Измерительное устройство к балансировочному станку Советский патент 1984 года по МПК G01M1/22 

ления соединен с вторым входом логического элемента 2 И-НЕ и управляющим входом второго аналогового ключа в обоих блоках из -epeния проекций.

ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО К БАЛАНСИРОВОЧНОМУ СТАНКУ, содержащее два входных блока, каждый из которых состоит из соединенных последовательно датчика дисбаланса, сумматора, второй вход которого соединен с выходом датчика дисбаланса другого входного блока, и усилителя, четыре синхронных детектора, попарно связанных с выходом одного из усилителей, генератор опорных сигналов, каждый выход которого связан с вторыми входами попарно соединенных синхронных детекторов, два блока измерения проекций, каждый из которых выполнен в виде регулируемого источника напряжения, двух сумматоров, первый вход каждого из которых подключен к выходу одного из синхронных детекторов, индикатора проекций дисбаланса средней плоскости коррекции, вход которого связан с соединенными между собой вторыми входами сумматоров, и двух индикаторов проекций крайних плоскостей коррекции, вход каждого из которых соединен с выходом одного из сумматоров, и блок управления, о т л и ч а ю ш. е е с я тем, что, с целью повышения точности и производительности балансировки, устройство снабжено злементо Г временной задержки, вход которого соединен с выходом блока управления, логическим злементом 2И, первый вход которого соединен с выходом элемента временной задержки, а выход - с входом блока управления, и логическим элементом 4 1ШИ-НЕ, выход которого соединен с вторым входом логического злемента 2И, каждый из регулируемых источников напряжения блоков измерения проекции выполнен в виде соединенных последовательно источника постоянного тока, аналогового ключа и согласующего усилителя, выход которого связан, с входом индикаторов проекций дисбаланса, интегратора и второго аналогового ключа, вход которого связан с входом интегратора, а выход - с выходами интегратора и первого аналогового ключа, и включенными в каждый из блоков измерения проекций двумя компараторами, вход каждого из которых соединен с выходом соответствующего сумматора, логическ1-м злементом 2 ИЛИ, каждый вход которого соединен с выходом одного из компараторов и с одним из входов логического элемента 4 StTIH-HE, и логическим элементом 2 И-НЕ, первый вход которого соедитшн с выходом логического элемента 2 ШИ. выход с управляющим входом первого аналогового ключа, а выход блока управ

Изобретение относится к балансировочной технике и может быть использовано в автоматических станках для балансировки коленчатых валов с тремя плоскостями коррекции. К числу таких коленчатых валов относятся и коленчатые валы с четырьмя противовесами, у которых два средних противовеса расположены близко один от другого, т.е. большинство коленчатых валов четырехцилиндровых рядных двигателей внутреннего сгорания.

Известно измерительное устройство к балансировочному станку, содержащее два измерительных канала, каждый из которых содержит последовательно соединенные датчик дисбаланса, сумматор, связанный с датчиком дисбаланса другого канала, и усилитель, блок раложения сигнала дисбаланса на проекции, выполненный в виде четырех синхронных детекторов, второй вход которого соединен с генератором опорного сигнала, блок измерения проекций, оединенный с выходом.блока разложеПИЯ вектора дисбаланса, два модулятора,, первые входы которых соединены с вторым и третьим выходами блока разложения вектора дисбаланса, а вторые входы - с генератором опорного сигнала, потенциометр настройки и второй сумматор, входы которого соединены с выходами модуляторов, выход подключен к входу потенциометра настройки, а выход последнего - к третьему входу первого сумматора другого измерительного канала. Устройство предназначено для измерения дисбаланса коленчатых валов с четырьмя плоскостями коррекции 13.

Недостатком устройства является то, что оно не обеспечивает требуемой точности измерения дисбаланса коленчатого вала с тремя плоскостями коррекции, так как, в случае двух рядом расположенных средних противовесов , выходной сигнал сумматоров каждого канала получается очень малым, что при большом уровне помех приводит к ошибкам при измерении и, как следствие, к ошибкам при балансировке коленчатых валов с тремя плоскостями коррекции.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является измерительное устройство к балансировочному станку, содержащее два входных блока, каждый из которых состоит из соединенных последовательно датчика дисбаланса, сумматора, втрой вход которого соединен с выходом датчика дисбаланса другого входного блока, и усилителя, четыре синхронных детектора, попарно связанных с выходом одного из усилителей, генератор опорных сигналов, выходы которого связаны каждый с вторыми входами попарно соединенных синхронных детекторов, два блока измерения проекций, каждый из которых выполнен в виде регулируемого источника напряжения, двух сумматоров, первый вход каждого из которых подключен к выходу одного из синхронных детекторов, индикатора проекций дисбаланса средней плоскости коррекции, вход которого связан с соединенньми между собой вторыми входами сумматоров к двух индикаторов проекций крайних плоскостей коррекции, вход каяодого из которых соединен с выходом одного из сумматоров и блок управления. Устройство обеспечивает измерение дисбаланса коленчатых валов с тремя плоскостями коррекции С 2 3.

Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает требуемой точности и производительности балансировки, так как процесс измерения не автоматизирован и производится с помощью оператора. Помимо ошибок, возможных со стороны оператора в процессе измерения, устройство нельзя применить на автоматическом балансировочном оборудовании. 3 Целью изобретения является повышение точности и производительности балансировки. Поставленная цель достигается тем, что измерительное устройство к балансировочному станку, содержащее два входных блока, каждьвЧ из которых состоит из.соединенных последовательно датчика дисбаланса, сумматора, второй вход которого соединен с выходом датчика дисбаланса другого входного блока, и усилителя, четыре синхронных детектора, попарно связанных с выходом одного из уси лителей, генератор опорных сигналов каждый выход которого связан с вторыми входами попарно соединенных синхронных детекторов, два блока измерения проекций, каждый из которых выполнен в виде регулируемого источника напряжения, двух сумматоров, первый вход каждого из которых подключен к выходу одного из синхрон ных детекторов, индикатора проекций дисбаланса средней плоскости коррекции, вход которого связан с соединенными между собой вторыми входами сумматоров, и двух индикаторов проек ций крайних плоскостей коррекции, вход каждого из которых соединен с выходом одного из сумматоров, и блок управления, снабжено элементом временной задержки, вход Которого соединен с выходом блока управления, ло гическим элементом 2И, первый вход которого соединен с выходом элемента временной задержки, а выход - с входом блока управления, и логическим элементом 4 ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с вторым входом логического элемента 2И, каждый из регулируемых источников напряжения блоков измерения проекции выполнен в виде соединенных последовательно источника постоянного тока, аналогового ключа и согласующего усилителя, выход кото рого связан с входом индикаторов проекций дисбаланса, интегратора и второго аналогового ключа., вход кото рого связан с входом интегратора, а выход - с выходами интегратора и пер вого аналогового ключа, и включенным в каждый из блоков измерения проекци двумя компараторами, вход каждого и которых соединен с выходом соответст вующего сумматора, логическим элеме том 2 ИЛИ, каждый вход которого соед нен с выходом одного из компараторо 104 и с oAHtTM из входов логического ;э.г1емента 4 И.ПИ-НЕ, и логическим элементом 2 II-HE, первый вход которого соединен с выходом логического элемента 2 ИЛИ, выход - с управляющим входом первого аналогового ключа, а выход блока управления соединен с вторым вхолом florniecKoro элемента 2 И-НЕ, и управляющим входом второго аналогового ключа в обоих блоках измерения проекций. На чертеже изображена фунциональная схема измерительного устройства к балансировочному станку. Балансируемый коленчатый вал 1 с тремя противовесами, на которых через X и У обозначены оси коррекции-, устанавливается на опоры балансировочного станка (не показан). Через оси коррекции проведены две перпендикулярные осевые плоскости коррекции. Устройство содержит два входных блока 2 и 3, каждый из которых состоит из соединенных последовательно датчика 4 (5) дисбаланса, сумматора 6 (7), второй вход которого соединен с выходом датчика 5 (4) дисбаланса другого блока 3 (2), н усилителя 8 (9), четыре синхронных детектора 10 - 13, попарно (10 и 12, 11 и 13) связанных с выходом одного из усилителей 8 или 9, генератор 14 опорных сигналов, каждый выход которого связан с вторыми входами попарно соединенных синхронных детекторов 10 и 12, 11 и 13, два блока 15 и 16 измерения проекций, отнесенных к определенной осевой плоскости коррекции X и У, каждый из которых выполнен в виде регулируемого источника 17 (18) напряжений, который содержит соединенные последовательно источник 19 (20) постоянного тока, аналоговый ключ 21 (22) и согласующий усилитель 23 (24), а также интегратор 25 (26) и второй аналоговый ключ 27 (28), вход которого связан с выходом интегратора 25 (26) , а выход- с входами интегратора „25 (26) и первого аналогового ключа 21 (22), двух сумматоров 29 (30) и 31 (32), вход первого из которых соединен с выходом синхронного детектора 10 (12), а вход второго - с выходом синхронного детектора 11 (13), индикатора 33 (34) крайней плоскости коррекции, вход которого соединен с выходом сумматора 29 (30), индикатора 35 (36) порекций средней плоскости коррекции, 51 нход которого соединен с вторыми входами сумматоров 29 (30) и 31 (32) н с выходом согласующего усилителя 23 (24), второго индикатора 37 (38) проекций краСшей плоскости кор-рскции, вход которого соединен с выходом сумматора 31 (32) , двух компараторов 39 (40) и 41 (42)5 каждый из которых подключен к выходу сумматоров 29 (30) и 31 (32) соответственно, логического элемента 2 ИЛИ 43 (44), каждый из входов которого соединен с выходом одного из компараторов 39 (40) и 41 (42), и логического элемента 2 И-НЕ 45 (46), пер вый вход которого соединен с выходом логического элемента 2 ИЛИ 43 (44), 3 выход - с вторым входом первого аналогового ключа 21 (22). Устройство содержит также блок 47 управления и элемент 48 временной задержки, вход которого соединен с выходом бло ка 47 управления, с соединенными между собой вторыми входами логических элеменюв 2 И-НЕ 45 и 46, и вторыми входами аналоговых ключей 27 и 28, логический элемент 2И 49, вход которого соединен с выходом элемента 48 временной задержки, а выход - с входом блока 47 управления и логический элемент 4 ИЛИ-НЕ 50, ка дый из входов которого соединен с выходом одного из компараторов 39 42, а выход - с вторым входом логического элемента 2И 49. Устройство работает .следующим образом. Колебания опор станка, пропорциональные дисбалансу коленчатого вала в плоскости опоры, воспринимаются и гфеобразовываются в электрический сигнал датчиком 4 (5)дисбаланса, связанным с опорой балансировочного станка, С помощью сумматоров 6 и 7 производится разделение плоскостей коррекции, совпадающих с кра11ними противовесами. Выходной сигнал сумматора 6 (7) усиливается и фильтрует ся от помех усилителем 8 (9) и раскладывается на проекции в прямоуголь ной системе координат с помощью синхронных детекторов 10 (11) и 12 (13) на управляющие входы которых приходят сдвинутые на 90 одно относитель на другого выходные напряжения генератора 14 опорных сигналов. Выходные напряжения синхронных детекторов 10 13, пропорциональные проекциям дис0б шаиса в крайних плоскостях коррекции, измеряются и запоминаются индикаторами 33 и 37 проекций для осевой плоскости X и индикаторами 34 и 38 проекций для осевой плоскости У. Каждый из индикаторов 33 - 38 представляет собой аналоговоё запоминающее устройство со стрелочным прибором на выходе. Если в процессе измерения проекций дисбаланса в плоскостях коррекции коленчатого вала, совпадающих с плоскостями крайних противовесов, получаются только положительные знаки проекций (направление обозначено знаком + на осевых плоскостях коррекции), т.е. дисбаланс может быть скорректирован в крайних противовесах, то задача балансировки в этом случае сводится к балансировке коленчатого вала с двумя плоскостями,коррекции, и коррекция дисбаланса такого коленчатого вала производится по результатам измерения, запоминаемых индикаторами 33, 37, 34 и 38. Отрицательные проекции, совпадающие с направлением среднего противовеса коленчатого вала, требуют пересчета сигналов, пропорциональных проекциям дисбаланса в крайних плоскостях коррекции, так как скорректировать отрицательную проекцию дисбаланса в крайней плоскости невозможно из-за отсутствия материала. В случае получения на одном из индикаторов проекций, относящихся к общей осевой плоскости коррекции, капример X, отрицательного значения проекций дисбаланса, что соответствует, например, отрицательной полярности напряжения на выходе синхронного детектора 10 и 11, срабатывает один из компараторов 39 или 41, порог срабатывания которых равен отрицательному напряжению, определяемому остаточным дисбалансом балансируемого коленчатого вала, и настраивается при наладке станка. При срабатывании одного из компараторов 39 или 41 на одном из входов логического элемента 2 ИЛИ 43 появляется высокий уровень напряжения, который с выхода логического элемента 2 ИЛИ 43 поступает на первый вход логического элемента 2 И-НЕ 45. На второй вход этого элемента поступает высок1да уровень с выхода блока 47 управления, который формирует команду на начало измерения. По команде 1П с выхода блока А 7 управления закрывается аналоговый ключ 27, которы шунтирует выход интегратора 25. Одно временно, при наличии двух высоких уровней на входе логического элемента 2 И-НЕ 45, на его выходе появляет ся низкий уровень напряжения, которы поступает на управляющий вход аналог вого ключа 21, открывает его, и исто ник 19 постоянного тока оказывается подключенным к интегратору 25. Известно, что если ток заряда интегратора 25 постоянен во времени, то напряжение на его выходе возраста ет по линейному закону, а время его нарастания - пропорционально постоян ной времени цепи заряда. Таким образом, при подключении интегратора 25 к источнику 19 постоянного тока, напряжение на входе согласующего уси лителя 23 возрастает от нуля (интегр тор до этого был зашунтирован) по линейному закону. На вторые входы сумматоров 29 и 31 поступает положительное напряжение, значение которо го нарастает во времени. В результате появления положитель ного по знаку напряжения на вторых входах сумматоров 29 и 31 показания индикаторов 33 и 37 проекций начинают изменяться. Отрицательная проекция начинает уменьшаться по абсолютной величине, а положительная - возрастать (рассматривается случай, ког да по результатам измерения в крайних плоскостях коррекции в осевой плоскости X получаются разнополярные проекции). Одновременно появляются показания на индикаторе 35 проекций средней плоскости коррекции. В тот момент, когда уровень сигнала отрицательной проекции становится меньше по абсолютной величине порога сра батывания компаратора, на вьгходе последнего появляется низкий уровень напряжения (логический О), а на выходе логического элемента 2 ИНЕ 45 - высокий уровень (логическая 1), который закрывает -аналоговый ОЯKJIK14 2. Источник 19 постоянно ,, гока оказывается отключенным пт интегратора 25, II нарастание напряжения положительной полярности на вторых входах сумматоров 29 и 31 прекращается. В :зтот момент времени индикатор, который ранее показывал )кительную проекцию, покажет сумму аГ)солютных значений положительно и отрицательной проекций, а индикатор 35 средней плоскости коррекции - удвоенное значение отргщательной проекции, что соответствует пересчету дисбаланса в крайн1гх плоскостях коррекции на дисбаланс крайняя - средняя плоскости коррекции. При отсутствии отрицательных значений па индикаторах 33, 34, 37 и 38 на выходе логического элемента 4 ИЛИ-НЕ 50 появляется высокий уровень, который поступает на вход логического элемента 2И 49. По истечении выдержки времени, определяемой элементом 48 врег.;зкной задержки и необходимой для измерения параметров дисба-панса, на второй вход логического элемента 2 И 49 поступает также высокий уровень, и с выхода логического элемента 2И 49 на вход блока 47 управления поступает команда об окончании измерения параметров дисбаланса коленчатого вала. Одновременно снимается команда с выхода блока 47 управления, аналоговые ключи 27 и 28 открываются, разряжая интеграторы 25 (26), а входы всех интеграторов 33 38 проекций отключаются (эти связи на схеме не показаны), сохраняя показания до следующего цикла балансировки. Таким образом, полностью автоматизирован процесс измерения дисбаланса коленчатых валов с тремя плоскостями коррекции и процесс пересчета дисбаланса на нужные плоскости коррекции. Это позволит повысить точность и производительность балансировки коленчатых валов с тремя плоскостями коррекции.