DE1048049B - Method and device for balancing elastic rotors - Google Patents

Description

Verfahren und Einrichtung zum Auswuchten elastischer Rotoren In der Wuchttechnik unterscheidet man starre und elastische Rotoren. Die Grenze zwischen beiden ist nicht theoretisch definiert, sondern auf Grund von Erfahrungen im Laufe der Jahre festgelegt worden. Method and device for balancing elastic rotors In the A distinction is made between rigid and elastic rotors in balancing technology. The border between both is not defined theoretically, but on the basis of experience in the course of the years.

Als starre Körper bezeichnet man danach solche, die bei ihrer höchsten Betriebsdrehzahl noch unter dem 0,5- bis 0,6fachen ihrer ersten kritischen Drehzahl laufen. Unter der kritischen Drehzahl ist diejenige zu verstehen, bei welcher der Wuchtkörper theoretisch einer beliebig großen Ausbiegung keinen Widerstand mehr entgegenzusetzen vermag, da sich Fliehkraft und elastische Rückstellkraft an jedem Massenteilchen das Gleichgewicht halten. Als elastische Körper bezeichnet man solche, die im Betrieb über dem 0,5- bis 0,6fachen ihrer ersten kritischen Drehzahl arbeiten müssen. Mit der im Zuge der technischen Entwicklung weitergehenden Drehzahlsteigerung rücken immer mehr Rotoren in die Gruppe der elastischen Körper vor, ihre Auswuchtung gewinnt daher an Bedeutung.According to this, rigid bodies are those that are at their highest Operating speed still below 0.5 to 0.6 times its first critical speed to run. The critical speed is to be understood as that at which the The balancing body theoretically no longer has any resistance to any deflection able to oppose, since centrifugal force and elastic restoring force are in each case Mass particles keep the balance. Elastic bodies are those which work over 0.5 to 0.6 times their first critical speed during operation have to. With the further increase in speed in the course of technical development more and more rotors advance into the group of elastic bodies, their balancing is therefore gaining in importance.

Während starre Wuchtkörper von zwei Ausgleichsehenen aus vollkommen ausgewuchtet werden können, ist dies bei elastischen Körpern nicht mehr möglich. Durch Ansetzen von Gewichten in zwei Ausgleichsebenen elastischer Körper läßt sich zwar in vielen Fällen ein ruhiger Lauf bei einer einzigen, ganz bestimmten Drehzahl erzwingen, jedoch rufen dann meistens schon kleine Drehzahl änderungen störende 1 agerschwingungen hervor, weil Drehzahländerungen die Durchbiegung des Körpers und damit seinen Auswuchtzustand verändern. Elastische Körper wuchtet man deshalb in drei Ebenen aus. Dabei werden sie zuerst bei einer Drehzahl unter dem 0,5- bis 0,6fachen ihrer ersten kritischen Drehzahl als starre Wuchtkörper behandelt und von zwei Ausgleichsebenen her zum ruhigen Laufen gebracht. Danach werden sie auf eine höhere Drehzahl, am besten auf das 0,75- bis 0,9fache ihrer ersten kritischen Drehzahl, gebracht, wobei sie sich ausbiegen. Die dabei an den Lagerbrücken der Auswuchtmaschine entstehenden Schwingungen werden nach Größe und Winkellage gemessen. While rigid balancing bodies are perfect from two compensatory perspectives can be balanced, this is no longer possible with elastic bodies. By applying weights in two levels of compensation elastic bodies can be in many cases a smooth run at a single, very specific speed force, but then usually even small speed changes cause disruptive changes 1 vibrations because speed changes cause the body to bend and thus change its balance. Elastic bodies are therefore balanced in three levels. They are first operated at a speed below 0.5 to 0.6 times its first critical speed is treated as a rigid balancing body and Brought to run smoothly from two compensation levels. After that they will be on a higher speed, preferably 0.75 to 0.9 times its first critical speed Speed, brought, where they bend. The one at the storage bridges of the The vibrations produced by the balancing machine are measured according to their size and angular position.

Nunmehr kann man ein Dreigewicht bestimmen, das ruhigen Lauf über den ganzen Drehzahlbereich, auch durch die kritische Drehzahl hindurch, bewirkt. Dieses Dreigewicht besteht aus einem mittleren Gewicht in einer dritten Ausgleichsebene zwischen den zwei ursprünglichen Ausgleichsebenen und zwei entgegengesetzt angebrachten Ausgleichsgewichten in den beiden äußeren Ausgleichsebenen, deren cmg-Beträge gleich der Hälfte der cmg-Beträge des mittleren Gewichtes sind. Das Dreigewicht ist in sich statisch und dynamisch im Gleichgewicht und beeinflußt den Auswuchtzustand eines starren Körpers nicht. Beim elastischen Körper aber wirkt es der durch innere Momente erzeugten Ausbiegung entgegen und sorgt dafür, daß auch bei Annäherung an die kritisohe Drehzahl die störende Ausbiegung genügend klein bleibt und die Laufruhe nicht beeinträchtigt.Now you can determine a three weight, the smooth run over causes the entire speed range, including through the critical speed. This three weight consists of a middle weight in a third level of compensation between the two original compensation levels and two oppositely attached Balancing weights in the two outer balancing levels, the cmg amounts of which are the same half of the cmg amounts of the mean weight. The three weight is in statically and dynamically in equilibrium and influences the state of balance not of a rigid body. In the case of the elastic body, however, it works through the internal Moments generated deflection and ensures that even when approaching the critical Speed, the annoying deflection remains sufficiently small and does not affect the smoothness of the run.

Zum Auswuchten elastischer Körper, bei dem durch ein oder mehrere Schwingungsaufnehmer die Rotorunwucht in elektrische Spannungen oder Ströme umgewandelt wird, benötigte man bisher, wie ersichtlich, einen niedrigtourigen Lauf zur Messung der Unwucht nach Größe und Phase und zur elektrischen Kompensierung dieser Meßwerte, so daß ein bei niedriger Tourenzahl ausgewuchteter Körper vorgetäuscht wird. For balancing elastic bodies, in which by one or more Vibration sensor converts the rotor unbalance into electrical voltages or currents as can be seen, a low-speed run was required for the measurement up to now the unbalance according to size and phase and for the electrical compensation of these measured values, so that a body balanced with a low number of revolutions is simulated.

Danach wurde die Unwucht während hochtouriígem Lauf gemessen und das aus dieser Messung festgestellte benötigte Dreigewicht zum Ausgleich innerer Momente des elastischen Rotors angebracht. Beim Anbringen des Dreigewichtes ist es häufig erwünscht, die äußeren Teilgewichte des Dreigewichtes und die ursprünglich gefundenen Ausgleichsgewichte für den als starr angesehenen Wuchtkörper in jeder der beiden äußeren Ausgleichsebenen in einem Gewicht zu vereinigen, wobei die zuerst angebrachten Gewichte wieder entfernt werden müssen. Es ist für dynamische Auswuchtmaschinen mit Wattmeteranzeige eine Einrichtung für das Auswuchten wellenelastischer Kör per in - drei Ebenen vorgeschlagen worden daß die Wirkungen eigentlicher Unwuchten, d. h. der Unwuchten, die sich gelten machen, solange der Körper noch. starr ist, durch Gegendrehmomente auf das Wattmeter zunächst kompensiert werden und das Wattmeter die Durchbiegung bei höheren Drehzahlen Sowie zweckmäßigerweise auch die Größe der notwendigen Ausgleichsgewichte zur Verhinderung dieser Durchbiegung anzeigt. Dieser Vorschlag nimmt jedoch nicht darauf Rücksicht, daß man vorteilhafter eine mit der Rotordrehzahl sich ändernde Kompensationsspannung anwendet. Darin besteht das Kennzeichen der Erfindung. Die weiteren Erfindungsmerk male sind Einrichtungen zur Erzeugung derartiger Konipensationsspannungen. Then the imbalance was measured during a high-speed run and the three weights required to compensate for internal Moments of the elastic rotor attached. When attaching the three weight is it is often desirable to use the outer partial weights of the three weights and the original ones found counterweights for the balancing body, which is considered to be rigid, in each unite the two outer levels of compensation in one weight, with the first attached weights must be removed again. It is for dynamic balancing machines with a wattmeter display a device for balancing wave-elastic bodies in - three levels have been proposed that the effects of actual imbalances, d. H. of the imbalances that apply while the body is still. is rigid first be compensated by counter torques on the wattmeter and the wattmeter the deflection at higher speeds as well as the size of the necessary counterweights to prevent this deflection. This However, the proposal does not take into account the fact that one is more advantageous with the Rotor speed changing compensation voltage applies. This is what the mark consists of the Invention. The other features of the invention are devices for generating such Condensation tensions.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung sind demzufolge Meßläufe des Rotors in der Auswuchtmaschine mit verschiedenen Umdrehungszahlen (niedrig- und hochtonrige Wuchtung) ohne Unterbrechung aneinander anschließbar, indem während der Meßläufe regelbare Kompensationsspannungen oder -ströme erzeugt werden, die sich in gleicher Weise wie die Spannungen oder Ströme des oder der Schwingungsaufnehmer mit der Drehzahl eines mit gleichbleibender Unwucht in der Auswuchtmaschine umlaufenden Rotors ändern und den dem Meßinstrument zufließenden Spannungen oder Strömen des oder der Schwingungsaufuehmer bei einem elastischen Rotor mit veränderlicher Unwucht in der Weise überlagert werden, daß während des hochtonigen Meßlaufes die niedrigtourigen Anzeigen des Atleßgerätes unterdrückt sind. In the method according to the invention are therefore measurement runs of the Rotors in the balancing machine with different speeds (low and high-tone balancing) can be connected to one another without interruption by during the measurement runs adjustable compensation voltages or currents are generated, the in the same way as the voltages or currents of the vibration sensor (s) with the speed of a rotating with constant unbalance in the balancing machine Change the rotor and the voltages or currents flowing into the measuring instrument or the vibration sensor in the case of an elastic rotor with variable imbalance are superimposed in such a way that the low-speed Displays of the measuring device are suppressed.

Bei einer schwingwegmessenden, also überkritisch arbeitenden Auswuchtmaschine besteht die neue Einrichtung gemäß dem Beispiel der Abb. 1 aus s den Schwingungsaufnehmern 16 und 17 mit in Ringspalten von Dauermagneten angeordneten Tauchspulen. Sie werden von der mit dem Wuchtkörper gekuppelten und z. B. mit Nocken 18 und 19 versehenen Generatorwelle 20 in eine sinusförmige Bewegung konstanter Amplitude versetzt. In the case of a balancing machine that measures the oscillation path, i.e. it works supercritically the new device according to the example in Fig. 1 consists of the vibration sensors 16 and 17 with plunger coils arranged in annular gaps of permanent magnets. you will be of the coupled with the balancing body and z. B. provided with cams 18 and 19 Generator shaft 20 set in a sinusoidal movement of constant amplitude.

Bei einer kraftmessenden, also unterkritisch arbeitenden Auswuchtmaschine enthält die Generatorwelie 21 gemäß dem Beispiel der Abb. 2 eine Unwucht 22. In the case of a force-measuring, i.e. sub-critical balancing machine If the generator shaft 21 according to the example in FIG. 2 contains an imbalance 22.

Die durch die Unwucht erzeugten Lagerkräfte dienen zur Erzeugung elektrischer Spannungen in Piezoquarzen 23 oder in Dehnungsmeßstreifen oder anderen geeigneten Meßorganen. Die Größe der vom Generator abgegebenen Spannungen oder Ströme kann in der Regeleinrichtung 13 (Abb. 3) geregelt werden.The bearing forces generated by the imbalance are used to generate electrical power Stresses in piezo crystals 23 or in strain gauges or other suitable ones Measuring organs. The size of the voltages or currents emitted by the generator can are regulated in the control device 13 (Fig. 3).

Die Wirkungsweise der aus Auswuchtmaschine, Generator und Regeleinrichtung bestehenden neuen Meßeinrichtung zum Auswuchten elastischer Körper in einem einzigen Nlleßlauf ist am Beispiel einer schwingwegmessenden Maschine mit Komponentenanzeige erläutert (Abb. 3). How the balancing machine, generator and control device work existing new measuring device for balancing elastic bodies in a single The example of a machine with a component display that measures vibration displacement is an example explained (Fig. 3).

Der auszuwuchtende Rotor 1 liegt auf den schwingenden Lagerbrücken 2 und 3 einer Auswuchtmaschine. Er wird vom Motor 8 über Riemenscheiben 9, 10, Vorgelegewelle 5 und Gelenkwelle 4 in Umlauf versetzt. Die Schwingungsaufuehmer 11 und 12 formen die an den Lagerbrücken 2 und 3 durch Unwucht erzeugten Schwingungen in Wechselspannungen oder -ströme um, die über die Regeleinrichtung 13 dem Meßgerät 14 zugeführt werden. Die Vorgelegewelle 5 treibt den Phasengeber 7 und den Generator 15 gemäß der Erfindung synchron n und winlltreu mit dem Wuchtkörper an. Die Ströme des Phasengebers 7 gehen in bekannter Weise zum Meßgerät 14, die des erfindungsgemäß angeordneten Gene- rators 15 jedoch zur Regeleinrichtung 13, in der sie den von n den Schwingungsaufnehmern 11 und 12 kommenden und zum Meßgerät 14 weiterlaufenden Strömen positiv oder negativ und regelbar zugefügt werden können. The rotor 1 to be balanced lies on the oscillating bearing brackets 2 and 3 of a balancing machine. It is driven by the engine 8 via pulleys 9, 10, countershaft 5 and cardan shaft 4 in circulation. The vibration sensors 11 and 12 shape the oscillations in alternating voltages generated at the bearing brackets 2 and 3 due to imbalance or currents which are fed to the measuring device 14 via the control device 13. The countershaft 5 drives the phase generator 7 and the generator 15 according to the invention synchronously n and true to the wind with the balancing body. The currents of the phase encoder 7 go in a known manner to the measuring device 14, which of the genes arranged according to the invention rators 15, however, to the control device 13, in which they receive the from n the vibration sensors 11 and 12 coming and continuing to the measuring device 14 currents positive or negative and can be added in a controllable manner.

Ein Beispiel für die Schaltung der Regeleinrichtung 13 ist in Abb. 4 gezeichnet. 34 und 35 sind die zwei Tauchspulen des Generators 15 für die OO-Komponente, 36 und 37 diejenigen für die 900-Komponente der Anzeige am Meßgerät 14 (Wattmeter). Ihre Spannungen werden an die mit zusätzlichen Mittelabgriffen versehenen Regelpotentiometer 38. 39, 40 und 41 gelegt, die bei geöffneten Schaltern 42 und 43 eine regelbare Addition oder Subtraktion von Strömen zu den von den Schwingungsaufnehmern 11, 12 zum Meßgerät 14 führenden Strömen in den Leitungen 44 und 45 erlauben. Bei geschlossenen Schaltern 42 und 43 ist die gesamte Einrichtung 13 ausgeschaltet. An example of the circuit of the control device 13 is shown in Fig. 4 drawn. 34 and 35 are the two plunger coils of generator 15 for the OO component, 36 and 37 are those for the 900 component of the display on measuring device 14 (wattmeter). Their voltages are applied to the control potentiometer, which is provided with additional center taps 38. 39, 40 and 41 placed, with the switches 42 and 43 open, a controllable one Addition or subtraction of currents to those from the vibration sensors 11, 12 to the measuring device 14 leading currents in lines 44 and 45 allow. When closed Switches 42 and 43, the entire device 13 is switched off.

P&TENTANSPROCHE 1. Verfahren zum Auswuchten elastischer Rotoren, bei dem durch ein oder mehren Schwingungsaufnehmer die Rotorunwucht in elektrische Spannungen oder Ströme umgewandelt, die Unwucht zunächst während niedrigtonrigem Lauf nach Größe und Phase gemessen wird und diese Meßwerte elektrisch kompensiert werden, so daß ein bei niedriger Tourenzahl ausgewuchteter Körper vorgetäuscht wird, dann die Unwucht während hochtourigem Lauf gemessen und das aus dieser Messung festgestellte benötigte Dreigewicht zum Ausgleich innerer Momente des elastischen Rotors angebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine sich mit der Rotordrehzahl ändernde Kompensationsspannung verwendet wird. P & TENTANSPROCHE 1. Procedure for balancing elastic rotors, in which one or more vibration sensors convert the rotor imbalance into electrical Voltages or currents converted to the imbalance initially during low-tonality Run is measured according to size and phase and these measured values are electrically compensated so that a body balanced at low number of revolutions is simulated, then the imbalance was measured during high-speed running and that determined from this measurement required three weights to compensate for internal moments of the elastic rotor attached is, characterized in that a compensation voltage that changes with the rotor speed is used.

Claims (1)

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drehzahlabhängige Kompensationsspannung von einem oder mehreren zusätzlichen. im Ringspalt von Dauermagneten mit vorzugsweise konstanter Amplitude bewegten Generatoren (16, 17) erzeugt wird. 2. Device for performing the method according to claim 1, characterized characterized in that the speed-dependent compensation voltage of one or more additional. in the annular gap of permanent magnets with preferably constant amplitude moving generators (16, 17) is generated. 3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine mit dem auszuwuchtenden Rotor synchron und winkeltreu umlaufende Unwucht t (22) vorgesehen ist, die als schwingende Kraft eine pulsierende Dehnung, z. B. in Piezoquarzen (23) oder in mit Dehnungsmeßstreifen versehenen Dehngliedern oder ähnlichen Meßorganen und damit eine drehzahlabhängige Kompensationsspannung erzeugt. 3. Device for performing the method according to claim 1, characterized characterized in that in addition one with the rotor to be balanced synchronously and angularly circumferential imbalance t (22) is provided, the vibrating force as a pulsating Elongation, e.g. B. in piezo quartz (23) or in expansion members provided with strain gauges or similar measuring devices and thus a speed-dependent compensation voltage generated. In Betracht gezogene Druckschriften : Deutsche Patentschrift Nr. 710 883; USAfPatentschriften Nr. 2 315 578, 2 165 024. Publications considered: German Patent No. 710 883; USAf Patent Nos. 2,315,578, 2,165,024. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 955 829. Older patents considered: German Patent No. 955 829.