DE950334C - Verfahren und Einrichtung zum Auswuchten von Umlaufkoerpern - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zum Auswuchten von Umlaufkoerpern

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DE950334C
DE950334C DESCH781D DESC000781D DE950334C DE 950334 C DE950334 C DE 950334C DE SCH781 D DESCH781 D DE SCH781D DE SC000781 D DESC000781 D DE SC000781D DE 950334 C DE950334 C DE 950334C
Authority
DE
Germany
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voltage
balancing
bearings
recirculating
changing
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Expired
Application number
DESCH781D
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English (en)
Inventor
Dr-Ing Klaus Federn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Schenck AG
Original Assignee
Carl Schenck Maschinenfabrik GmbH
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Publication date
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Publication of DE950334C publication Critical patent/DE950334C/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M1/00Testing static or dynamic balance of machines or structures
    • G01M1/14Determining imbalance
    • G01M1/16Determining imbalance by oscillating or rotating the body to be tested
    • G01M1/22Determining imbalance by oscillating or rotating the body to be tested and converting vibrations due to imbalance into electric variables

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Of Balance (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

  • Verfahren und Einrichtung zum Auswuchten von Umlaufkörpern Neben den Maschinen, in denen die Umlaufkörper in einem besonderen Rahmen nach dem Wechselpendelverfahren mit mechanisch gebundenen Pendelpunkten ausgewuchtet werden, sind auch Maschinen entwickelt worden, bei denen der Körper mit beiderseits freigegebenen Lagern in horizontaler Richtung schwingen kann, wobei aus den Ausschlägen an beiden Lagerstellen auf die Unwuchten geschlossen wird. Die Beziehungen zwischen den Unwuchten U, in der linken Ausgleichsebene, U2 in der rechten Ausgleichsebene und den Ausschlägen ## am linken und Vr am rechten Lager lauten folgendermaßen : #1 =αr2/#. ##-α#2/#.#r, zwei -L #i - ari J Hierin kennzeichnen αt1 und art die Schwingungsausschläge in den linken und rechten Lagerstellen des Umlaufkörpers, die dann entstehen, wenn man eine Einheitsunwucht beim Winkel oO in der linken Ausgleichsebene (EL) einsetzt. Dasselbe gilt für al2 und ar2 bei einer Einheitsunwucht in der rechten Ausgleichsebene ER ; 1 ist -die Determinante all ar2 ar1 Die Gleichungen sagen aus, daß man für jede der beiden Ausgleichsebenen die Unwucht nach Größe und Richtung erhält, wenn man einen bestimmten Bruchteil des linksseitigen Lagerausschlages und einen bestimmten Bruchteil des rechtsseitigen Lagerausschlages vektoriell zusammennimmt.
  • Das Wuchten mit beiderseits freigegebenen Lagern ist, insbesondere bei höheren Drehzahlen und schwereren Körpern, dem Wuchten mit zwangsmäßig gebundenen Pendelpunkten überlegen. Der Wuchtvorgang läuft jedoch auf ein umständliches Probieren hinaus, solange die obengenannten Beziehungen bei der Auswertung nicht berücksichtigt werden. Die nachträgliche vektorielle Addition der Lagerausschläge ist ziemlich umständlich. Das Wuchten mit beiderseits freigegebenen Lagern hat daher nur in den Fällen praktische Bedeutung erlangt, in denen elektrische Schwingungsaufnahmegeräte zur Verfügung standen. In diesen Fällen läßt sich nämlich die vektorielle Addition auf elektrischem Wege leicht durchführen, so daß das Meßergebnis, d. h. Größe und Winkellage der Unwucht, in der Ausgleichsebene unmittelbar abgelesen werden kann.
  • Nach einem bekannten Verfahren werden einstellbare Bruchteile der von den Schwingungen an der einen Ahnahmestelle erzeugten Wechseispannung zu der von den Schwingungen an der anderen Abnahmestelle erzeugten Wechselspannung überlagert und dabei die eingestellten Bruchteile derartig bemessen, daß die resultierende Spannung bei einer Unwucht in einer der Ausgleichsebenen gleich Null wird. Bei dieser Einstellung ist der Ausschlag an einem die resultierende Spannung messenden Instrument proportional zur Unwucht in einer zweiten Ausgleichs ebene. Hierbei können in den Stromkreis der einen Schwingungsaufnahmespule ein fester und in den Stromkreis der anderen Schwingungsaufnahmespule ein regelbarer Widerstand und gegebenenfalls ein Phasenschieber eingeschaltet und die beiden Widerstände zur Bildung der resultierenden Spannung in Reihe geschaltet sein.
  • Die Nachteile dieses Überlagerungsverfahrens liegen darin, daß zur Einstellung auf die Ausgleichsebenen die Ohmschen Widerstände im Stromkreis geändert werden müssen, wodurch Anderungen in der Empfindlichkeit und, was noch unerwünschter ist, Änderungen in der elektrischen Phasenverschiebung eintreten. Besonders nachteilig ist eine derartige Widerstandsschaltung, wenn zusätzliche Integrier- und Siebglieder im Stromkreis verwendet werden. Je nach der Einstellung der Widerstände wird der Gesamtwiderstand des Kreises weitgehend verändert und damit auch die Phasenanzeige erheblichen, nicht mehr zulässigen Schwankungen unterworfen. Bei der Verwendung von Tauchspulenaufnehmern in Verbindung mit Oszillographen sind aber Integrier- und Siebglieder nicht zu umgehen. Auch bei der Verwendung von Wattmetern als Anzeigegeräte ist die Einstellung eines Spannungsbruchteiles durch Widerstände unvorteilhaft und gibt zu erheblichen Empfindlichkeitseinbußen Anlaß. Derartige Empfindlichkeitseinbußen können die Anwendung des bekannten Verfahrens vollständig verbieten, sobald im Interesse erhöhter Betriebstüchtigkeit auf einen Verstärker verzichtet werden muß. Bei den neuzeitlichen elektrodynamischen Auswuchtmaschinen werden in dieser Absicht Wattmeter als Anzeigegeräte verwendet, denen die Spannungen der Schwingungsaufnehmer unmittelbar zugeführt werden. Wegen des geringen eigenen Widerstandes von nur wenigen Ohm eines solchen Anzeigeinstrumentes fällt jeder zusätzliche Widerstand erheblich ins Gewicht.
  • Die Verwendung einstellbarer Widerstände im Tauchspulensfromkreis hat aber noch einen weiteren Nachteil. Da die auftretenden Ströme in der Größenordnung von einigen Mikroampere liegen, können am Schleifkontakt des Regelwiderstandes sehr leicht Kontaktstörungen auftreten, die die Betriebssicherheit der Meßanlage herabsetzen und zu Fehlmessungen Anlaß geben. Gerade bei den zur Verfügung stehenden kleinen Spannungen der Tauchspule ist es sehr schwierig, einwandfrei arbeitende Schleifkontakte zu schaffen.
  • Ein Verfahren, bei dem die Stromkreise nicht durch Kontakte unterbrochen werden, bietet daher große Vorteile. Es wird durch die Erfindung verwirklicht. Sie bezieht sich auf ein Verfahren zum Auswuchten von Umlaufkörpern in zwei Schwinglagern, mit dem die von zwei elektrischen Spannungsgebern erzeugten, die Schwingungsausschläge in zwei Ebenen, insbesondere an den Lagern, abbildenden Wechselspannungen in einem Meßkreis durch Anderung der von dem einen Spannung geber an den Meßkreis abgegebenen Wechselspannung kompensiert werden. Die vektorielle Addition entsprechend den eingangs angegebenen Gleichungen geschieht nun nicht dadurch, daß von den abgegebenen Spannungen Bruchteile mit Hilfe von Widerständen abgegriffen werden, sondern daß die die mechanischen Schwingungen in Wechselspannung überführenden elektrischen Geräte (die elektrischen Schwingungsaufnehmer) in ihrer Empfindlichkeit einstellbar sind. Das Kennzeichen der Erfindung besteht demnach darin, daß die Meßspannung durch Änderung der Empfindlichkeit des Spannungsgebers, d. h. durch Anderung der von ihm bei einer vorgegebenen, in ihn eingeleiteten Stellgröße erzeugten Spannung eingestellt wird.
  • Die Empfindlichkeit entspricht von vornherein jeweils den Koeffizienten der Gleichungen. Bei Verwendung von Tauchspulenelektromagneten als Spannungsgeber wird die Erregerstromstärke des einen Tauchspulenelektromagneten geändert. Dieses vereinfachte Verfahren setzt allerdings voraus, daß die Koeffizienten in den angeführten Gleichungen mit genügender Genauigkeit als reelle Zahlen angesehen werden können. Bei hinreichender Entfernung von der Resonanz und kleiner Dämpfung trifft dies praktisch immer zu.
  • Durch die Erfindung wird noch ein zweiter Weg zur Lösung derselben Aufgabe vorgeschlagen, der bei Einrichtungen zum Auswuchten von umlaufenden Körpern in zwei Schwinglagern und mit zwei die Schwingungsausschläge in zwei Ebenen, insbesondere an den Lagern abbildenden, in Reihe mit einem Meßinstrument und einem Phasenschieber geschalteten Spannungsgebern, deren einer eine einstellbare Spannung an den Meßkreis zu geben vermag, beschritten werden kann. Diese Lösung besteht darin, daß durch eine Einstellvorrichtung für das Verhältnis der Schwingungsamplitude am Umlaufkörper und der in den Spannungsgeber eingeleiteten Stellgröße z. B. eine einstellbare Hebelübersetzung zwischen dem Umlaufkörper und dem Spannungsgeber vorgesehen ist.
  • Ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Meßanordnung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.
  • Der Wuchtkörper I ist in den beiden Lagern 2 L und 2 R gelagert und wird oberhalb der Eigenschwingungszahl der Maschine, d. h. im überkritischen Lauf, angetrieben. Die Schwingungsausschläge der beiden Lager werden Schwingungsaufnehmern 3 L und 3 R zugeführt. Die Schwingungsaufnehmer bestehen in diesem Fall beispielsweise aus fremderregten elektrodynamischen Aufnahmegeräten. Das Anzeigeinstrument 4 liegt im Stromkreis in Reihe mit den Tauchspulen der beiden Aufnahmegeräte. Die Elektromagneten der Schwingungsaufnehmer werden mit Gleichstrom gespeist.
  • Mit dem Umschalter 5 können die Elektromagneten wechselweise an vorbereitete Spannungsregulierungssysteme ,6L oder 6R gelegt werden, je nachdem ob die Unwucht in der linken oder in der rechten Ausgleichsebene gemessen werden soll. Der erforderliche Gleichstrom wird von der Batterie 7 geliefert. Das Arbeiten an den mit derartigen Meßanordnungen versehenen Maschinen geht in der Weise vor sich, daß die Erregerstromstärken gemäß den Koeffizienten der oben angeführten Gleichungen mit Hilfe der Spannungsteilersysteme eingestellt werden. Das bedeutet allerdings nicht, daß jeweils die Gleichungen ausgewertet werden und die Einstellung dementsprechend vorzunehmen ist, was in Sonderfällen geschehen kann. Diese Einstellung läßt sich ähnlich wie bei den eingangs geschilderten bekannten Einrichtungen versuchsmäßig ermitteln. Bei Verwendung eines mit einer künstlichen Unwucht in nur einer Ebene behafteten Körpers wird die Erregerstromstärke so lange verstellt, bis das Meßgerät auf Null zeigt; bei dieser Einstellung ist dann der Anschlag des Gerätes bei gleichartigen Körpern der Unwucht in einer zweiten Ausgleichsebene proportional.
  • Das Verhältnis der abgegebenen Spannung des Schwingungsaufnehmers zum mechanischen Schwingungsausschlag an den Lagerstellen läßt sich auch mechanisch einstellen, und zwar beispielsweise durch Einschaltung eines Zwischen hebels mit veränderlicher Übersetzung zwischen schwingendem Lager und elektrischem Schwingungsaufnehmer. Beispielsweise kann durch Verschiebung des Schwingungsaufnehmers längs diesem Zwischenhebel der Anteil des von der Lagerstelle her wirkenden mechanischen Schwingungsausschlages auf den Schwingungsaufnehmer und damit die Empfindlichkeit ebenso wie bei dem erstbeschriebenen Ausführungsbeispiel beliebig eingestellt werden.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zum Auswuchten von Umlaufkörpern in zwei Schwinglagern, mit dem die von zwei elektrischen Spannungsgebern erzeugten, die Schwingungsausschläge in zwei Ebenen, insbesondere an den Lagern abbildenden Wechselspannungen in einem Meßkreis durch Änderung der von dem einen Spannungsgeber an den Meßkreis abgegebenen Wechselspannung kompensiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßspannung durch Änderung der Empfindlichkeit des Spannungsgebers, d. h. durch Anderung der von ihm bei einer vorgegebenen, in ihn eingeleiteten Stellgröße erzeugten Spannung, eingestellt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch I in Anwendung auf eine Auswuchteinrichtung mit Tauchspulenelektromagneten als Spannungsgebern, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregungsstromstärke des einen Tauchspulenelektromagneten geändert wird.
  3. 3. Einrichtung zum Auswuchten von umlaufenden Körpern in zwei Schwinglagern und mit zwei die Schwingungsausschläge in zwei Ebenen, insbesondere an den Lagern abbildenden, in Reihe mit einem Meßinstrument und einem Phasenschieber geschalteten Spannungsgebern, deren einer eine einstellbare Spannung an den Meßkreis zu geben vermag, gekennzeichnet durch eine Einstellvorrichtung für das Verhältnis der Schwingungsamplitude am Umlaufkörper und der in den Spannungsgeber eingeleiteten Stellgröße, z. B. eine einstellbare Hebelübersetzung zwischen dem Umlaufkörper und dem Spannungsgeber.
    In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 I65 024, 2 289 074; B 1 a e s s, »Uber den Massenausgleich rasch umlaufender Körper«, ZAMM, Bd. 6, I926, S. 429 bis 448.
DESCH781D 1944-04-04 1944-04-04 Verfahren und Einrichtung zum Auswuchten von Umlaufkoerpern Expired DE950334C (de)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2165024A (en) * 1935-10-23 1939-07-04 Westinghouse Electric & Mfg Co Indicating balancing machine
US2289074A (en) * 1937-05-12 1942-07-07 Westinghouse Electric & Mfg Co Balancing machine

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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