-
Auswuchtverfahren und Auswuchtvorrichtung mit Lagerung des Prüfkörpers
an mindestens drei Stellen Beim Auswuchten eines rotierenden Prüfkörpers werden
bekanntlich durch Zusatzgewichte die Wirkungen der einzelnen _ Unbalanzen aufgehoben.
Vorzugsweise werden hierbei in zwei Körperschnittebenen; die sich für die Anbringung
der Ausgleichsgewichte besonders gut eignen, zwei Ausgleichgewichte angebracht,
die die Gesamtwirkung der einzelnen Wuchtfehler in dem Prüfkörper gerade aufheben.
Hierbei treten im Innern des Prüfkörpers jedoch innere Kräfte bzw. Momente auf,
da der Ausgleich nicht in den jeweiligen Prüfkörperschnittebenen vorgenommen werden
kann, in denen die die Unbalanz erzeugenden Fehler des Materials liegen. Solange
der Körper als starr betrachtet werden kann, werden diese inneren Kräfte bzw. Momente
vom Prüfkörper selbst aufgenommen. Es treten jedoch neue Erscheinungen auf, wenn
der Prüfkörper nicht mehr als starr anzusehen ist. Es entstehen Durchbiegungen,
die auf die bei der Rotation entstehenden Momente zurückzuführen sind und die besonders
schädliche Folgen zeitigen.
-
Es ist deshalb schon vorgeschlagen worden, den Prüfkörper, z. B. eine
Kurbelwelle, an mehr als zwei Stellen in derselben Ebene schwingfähig zu lagern
und an jeder Lagerstelle die Schwingungen zu messen und durch einstellbare Gegenkräfte
(Federn) auszugleichen. Ein derartiges Verfahren ist aber infolge der zahlreichen
gleichzeitig scbwingenden Lagerstellen umständlich und läuft auf ein glückhaftes
Probieren hinaus.
-
Gemäß der Erfindung wird infolge wechselweise vorgenommener Feststellung
einzelner Lagerstellen ein systematischer Arbeitsgang in nachstehender Weise erzielt:
Es wird jeweils mindestens ein Lager freigegeben, während die übrigen starr gehalten
werden, so daß die freien Lager den Durchbiegungen des Prüfkörpers folgen könen,
und es werden nacheinander die den jeweils freigegebenen Lagern entsprechenden Teile
des Prüfkörpers je für sich ausgewuchtet. Hierbei kann die Auswuchtung durch Anbringen
von Ausgleichgewichten oder in sonst geeigneter bekannter Weise, insbesondere durch
nach Größe und Phase einstellbare elektromagnetische Kräfte erfolgen.
-
Zur Ausführung des Verfahrens dient eine Auswuchtvorrichtung mit mehr
als zwei Schwinglagern, die in bekannter Weise den elastischen Schwingungen des
Probekörpers in einer Richtung völlig frei folgen können, diese jedoch in einer
hierzu senkrechten Richtung verhindern, und bei der erfindungsgemäß die Schwinglager
je für sich feststellbar sind.
-
In Abb. r ist die Durchführung des Verfahrens an einem Beispiel näher
erläutert. Auf einer Welle seien vier Scheiben i, a, 3, 4 angebracht, die im einzelnen
je für sich bestimmte Ungleichmäßigkeiten der Massenverteilung aufweisen.
Um
nun den Prüfkörper nach dem vorliegenden Verfahren auszuwuchten, wird zunächst das
mittlere Lager 6 freigegeben, d. h. es wird durch eine an sich beliebige Einrichtung
dafür gesorgt, daß dieses mittlere Lager den in ihm auftretenden Massendrücken bei
der Rotation des Prüfkörpers nachgeben kann. Infolge der angenommenen Wuchtfehler
auf den beiden mittleren Scheiben wird sich gemäß der Elastizität der Welle und
der Massenverteilung eine Durchbiegung der Welle zeigen etwa gemäß Abb. z. Diese
Durchbiegung ist ein Maß für den vorhandenen Wuchtfehler, aus der dieser bestimmt
werden kann. Durch Anbringung entsprechender Gegengewichte kann diese Durchbiegung
bei der Rotation zum Verschwinden gebracht werden. Hierauf wird in ähnlicher Weise
z. B. das linke Lager freigegeben, während die beiden anderen Lager 6 und 7 festgehalten
werden. Ein in der linken Scheibe befindlicher Wuchtfehler hat eine Durchbiegung
der Welleetwa gemäß Abb. 3 zur Folge, die durch entsprechende Gegengewichte zum
Verschwinden gebracht werden kann. In ähnlicher Weise wird nunmehr das rechte Lager
7 freigegeben, wobei sich Schwingungen des Prüfkörpers bei der Rotation gemäß Abb.
d. zeigen. Nach Beseitigung dieser Durchbiegun:gen ist die Welle ausgewuchtet, wobei
die in den einzelnen Scheiben sich befindlichen Wuchtfehler eine wenigstens annähernd
richtige Kompensation erfahren haben. Hierbei ist also nicht nur eine Beseitigung
der Wuchtfehler durch zwei oder mehrere Ausgleichgewichte erfolgt, sondern die Auswuchtung
hat die einzelnen Fehler so erfaßt, daß innere Spannungen und damit schädliche Lagerdrücke
ausgeschaltet sind.
-
Im einzelnen ist zur Ausführung derartiger Messungen folgendes zu
bemerken: Zunächst ist die Tourenzahl im allgemeinen wesentlich höher zu wählen
als bei den bekannten Auswuchtverfahren. Vorteilhaft ist es hierbei, wenigstens
angenähert mit der Tourenzahl so hoch zu gehen, daß die sich bei den verschiedenen
Lagerungen ergebenen kritischen Tourenzahlen, bei denen sich also besonders starke
Durchbiegungen zeigen, erreicht werden. Hierdurch wird die Empfindlichkeit der Messungen
gesteigert.
-
Die einzelnen Lager können entweder völlig entfernt oder so angeordnet
sein, daß sie bei Freigabe den Ausbiegungen der Welle in einer Richtung frei folgen
können.
-
Die Schwingungen selbst werden beispielsweise optisch gemessen in
Rücksicht auf die Schnelligkeit und die Kleinheit der Schwingungen der einzelnen
freigegebenen Lager.
-
Die jeweils nötigen Gegengewichte können in der bekannten Weise bestimmt
werden. Besonders vorteilhaft ist hier die Anwendung von elektrischen Auswuchtvorrichtungen,
wie sie inzwischen bekannt geworden sind. _ Eine derartige Einrichtung ist in Abb.5
gezeigt, und zwar an dem Beispiel der Auswuchtung einer Kurbelwelle.
-
Die auszuwuchtende Kurbelwelle ist hier in drei Lagern 5, 6, 7 gelagert.
Diese Lager sitzen auf Füßen 8, die ihrerseits auf einem Untersatz 9 beispielsweise
so gelagert sind, daß sie seitlich ohne Überwindung einer Kraft ausweichen können.
In der Zeichnung sind sie z. B. je auf Kugellagern gelagert. Jedes Lager kann durch
eine an sich beliebige, der Deutlichkeit halber nicht gezeichnete Einrichtung festgestellt
werden und gelöst. Der Antrieb erfolgt durch einen Motor io über einen entsprechenden
Mitnehmer.
-
Auf der Welle des Antriebsmotors sitzt ein Generator i i mit verstellbarem
Feld, der Wechselströme in an sich bekannter Weise erzeugt, die nach der Phase und
durch Regulierung des Feldes auch in der Stärke beliebig einstellbar sind. Diese
Ströme sind durch einen Umschalter wahlweise in Magnete zu schicken, die auf entsprechende
Anker an den Füßen der Lager 5, 6, 7 einwirken.
-
Eine Auswuchtung geht folgendermaßen vonstatten. Die Welle wird in
die Lager gebracht und durch den Antriebsmotor auf eine passende Tourenzahl gebracht.
Zunächst wird das mittlere Lager 6 freigegeben, und es werden die sich zeigenden
Schwingungen durch Einstellung des Feldes des Generators und der Stärke desselben
kompensiert. Hierauf wird ein entsprechendes Gegengewicht angebracht. Nach diesem
ersten Ausgleich wird das eine der beiden äußeren Lager freigegeben und in derselben
Weise verfahren. Im allgemeinen wird hierbei entsprechend der bei dieser Lagerung
der Welle auftretenden kritischen Tourenzahl eine andere entsprechende Tourenzahl
des Motors eingestellt. Nach dem Ausgleich -Wird bei freigegebenem dritten Lager
in derselben Weise verfahren.
-
Die Wahl der Anzahl der Lager hängt von der Art des Prüfkörpers ab.
Im allgemeinen genügen drei Lager zur Ausführung des Verfahrens, es können jedoch
auch weitere Lager je nach Art des Prüfkörpers vorgesehen werden, wobei in entsprechender
Weise zu verfahren ist.
-
Die Verwendung der elektromechanischen Kompensationsmethode zur Bestimmung
der Gegengewichte hat im vorliegenden Falle eine besondere technische Bedeutung.
Zunächst ist die Bestimmung der Gegengewichte durch Einwirkung von außen auf jedes
Lager möglich. Mit der normalerweise geübten Bestimmung von Gegengewichten durch
Aufzeichnungen auf der Welle und Ausprobieren
der Größe des Gegengewichtes
kommt man in dem vorliegenden Fall nur sehr langsam zu einem Erfolg. Die Größe der
Gegengewichte ist nur sehr schwer zu finden, da der Einfluß einer Veränderung des-angebrachten
Gegengewichtes nicht nur auf der Zentrifugalkraft dieses Gegengewichtes, sondern
auch auf die von ihr erzeugte Durchbiegung einen Einfluß ausübt. Die elektromechanische
Ausgleichmethode jedoch kann den beiden voneinander abhängigen Erschütterungsursachen
sehr bequem und einfach folgen, so daß in kurzer Zeit das richtige Gegengewicht
gefunden wird.