pi b-Pn b + PI das grösste ist, Dieses wird dann mit der vollen Geberspannung eingestellt, und die anderen Geberspan nmgen werden, durch die Messbereichsumschalter um entsprechende Zehnerpotenzen geschächt. Es sei beispielsweise a = 15, b 1 uns, c = 150. Dann ist a/b - 15, c/b = 150.
Man stellt dann an dem "c"/b-Potentiometer dlee Wert 1, 5 ein. Auch an dean, "a"/b-Potentiometer wird der Wert 1,5 eingestellt, jedoch wird in dem zugehörigen Messspannungskanal die Geberspannung durch den NMessbereichsumschalter um den Faktor 10 heruntengeschaltet. Auch das Gewicht 1 wird durch den Messbereichsumschalter in dem entsprechenden Messpannungskanal um einen Faktor 100 verlan- ders, so dass man eine Spannung proportional zu PI 0, 15 - PII 1, 5 + 0, 01 PI erhalt. Es er, gpbt sich also eine AnEeige, die propor- t-lonal zu P, ist.
Man muss jedoch den angezeigten Wert von Pt rnit einem Faktor 100 multipliziern.
Mit der gleichen Schaltuneg und dem gleiche-n Ver- stärkungsgrad kann man aber auch den Fall a = 0, 15, b = 1, c = 15, also, a ¯ 0, 15,-c = 15 beherrshen. Auch hier werden das b-und das b-Potentiometer auf Idie Werte 1, 5 eingestellt. Der Mes, slbereichschial- ter im "a"/b-Kanal schiwächt Idie, am b-Potentiometer anliegende Geberspannung jedoch um einen Faktor 1, 0O ab, und das Gewicht 1 in den Eanälen für die zusätzlich überlagerten Messspannungen prop.
PI bzw. prop. PII um den Faktor 10. lVlaehaltalso eine Spannung proportional zu
PI 0,015 - PII. 1, 5 + PI. 0, 1 (bzw. PIr 0, 1)
Die Anzeige ist mit lOi zu malplizieren. Es w-ird bei dieser Anordnung der gleiche Anteil der Piu Spannung am "c"/b-Potentiometer ausgenutzt, ob nun c/b = 150 oder c/b = 15 ist.
Es muss also nicht für grosse Abstandsverhältnisse eine grosse Verstärkungsreserve vorgesehen werden, die bei kleinen Abstandsverhältnissen, gar nicht ausgenutzt wird. Die Einstellung der Potentiometer kann an einer Skala erfolgen, die sich nur über, ein : e Dekade, z. B. van 1 bis 10 erstreckt, oder, anders ausgedrückt, es kann für eine Dekade der volle Stell weg. des Potentiometers ausgenutzt wefden.
Die Abschwächung der Spannungen um definierte Zehnerpotenzen kann mittels eines aus Festweiderständen bestehenden Spannungsteilers mit grosser Genauigkeit erfoljgen. Man kann, daher dio Schialtung genauer oder über einen grösseren bereich von Abstandsverhältnissen einstellen als bekannte Schaltungsanord nunjgen.
,Ahn,liGh,Verhaltvisseligen;uor,we:n.anan,nicht die Abstandsverhältnisse a c , b b an Potentiometern einstellt, sondern die Abstände a, b, c selbst.
Die Einstellung der Messbereichsumschalter würde an sich Überlegungen darüber erfordern, welches der drei Gowichtea a c b'b oder 1 das grösste ist, um welche Faktoren die Spannungen in den anderen Kanälen geschwächt werden mils, sen und mit welchem Faktor der Ausschlag des Anzeigeinstruments multipliziert werden muss.
Um die damit möglicherweise verbundenen Fehlerquellen auszuschalten, kann die Anordnung so ge- troffen werden, dass die messbereichsschalter jeweils durch 2iwei Stufens, chalter als Funktion von zwei Schaltstellungen einstellbar sind. Die Stufenschalter werden dann nach massgabe der Gróssenordlnung von a bzw. c eingestellt und stellen dann selbsttätig den geeigneten Messbereich ein. Weiterhin kann zusätzlich zu einem Anzeigeinstrument für die Ausgengsspannung der Rechenschaltung ein von den Stufenschaltern steuerbarer Messbereichsanzeiger vorgesSehen sein.
Statt einer dekadischen Umschaltung könnte man natürlich auch andere Messbereichstufungen, z. B. mit dem Faktor 5 oder #10 vorsehen. Ein Ausfüh- rungsbeispiel ist in Fig. 3 schematisch dargestellt und im folgenden ; bteschrieben :
An den. KLemmen 1 und 3 liegt die Spannung UI des in der linken Lagerebene des Wuchtkörpers , angeordneten Gebers. An den Klemmen 2 und 4 liegt die mit - 1 multiplizieret Spannung UII des Gebers in der rechten Lagerebene. Mittels der Spannungsteiler 12, 22, 32 und 42, die ausi. Festwiderstän- den bestehen, können in den vier Messspannungs kanälen Spannungsanteile UI, UI # 0,1, UI # 0,001 bzw. UII, UII # 0,1, UII # 0,01 usw. gebildet werden.
Die Spannungsteiler 12 undl 22 : sind über noch zu beschreibende Messbereichsumschatler 11 und 21 mit zwei Potentiometern 13 bzw. 23 verbunden, an denen die von den Spannungsteilern 12 bzw. 22 abgegriffenen Spannungen anliegen. Die an don Po- tenaÅaemetern 13 und 23 abgegriffenen Teilspannungen werden über Entkopplungswiderstände 5 an einander gleichen Abriffswiderständen 6 addiert. Die an den Spannungsteilern 32 bzw. 42 ablgegriffenen Teil der Spannungen UI bzw. UII werden über Messbereichsumschalter 31 bzw. 41 gleichfalls addiert. Die erhaltenen Summenspannungen werden über Klemmen 7 und 8 einer nicht dargestellten An zeigavorrichtung fiir die auf die beiden Ausgleichsebenen bezogenen Unwuchten zugeführt.
Die An- zeigevorrichtung kann in bekannter Weise Wattmeter oder phasenempfinliche Gleichrichter enthalten.
Die Potentiometer tragen eine Skala, welche sich im wesentlichen nur über eine Dekade erstreckt. An dieser werden die Abstandsverhältnisse a/b und c/b ohne Rücksicht auf ihre Zehnerportenz eingestellt.
Dlie Messbereichsschaltor entalten je zwei Stufen schalter, die nach Massgabe der Grössenordnung (Zehnerpotenz) von a/b und c/b einstellbar sind und dann die Verbindung zwischen den S, pannungsteilern 12 und 22 und vden Potentio- metern 13 bzw. 23 in der Weise herstellen,, das, s von dem Spannungsteiler 12 Teilspannungen gemäss nachstehendem Schema abgegriffen werden :
Schema I
EMI5.1
<tb> <SEP> a <SEP> 0, <SEP> 001 <SEP> 0, <SEP> 01 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 10
<tb> <SEP> 0, <SEP> 001 <SEP> 0, <SEP> 01 <SEP> o, <SEP> ooi'o, <SEP> oo
<tb> <SEP> 0, <SEP> 01 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> O, <SEP> OQl
<tb> <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 01
<tb> 1 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> 1
<tb> 10 <SEP> 1
<tb>
Für den Messbereichsumchalter 21 vertauscht sich in dem gleichen Schema a und c.
Die Messbereichsschalter 31 udn 41 sind ahan- lich aufgebaut und schalben Spannungsteile nach folgendem Schema zu den Widerständen 5 dlurch :
Schema II
EMI5.2
<tb> c <SEP> a <SEP> 0, <SEP> 001 <SEP> 0, <SEP> 01 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 10
<tb> o, <SEP> oOl <SEP> T <SEP> 1 <SEP> 7
<tb> 0, <SEP> 001
<tb> 0, <SEP> 01-I
<tb> 0, <SEP> 1
<tb> 1 <SEP> 0, <SEP> 1
<tb> 10 <SEP> 0, <SEP> 01
<tb>
Zur Einstellung negativer Werte von a oder c , die bei sog. fliegenden Auswuchten auftreten, sind die Spannungen UI und UII and den Klemmen 1 und 2 umpolbar. Von den Messbereichsschaltern sind weitere Anzeigementel steuerbar, die erkennen lassen, welcher Messbereich für den Ausschlag des Anzeigenistrumentes in Frage kommt.
Die Wirku4gsweise der Anordnu4qg kann an zwe. i Beispielen erläutert werden.
Beispiel 1
Es sei a = 0, 05, b-1, a-5.
An den Messbvereichsumschaltern wird der Stu- fenschalter für a auf 0,01, der Stufenschalter für c auf 1 gestellt. Nach Schema I wird dann von dem Spannungsteiler 12 eine Teilspannung von 0,01 UI abgegriffen, an dem Spannungsteiler 22 eine Span nung 1 # UII. Das "a/b-Potentiomenter 13 wird auf 5 gestellt, so dass an diesem die halbe anliegende Spannung abgegriffen wird. Das gleiche geschieht mit dem "c"/b-Potentiomenter 23.
Die Messbereichsumschalter 31 und 41 greifen nach Schema II den Spannungsteilern 32 und 42 Teil- spannungen 0,1 UI bzw. 0,1 UII ab.
An, den Ausgangsklemmen 7 unld 8 der Rechen- schaltung lie,g,em:dan,nSum,nspamnunenUllzw.
U2
U1 = 0,005 UI - 0,5 UII + 0, 1 Ut un -U2 = 0,005 UI - 0,5 UII - 0,1 UII Wena die Skala des Anzeigeinstrumentes so geeicht ist, dass sie bei
U1 = a/b UI - c/b UII + UI die wahe Grösse der Unwucht anzeigt, dann muss man im vorlie, genden Fall die Anzeige mit dem Fak tar 10 multiplizieren. Der Faktor, mit idem die Mul tilpEkation erfolgen soll, kann durch zusätzliche Anzeigemittel angegeben werden, welche von einer Schalteranofdnung nach Art der Messbereichschalter 31 und 41 steuerbar sind.
Beispiel 2
Es sei a = 0, 05, b = 1, c = 50.
Die Schal, ter 11 und 21 greifen mit der Einstel- lung für a von 0, 01 und für c ven 1. 0 nach Schema I 0,001 # UI von Spannungsteiler 12 und 1 # UII von Spannungséiler 22, ab. Die Potentiometer 13 und 23 stehen wieder beide. auf 5 , wobei jeweils die halbe anliegende Spannung abgegriffen wird. Die Schalter 3A1 und 41 greifen nach Schema II 0, O1 UI bzw.
0,010 UII von den Spannungsteilern 32 bzw. 42 ab.
Man erhält die Summenspannungen UI = 0,0005 UI - 0,5 UII + 0,01 UI U2 = 0,0005 UI - 0,5 UII - 0,01 UII Bei der für Beispiel I angenommenen Eichung des Anzeigeinstruementes wäre der angezeigte Wert mit dem Faktor 100 zu multiplizieren, um dir wahre Unwiucht zu eialten.
UNTERANSPRÜCHE Machine zum dynaanischenAnwuchtenvan. zweifach gelargerten Drehkörpern, insbesondere bei unterkritischen Drehzahlen, bei welcher zum Ausgleich von Unwurcht-Restmomenten zwischen zwei paral, lelen, durch den Drekörper senkrecht zur Drechachse gelegten Ausgleichsedbenen die in den beiden Lagern auftretenden, senkrecht zur drehachse gerichteten Unwurchtkräfte in proportionale elektrische Messspannungen umgewandelt werden und diese Spannungen mit den Verhältnissen der Abstände (a, c) jeder Ausgleichsebene von der benachbarten Lagerebene zum Abstand (b)
der Ausgleichs- ebeenen voneinander elektrisch multipliziert und ge- geneinandergeschaltet werden und der so erhaltenen Differenzspannung wahlweise eine der beiden Mess spannungen überlagert wird, dadruch gekennzeichnet, dass in den Messspannungskanälen getrennt sch alt- bare messbereichsumschlater vorgesehen sind.
Machine for the dynamic balancing of rotating bodies with two bearings
The invention relates to a Maxhine for the dynamic balancing of doubly supported rotating bodies, especially at subcritical speeds, at which to compensate for unbalance residual torques between two parallel, through the rotating rotating body perpendicular to the axis of rotation, the compensation planes occurring in the two bearings, perpendicular to Rotational axis directed unbalance forces in proportional electrical measuring,
voltages are converted and these voltages are electrically multiplied and switched against each other with the ratios of the distances of each compensation level from the adjacent storage level to the distance between the compensation levels and one of the two measurement voltages is optionally superimposed on the difference voltage obtained in this way.
It is well known that you can weigh every one. Rigid Drohk6ppers, by removing or adding material at a suitable point in any two, axially offset planes, the compensation can compensate. The perpendicular to the axis of rotation through the bearings. However, two bearing levels, in which there are mostly the bearing journals of the rotating body, are generally unsuitable for this purpose. It is therefore necessary to convert the unbalance measurements obtained in the bearing levels to the compensation levels in which the unbalance can be compensated without further is possible.
It is now desirable that the imbalance to be compensated in the compensation planes is displayed directly without conversion. The imbalance measured in one level depends not only on the imbalance in the adjacent compensation level, but also on the imbalance in the other compensation level, which causes so-called residual torques to occur.
Various circuits are known for measuring these residual torques, all of which result in the measurement and voltage obtained in the storage levels being multiplied by factors resulting from the distances between the storage and compensation levels and interconnected.
The following relationship exists between the imbalance forces RI and PII, which are measured in the bearing planes, and the forces P1 and P2 related to the compensation planes (Fig. 1):
P1 = P1 (1 + a / b) - PIIc / b P2 = PI b + PII (1 + b)
A circuit has already been provided for electrical residual torque compensation in which the force-measuring electromechanical sensors are connected to voltage dividers whose partial voltage ratios are proportional to the factors (1 + a / b) and c / b or (1 + c / b ) and b.
This arrangement has the disadvantage that the partial stress ratios to be set must be calculated for each rotating body. Special computing devices have been provided for this. This harbors the risk of miscalculations and the resulting wrong machine settings. It is also not m because of the setting of ratios; It can be seen at a glance whether the machine is set correctly.
Ess is; Therefore, a further arrangement has been proposed in which the ratios are no longer set on two potentiometers, but where three potentiometers are provided, which are set immediately, ar according to the three distances a, b, uAd, c. The two measuring voltages are applied to two of the potentiometers, which are proportional to the jerking forces P1 and PII that are effective in the bearing planes. The partial voltage ratios of the two portentiometers are prop. to a and c so that partial voltages prop. to PIa resp.
PIIc can be tapped. These partial voltages are switched against each other and then deliver a voltage prop. to (PIa-PIIc). The third potentiometer does a division. by the distance b between the two compensation levels. For this purpose, the voltage proportional to (PIa-PIIc) is amplified several times in order to obtain a sufficient low resistance. The voltage is then applied to the third potentiometer, which is connected as a setting resistor, and a fixed resistor in series with it, and the output voltage is tapped at the fixed resistor. The voltage thus obtained is proportional
PIa-PIIc b
This voltage is now either the amplified measurement voltage (prop. To PI) or a voltage prop, depending on the compensation level you want to measure in. superimposed to PII.
In the first case you get an output voltage proportional to PI, in the second case an output voltage proportional to -P2,
A connection has also been proposed in which two potentiometers can be set with three setting knobs according to the spacing ratios, whereby the spacing itself can also be set on the setting knobs instead of their ratios.
In the above-mentioned proposed arrangement, the voltage of each encoder is multpmort by a potentiometer elek trisoh with the distance ratio a / b or c / b. For this purpose, two potentiometers with exponential characteristics are provided, to each of which one of the encoder measurement voltages is applied and the first and second setting elements that can be disengaged are adjustable, and a third setting element that can be disengaged is provided, through which both potentiometers can be rotated together in the active position .
The invention is intended to eliminate the disadvantages of the arrangements described. She is characterized by it. off, since separately switchable measuring range switches are provided in the measuring voltage channels>.
An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing.
1 shows the principle of a balancing machine, in a schematic representation, with a relatively long, drum-shaped rotating body;
FIG. 2 shows the machines according to FIG. 1, but with a disk-shaped rotating body;
3 shows a circuit example for the measurement voltages.
Depending on the shape of the body to be balanced, very different distance ratios can occur. In the case of a relatively long drum-shaped rotor shown in FIG. 1, the bearing planes and the piercing planes are fairly close to one another. This means that the ratios a / b and c / b are quite small (<1). In the case of a disk-shaped balancing body with a small b, as shown in FIG. 2, a b is very large, while c b is in the order of magnitude of 1. The arithmetic circuit should be able to do justice to all these possibilities. So it should z.
For example, the measuring voltage (prop. PI) supplied by the encoder in the left bearing level can be electrically multiplied once with a very small ratio a b and a country-specific times with a very low ratio a b. A relatively large gain reserve must therefore be provided which, with large a b (FIG. 2), is still able to contribute a considerable proportion to the output voltage, but of which only a very small part is used in the case of small values vou a b.
This has two major disadvantages: On the one hand, the amplification increases the noise level considerably, and if only a small percentage of the amplified signal voltage is actually used, the result is a highly unfavorable ratio of signal to noise voltage. On the other hand, problems arise when setting the spacing ratios or the spacings. If on the other hand z.
B .. large ratios (a / b # 100) are to be set on a potentiometer, but on the other hand also small ratios of the order of magnitude of one or less, it is obvious that the latter can be set with significantly less accuracy than the latter the former It is also not, swelgs sio, as it might appear at first sight that the small proportions of ab as well as iso gogen over the other quantities are of little importance, so that their accuracy is not so important. Because it also depends on the size of the measuring voltage 9prop. PI, prop.
PII), which is to be multiplied by this ratio, and in
P2 = PIab / + PII (1 + c / b) can be the term
PIa / b even with a small a b (Fig. 1) are more important than the term with PII, if PI is large compared to PII or even PII = 0.
In such cases, the accuracy of a b is directly reflected in the accuracy of P2. Similar conditions exist if the arithmetic circuit itself is set according to the distances a, b, c instead of the ratios a c, b b of the distances and the quotient is formed electrically and both large and small values of a should be adjustable. These rakes too. circuit makes a relatively large gain reserve necessary, which u.
U. does not appear in the output voltage at all, if the circuit should be able to work both with ia = 1 and also with a = 10 unid as well as with b = 1 and b = 10 (measured in any Length units), for a = 10, b = 1, you have to tap the full voltage on the a -potentiometer, while the b -potentiometer, which is connected as a setting resistor, is set to its lowest possible resistance value, you get the full input voltage. From this, however, only a hundredth of the voltage is used if a = 1, b = 10.
Then only the tenth part of the full voltage applied is tapped on the a -potentiometer, while the b -potentiometer is set to its greatest resistance value and only the tenth part of the resistance at the b -potentiometer and rock resistance is applied to the fixed resistance Voltage drops. The same problems arise as they have been described above, namely that large reserves of reinforcement must be provided, which can often only be used to a limited extent. There is an unfavorable signal-to-noise ratio and there is a risk of overloading.
A measuring range switch is not provided in the output channel of the computing device, as is the case with known balancing machines, as is the case with known balancing machines.
Rather, according to the invention, measuring range changes are provided in the channels for the measuring voltages supplied by the sensors.
In a computing circuit where the distance ratios a c, b b are set on potentiometers at which the encoders are applied, and in which the opposing partial voltages optionally one of the encoder voltages with a weight of one can be superimposed, you can z. B. limit dnFanste, lbereichdexPaten tiometer for a c, b b to a decade so that you can set distance ratios from 1 to 10.
It is then necessary to check which of the numbers a / b, c / b or 1 from P1 = Pi b-Pn b + PI is the greatest. This is then set with the full encoder voltage and the other encoder voltages are determined by the Measuring range switch thinned by the corresponding powers of ten. For example, let a = 15, b 1 us, c = 150. Then a / b - 15, c / b = 150.
You then set a value of 1.5 on the "c" / b potentiometer. The value 1.5 is also set on the dean, "a" / b potentiometer, but the encoder voltage in the associated measuring voltage channel is switched down by a factor of 10 by the N measuring range switch. Weight 1 is also changed by a factor of 100 using the measuring range switch in the corresponding measuring voltage channel, so that a voltage proportional to PI 0, 15 - PII 1, 5 + 0, 01 PI is obtained. It is, so there is an indication that is proportional to P i.
However, one must multiply the displayed value of Pt by a factor of 100.
With the same switching and the same-n degree of amplification, one can also master the case a = 0.15, b = 1, c = 15, i.e., a ¯ 0.15, -c = 15. Here, too, the b and b potentiometers are set to the values 1, 5. The measuring range switch in the "a" / b channel weakens the encoder voltage applied to the b potentiometer by a factor of 1.0, and the weight 1 in the channels for the additional superimposed measuring voltages prop.
PI or prop. PII by a factor of 10. IVlaehaltalso a voltage proportional to
PI 0.015 - PII. 1, 5 + PI. 0, 1 (or PIr 0, 1)
The display is to be multiplied with 10i. With this arrangement, the same proportion of the Piu voltage on the "c" / b potentiometer is used, whether c / b = 150 or c / b = 15.
It is therefore not necessary to provide a large gain reserve for large spacing ratios which is not used at all for small spacing ratios. The setting of the potentiometer can be done on a scale that is only one: e decade, e.g. B. extends from 1 to 10, or, in other words, it can go the full position for a decade. of the potentiometer are used.
The attenuation of the voltages by defined powers of ten can take place with great accuracy by means of a voltage divider consisting of fixed resistors. It is therefore possible to set the circuit more precisely or over a larger range of spacing ratios than known circuit arrangements.
, Ahn, liGh, Verhaltvisseligen; uor, we: n.anan, does not set the distance ratios a c, b b on potentiometers, but the distances a, b, c themselves.
The setting of the measuring range switch would in itself require considerations as to which of the three Gowichtea ac b'b or 1 is the largest, by which factors the voltages in the other channels are to be weakened and by which factor the deflection of the display instrument must be multiplied .
In order to eliminate the possible sources of error associated with this, the arrangement can be made in such a way that the measuring range switches can each be set using two step switches as a function of two switch positions. The step switches are then set according to the order of magnitude of a or c and then automatically set the appropriate measuring range. Furthermore, in addition to a display instrument for the output voltage of the computing circuit, a measuring range display that can be controlled by the step switches can be provided.
Instead of a decade switchover, other measuring range steps could of course also be used, e.g. B. provide with a factor of 5 or # 10. An exemplary embodiment is shown schematically in FIG. 3 and below; described:
To the. Terminals 1 and 3 are the voltage UI of the encoder in the left-hand bearing plane of the balancing body. The voltage UII of the encoder multiplied by - 1 is at terminals 2 and 4 in the right storage level. By means of the voltage dividers 12, 22, 32 and 42, the ausi. If there are fixed resistances, voltage components UI, UI # 0.1, UI # 0.001 or UII, UII # 0.1, UII # 0.01 etc. can be generated in the four measurement voltage channels.
The voltage dividers 12 and 22: are connected via measuring range switchers 11 and 21 to two potentiometers 13 and 23, respectively, to which the voltages tapped by the voltage dividers 12 and 22 are present. The partial voltages tapped at the potentiometers 13 and 23 are added via decoupling resistors 5 to mutually identical tapping resistors 6. The part of the voltages UI and UII tapped at the voltage dividers 32 and 42 are also added via measuring range switches 31 and 41, respectively. The total voltages obtained are fed via terminals 7 and 8 to a display device (not shown) for the imbalances related to the two compensation levels.
The display device can contain wattmeters or phase-sensitive rectifiers in a known manner.
The potentiometers have a scale that essentially only extends over a decade. The distance ratios a / b and c / b are set at this point, regardless of their ten-part division.
The measuring range switch each contain two step switches, which are adjustable according to the order of magnitude (power of ten) of a / b and c / b and then the connection between the voltage dividers 12 and 22 and the potentiometers 13 and 23 in this way Establish, that the voltage divider 12 taps partial voltages according to the following scheme:
Scheme I.
EMI5.1
<tb> <SEP> a <SEP> 0, <SEP> 001 <SEP> 0, <SEP> 01 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 10
<tb> <SEP> 0, <SEP> 001 <SEP> 0, <SEP> 01 <SEP> o, <SEP> ooi'o, <SEP> oo
<tb> <SEP> 0, <SEP> 01 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> O, <SEP> OQl
<tb> <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 01
<tb> 1 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> 1
<tb> 10 <SEP> 1
<tb>
For the measuring range switch 21, a and c are interchanged in the same scheme.
The measuring range switches 31 and 41 have a similar structure and switch voltage parts to the resistors 5 according to the following scheme:
Scheme II
EMI5.2
<tb> c <SEP> a <SEP> 0, <SEP> 001 <SEP> 0, <SEP> 01 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 10
<tb> o, <SEP> oOl <SEP> T <SEP> 1 <SEP> 7
<tb> 0, <SEP> 001
<tb> 0, <SEP> 01-I
<tb> 0, <SEP> 1
<tb> 1 <SEP> 0, <SEP> 1
<tb> 10 <SEP> 0, <SEP> 01
<tb>
To set negative values of a or c, which occur with so-called flying balancing, the voltages UI and UII at terminals 1 and 2 can be reversed. Further display elements can be controlled by the measuring range switches, which indicate which measuring range is suitable for the deflection of the display instrument.
The way in which the arrangement works can be i examples are explained.
example 1
Let a = 0, 05, b-1, a-5.
The step switch for a is set to 0.01 and the step switch for c to 1 on the measuring range switch. According to scheme I, a partial voltage of 0.01 UI is then tapped from the voltage divider 12, and a voltage 1 # UII at the voltage divider 22. The "a / b potentiometer 13 is set to 5, so that half the voltage present is tapped at it. The same happens with the" c "/ b potentiometer 23.
The measuring range switches 31 and 41 pick up partial voltages 0.1 UI and 0.1 UII from the voltage dividers 32 and 42 according to scheme II.
An, the output terminals 7 and 8 of the computing circuit lie, g, em: dan, nSum, nspamnunenUllzw.
U2
U1 = 0.005 UI - 0.5 UII + 0.1 Ut un -U2 = 0.005 UI - 0.5 UII - 0.1 UII Wena the scale of the display instrument is calibrated so that it can be
U1 = a / b UI - c / b UII + UI shows the exact size of the unbalance, then in the present case you have to multiply the display by the factor 10. The factor with which the multiplexing should take place can be indicated by additional display means, which can be controlled by a switch arrangement in the manner of the measuring range switches 31 and 41.
Example 2
Let a = 0.05, b = 1, c = 50.
The switches 11 and 21 tap with the setting for a of 0, 01 and for c ven 1. 0 according to scheme I 0.001 # UI from voltage divider 12 and 1 # UII from voltage divider 22. The potentiometers 13 and 23 are both again. to 5, whereby half of the applied voltage is tapped. The switches 3A1 and 41 operate according to scheme II 0, O1 UI or
0.010 UII from the voltage dividers 32 and 42, respectively.
The result is the total voltages UI = 0.0005 UI - 0.5 UII + 0.01 UI U2 = 0.0005 UI - 0.5 UII - 0.01 UII In the case of the calibration of the display instrument assumed for example I, the displayed value would be with to multiply by a factor of 100 to age you true unbalance.
SUBClaims Machine for dynamic balancing van. Rotary bodies with double bearings, especially at subcritical speeds, at which the unbalanced forces that occur in the two bearings and directed perpendicular to the rotary axis are converted into proportional electrical measuring voltages to compensate for residual moments between two parallel, lelen compensation planes placed perpendicular to the rotary axis by the rotary body and these stresses with the ratios of the distances (a, c) of each compensation plane from the adjacent bearing plane to the distance (b)
of the equalization levels are electrically multiplied from one another and connected to one another and one of the two measurement voltages is optionally superimposed on the differential voltage obtained in this way, characterized in that separately switchable measurement range switches are provided in the measurement voltage channels.