Способ контроля дисбаланса ротора электродвигателя Советский патент 1983 года по МПК H02K15/16 G01R31/34 

Изобретение относится к электрическим машинам, преимущественно авиационным, и может быть использовано при контроле дисбаланса собранных электродвигателей в процессе производства и эксплуатации. Известны способы измерения дисбаланса, основанные на использовании датчика неуравновешенности, преобразующего механические колебания ротора 9 электрический сигнал 1. Наиболее близким к предлагаемому по Технической сущности является спо соб контроля дисбаланса ротора элект ролвигателя, установленного на шарикоподшипниках, основанный на непрерьшном изменении частоты вращения ро Гора U и процессе ее плавного увели .чения, фиксации значения частоты вра щения, при котором центробежная сила дисбаланса равна весу ротора, и на оценке величины дисбаланса из условия равенства этих сил. Cnqpo6 заключается в следующем: постепенно увеличивая скорость враще ния электрической машины, наблюдают возникновение эксцентриситета, напри мер из-за смещения оси вращения за счет радиального зазора в подшипниках, смещение измеряется с помощью датчика, закрепленного вблизи поверх ности ротора, при равенстве центробежной силы и беса ротора происходит выбор радиального зазора в подшипниках, что фиксируется датчиком; это позволяет определять дисбаланс ротора машины 2. Недостатком известного способа яв ляется необходимость установки на электрическую мгиаину датчика для фик сации Момента выбора зазора в подшип никах вращающегося ротора, когда нас тупаёт равенство центробежной силы от дисбаланса и веса ротора, усложня ет реализацию способа. Цель изобретения - упрощение и расширение области применения. Поставленная цель достигается сог ласно Способу контроля дисбаланса ро тора электродвигателя, установленного на шарикоподшипниках, основанному На непрерывном измерении частоты вра щения ротора U в процессе ее плавно го увеличения, фиксации значения час тоты вращения, при котором центробеж ная сила от дисбаланса ротора равна весу ротора, и на оценке величины дисбаланса из условия равенства этих сил, измеряют ток двигателя, вьвделяют :из него составляющую с частотой эраедения шариков Djj-clcosoi 2Вл где Z - число шариков подшипника D - Диаметр подшипника по центре тел качения; d - диаметр шариков; pt- - угол контакта, а фиксацию искомой частоты вращения ротора производят в момент скачкообразного уменьшения амплитуды составляющей тока с частотой ш. На фиг. 1 приведено схематичное изображение зазора в подшипнике элект рической машины горизонтального исполнения; на фиг. 2 - структурная схема устройства для реализации способа. При вращении ротора электрической машины с угловой частотой U) под действием силы R, являющейся результирующей сил веса ротора Р и центробежной F, от его неуравновешенности происходит движение ротора па траектории, зависящей от соотношениямежду этими силами. Центробежная сила F, создаваемая неуравновешенной массой т, расположенной на расстоянии г от оси вращения, определяется по формуле ре mruJ 2. , При частоте вращения ротора, когда центробежная сила F меньше силы юеса ротора Р, ротор совершает кача-тельное движение, перекатываясь по нижним шарикам подшипников. Амплитуда колебательного движения ротора зависит от зазоров в подшипнике,а часто та равна частоте прокатывания ротора по шарикам ш, Колебания ротора модулируют магнитный поток в электрической машине, что приводит к наведению ЭДС данной частоты, а следовательно, обуславливает присутствие в спектре пульсаций тока электродвигателя составляющей, соответствующей частоты. в случае, когда центробежная сила становится больше сиЛы веса ротора, ротор совершает обкатьшание всех шариков в подшипнике. Теперь частота колебаний ротора, обусловленная его прокатьшанием по шарикам, определяется по формуле и +61005 С(. - 2Во Таким образом, при плавном увеличении частоты вращения электродвигателя в момент равенства, центробежной силы и силы веса ротора происходит смена режимов движения ротора в подшипнике, а в связи с этим в спектре пульсаций тока электродвигателя вместо одной составляющей и1д, появляется другая j, что можно определить по резкому уменьшению амплитуды спектральной составляющей с шариковой частотой (частотой прокатывания по шарикам в режиме качания ротора). Это дает возможность косвенным путем контролировать дисбаланс ротора электродвигателя без использования специального датчика, что упрощает процесс контроля и расширяет область -применения, поскольку для некоторьсс машин, глаеным образом авиационныхг невозмойно установить этот датчик. Из условия равенства вышеупомянутых сил величина дисбаланса определяется по формуле imr--.( i Где Wp - частота вращения ротора, ; при которой наступает равенство сил. центробежной и веса ,ротора. Устройство для реализации способа содержит датчик 1 пульсащ, режектор ный фильтр 2, два избирательных автоматически перестраиваемых фильтра 3 и 4, частотомер 5 и регистратор 6. Датчиком 1 пульсаций является сам электродвигатель, а точнее его обмотка, например якорная. Режекторный фильтр 2 пред 1азначен для подавления основной гармоники питающего напряжения двигателей переменного тока, а для электродвигателей постоянного то. не нужен. Избирательные автоматически перестраиваемые фильтры 3 и 4 служат для вьиеления из спектра пульсаций тока электродвигателя соответственно составляющих с частотой .кратной частоте вращения., ротора tu и Вр-сЗсозо с.частотой ш2К, где к тематическая перестройка фильтров может быть осуществлена с помсадью,напри фазовой автоподстройкой частоты. Частотомер 5 служит для измерения час TOTbj обратной составляквдей и выдачи информации на регистратор б,который ;одновременно регистрирует информацию о ча стоте спектральной составляющей кратной частоте вращения ротора и об айплйтуде составляющей с частотой врайения шариков.Зто дает возможность onpesejraTb Частоту вращения ротора в мсмент рЪзкого у1леньшения амплитуды составляющей с шариковой частотой,

ъ т.е. в момент равенства сил центробежной и веса ротора. Способ осуществляют следующим образом. Непрерывно выделяют из спектра пулвсаций тока электроявигателя составляющую, кратную частоте . вращения ротора со и составляющую с частотой вращения шариков tuy, в процессе плавного увеличения частоты вращения электродвигателя иэмевряют частоту составЛякяцей, кратной частоте вращения ротора, одновременно регистрируют информацию о частоте спектральной составляющей, кратной частоте вращения ротора и об амплитуде составляющей с частотой вращения шариков, фиксируют значение частоты спектральной составлякщей, кратной частоте вращения ротора, в момент резкого уменьшения амплитуды спектральной составляющей с частотой вращения шариков, определяют величину дисбаланса по фор,муле, . .Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет онтролирбвать дисбаланс электродвигателя без применения специального датчика. Для реализации достаточно подключиться лишь к электрической цепи машины. Это позволяет контролировать дисбаланс электродвигателя без разборки : и препарирования, а при необходимосг ти и не снимая с места установки, н пример с &6рта самолета для гшиациойных электродвигателей. В связи с этим предлагаемый способ дает возможность упростить процесс контроля дисбалан- са,снизить -трудозатраты на его выпоЛнение,отсутствие-датчика позволяет i контролировать дисбаланс электродвигателей, на которие невозможно устано- : вить специальный датт1ик ввиду особейкостей их конструкции или отсутс гаияР Возможности разборки по ТУ в услови-i ях ЭJccплyaтaцIШ (например, для авиационных микродвигателей).

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ДИСБАЛАНСА РОТОРА ЭЛBKTPOJCЭИГATBЛЯ, установлен ,ного на шарикоподшипниках, основанный на HenpeiaiiBH H 4 измерении частоты вращения ротора UI в процессе ее плавного увеличения, фиксации значения частоты вращения, при котором центробежная сила от дисбаланса ротора равна весу ротора, и на оценке величины дисбаланса из условия равенства этих сил, отличающий с. я тем, что, с целью упрощения способа и рас-, ширения области его применения, измеряют ток двигателя, вьщеляют из него составляющую с частотой вращения шариков. 2),.-c3cosoi t i% 2w 2D« где 2 - число шариков подшипника; Djj - диаметр подшипника по центрам тел качения; а.- дигметр шариков; ot - угол контакта; a фиксацию частоты вращения ротора производят в момент скачкооб разного уменьшения амплитуды составляющей тока с частотой .

Хй/л/