Измерительное устройство станка для балансировки коленчатых валов Советский патент 1992 года по МПК G01M1/22 

Изобретение относится к балансировочной технике и может быть использовано в автоматических специальных станках для балансировки коленчатых валов с шестью плоскостями коррекции. К числу таких коленчатых валов относятся коленчатые валы шестицилиндровых рядных двигателей внутреннего сгорания, например, дизельного двигателя к автомобилю ГАЗ-542, шатунные шейки и противовесы у которых развернуты под углом 120°.

Известно 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 ПЛОСКОС.ТИ 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,

Устройство обеспечивает измерение параметров дисбаланса коленчатых валов с тремя плоскостями коррекции.

Недостатком известного устройства является то. что оно не обеспечивает требуемой точности измерения параметров дисбаланса коленчатого вала с шестью плоскостями коррекции.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является измерительное устройство к балансировочному станку, содержащее два входных блока, каждый из которых выполнен в виде соединенных последовательно датчика дисбаланса, сумматора, .второй вход которого соединен с выходом датчика дисбаланса другого входного блока, и усилителя, генератор опорных сигналов, четыре синхронных детектора, первые входы которых соединены попарно с выходом усилителя, а вторые входы - с одним из выходов генератора опорных сигналов, два блока измерения проекций, отнесенных к определенной

осевой плоскости коррекции X и Y, каждый из которых выполнен в виде регулируемого источника напряжения, первого и второго сумматоров, входы которых соединены с выходами соответствующих синхронных детекторов, первого и второго индикаторов проекций, входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго сумматоров, третьего индикатора проекций,

0 вход которого связан с выходом регулируемого источника напряжения и с вторыми входами первого и второго сумматоров, двух компараторов, вход каждого из которых соединен с выходом одного из сумматоров, логического элемента 2ИЛИ, два входа которого соединёны соответственно с выходом первого и второго сумматоров, и логического элемента 2И-НЕ, первый вход которого соединен с выходом логического

0 элемента 2ИЛИ, а выход - с входом регулируемого источника напряжения, блок управления, элемент временной задержки, вход которого соединен с выходом блока управления, с вторыми входами обоих логических

5 элементов 2И-НЕ и с вторыми входами обоих регулируемых источников напряжения, логический элемент 2И, первый вход которого соединен с выходом элемента временной задержки, а выход - с входом блока

0 управления, и логический элемент 4ИЛ1/1НЕ, каждый из входов которого соединен соответственно с выходом одного из компараторов, а выход - с вторым входом логического элемента 2И. Устройство

5 обеспечивает в автоматическом режиме совместно с элементами станка(подвесная система, привод вращения коленчатого вала) измерение в прямоугольной системе координат параметров дисбаланса коленчатых

0 валов с тремя плоскостями коррекции.

Недостаток известного устройства заключается в том, что оно не обеспечивает требуемой точности измерения параметров дисбаланса коленчатых валов с шестью плоскостями коррекции, так.как противовесы на таких коленчатых валах обычно сдвинуты под углом 120° и расположены в разных плоскостях по оси вала. В этом случае трех плоскостей измерения с системой коорди0 натЭО явно недостаточно для определения с требуемой точностью проекций дисбаланса в каждом из шести противовесов.

Целью изобретения является повышение точности измерения параметров дисбаланса коленчатых валов.

Поставленная цель достигается тем, что измерительное устройство станка для балансировки коленчатых валов, содержащее два входных блока, каждый из которых состоит из соединенных последовательно датчика дисбаланса, сумматора, второй вход которого соединен с выходом датчика дисбаланса другого в одного блока, и усилителя, генератор опорных сигналов, четыре синхронных детектора, первые входы крторых попарно соединены между собой и с выходом одного из усилителей, а вторые входы - с одним из выходов генератора опорных сигналов, третий сумматор, первый вход которого соединен с выходом первого синхронного детектора, четвертый сумматор, второй вход которого соединен С вторым входом третьего сумматора, пятый и шестой сумматоры, вторые входы которых соединены между собой, а первый вход шестого сумматора соединен с выходом четвертого синхронного детектора, первый, второй, третий и четвертый индикаторы проекций, вход каждого из которых соединен с выходом соответственно третьего, четвертого, пятого и шестого сумматоров, четыре компаратора, вход каждого из которых соединен с входом одного из индикаторов проекций, регулируемый источник напряжения, пятый индикатор проекций, вход которого соединен с выходом регулируемого источника напряжения, логический элемент 2И-НЕ, выход которого соединен с первым входом регулируемого источника напряжения, логический элемент 4ИЛИ-НЕ, каждый из входов которого соединен с выходом одного из компараторов, логический элемент 2И, первый вход которого соединен с выходом логического элемента 4ИЛИ-НЕ, элемент временной задержки, выход которого соединен с вторым входом логического элемента 2И, и блок управления, вход которого соединен с выходом логического элемента 2И, а выход - с входом элемента временной задержки, с вторым входом регулируемого источника напряжения и с вторым входом логического элемента 2И-НЕ, снабжено седьмым сумматором, выход которого соединен с первым входом четвертого сумматора, второй вход которого соединен с выходом регулируемого источника напряжения и с вторым входом пятого сумматора, восьмым сумматором, выход которого соединен с первым входом пятого сумматора, первым аттенюатором, вход которого соединен с выходом второго синхронного детектора и с первым входом седьмого сумматора, а выход - с вторым входом восьмого сумматора, вторым аттенюатором, вход которого соединен с выходом третьего синхронного детектора и с первым входом восьмого сумматора, а выход - с вторым входом седьмого сумматора, и логическим элементом 4ИЛИ, каждый из входов которого соединен с выходом одного

из компараторов, а выход - с первым уходом логического элемента 2И-НЕ.

На фиг, 1 представлена функциональная схема измерительного устройства станка для балансировки коленчатых валов; на фиг, 2 - функциональная схема регулируемого источника напряжения; на фиг. 3 - векторная диаграмма.

Балансируемый коленчатый вал 1 с шестью противовесами, на которых через X, Y и 1обозначены оси коррекции, устанавливается на опоры балансировочного станка (элементы станка, не вошедшие в состав измерительного устройства, не показаны).

5 Через оси коррекции, расположенные по одной в каждом из противовесов и под углом , проведены осевые плоскости коррекции. Измерительное устройство станка для балансировки коленчатых валов содержит два входных блока 2 и 3, каждый которых состоит из соединенных последовательно датчика 4(5) дисбаланса, сумматора 6(7), второй вход которого соединен с выходом датчика 5(4) дисбаланса другого

5 входного блока 3(2), и усилителя 8(9), генератор 10 опорных сигналов, четыре синхронных детектора 11-14;первые входы которых соединены попарно (11 и 12, 13 и 14) между собой и с вь1ходом одного из усилителей 8

0 или 9, а вторые входы - с одним из выходов генератора 10 опорных сигналов, третий сумматор.15, первый вход которого соединен с выходом первого синхронного детектора 11, четв,ертый, пятый и шестой

5 сумматоры 16-18, первый вход последнего из которых соединен с выходом четвертого синхронного детектора 14, седьмой, сумматор 19, первый вход которого соединен с выходом второго синхронного детектора 12,

0 а выход - с первым входом четвертого сумматора 16, восьмой сумматор 20, первый вход которого соединен с выходом третьего сумматора 13, а выход - с первымвходом пятого сумматора 17, первый аттенюатор

5 21, вход которого соединен с выходом второго синхронного детектора 12, а выход - с вторым входом восьмого сумматора 20, второй аттенюатор 22, первый вход которого соединен с выходом третьего синхронного

0 детектора 13, а выход - с вторым входом седь(иого сумматора 19, регулируемый источник 23:напряжения, выход которого сое.динен с соединенными между собой

5 вторыми входами сумматоров 15-18, первый, второй, третий и четвертый индикаторы 24-27 проекций, вход ка ждого из которых соединен с выходом соответственно третьего, четвертого, пятого и шестого сумматоров 15-18, пятый индикатор 28 проекций, вход которого соединен с выходом

регулируемого источника 23 напряжения, четыре компаратора 29-32, вход каждого из которых соединен с входом одного из индикаторов проекций 24-27, логический элемент 2И-НЕ 33, выход которого соединен с первым входом регулируемого источника 23 напряжения, логический элемент 4ИЛИ 34, каждый из входов которого соединен с выХОД01У1 одного из компараторов 29-32, а выход - с первым входом логического элемента 2И-НЕ 33, логический элемент 4ИЛИ-НЕ 35, каждый из входов которого соединен с выходом одного из компараторов 29-32, логический элемент 2И 36, первый вход которого соединен с вторым входом логического элемента 4ИЛИНЕ 35, элемент 37 временной задержки, выход которого соединен с вторым входом логического элемента 2И 36, и блок 38 управления, вход которого соединен с выходом логического элемента 21/1 36, а выход с входом элемента 37 временной задержки, и с вторыми входами логического элемента 2И-НЕ 33 и регулируемого источника 23 напряжения. Регулируемый источник 23 напряжения (фиг. 2) содержит соединенные последовательно источник 39 постоянного тока, аналоговый ключ 40, второй вход которого является первым входом регулируемого исто.чника 23 напряжения, и согласующий усилитель 41, выход которого является выходом регулируемого источника 23 напряжения, а также интегратор 42 и второй аналоговый ключ 43, первый вход которого связан с входом интегратора 42, а второй вход является вторым входом регулируемого источника 23 напряжения, а выход связан с выходами интегратора 42 и первого аналогового ключа 40.

Устройство работает следующим образом.

Колебания опор станка , пропорциональные дисбалансу коленчатого вала 1 в плоскости опоры, воспринимаются и преобразуются в электрический сигнал датчиком 4(5) дисбаланса, связанным с опорой. С помощью сумматоров 6 и 7 производится разделение плоскостей коррекции, совпадающих с крайними противовесами. Выходной сигнал сумматора 6(7) усиливается и фильтруется от помех усилителем 8(9) и раскладывается на проекции в косоугольной (120°) системе координат с помощью синхронных детекторов 11(13) и 12(14), на управляющие входы которых приходят сдвинутые на 60° одно относительно другого выходные напряжения генератора 10 опорных сигналов. Дисбаланс коленчатого вала 1 в левой плоскости коррекции раскладывается на направления (проекции) X и YI,

а дисбаланс в правой плоскости - на направлениях Х2 и Y2. Каждой из указанных проекций соответствует свой противовес коленчатого вала 1, только fe котором можно

корректировать (а значит и измерять) соответствующую проекцию. Это обусловлено конструктивными особенностями коленчатого вала 1, На выходе синхронного детектора 11 получим постоянное напряжение,

пропорциональное проекции дисбаланса на XI, а на выходе синхронного детектора 14 пропорциональное Х2. На выходе синхронного детектора 12 получим постоянное напряжение, пропорциональное проекции

дисбаланса на направление Y1, но в плоскости крайнего левого противовеса, а на выходе детектора 13 - на направление Y2, но в плоскости крайнего правого противовеса. Так как противовесы коленчатого вала 1,

через которые проведены направления Y1 и Y2, смещены к центру вдоль оси коленчатого вала от крайних противовесов, на которые проведена настройка схемы разделения плоскостей коррекции с помощью сумматоров 6 и 7, то для пересчета проекций дисбаланса в других (второй, пятый) противовесах на направления Y1 и Y2 в устройстве имеется дополнительная схема разделения плоскостей коррекции, выполненная на аттенюаторах 21 и 22 и сумматорах 19 и 20 (настройка схемы проводится при наладке станка). На выходе сумматора 19 получим постоянное напряжение, пропорциональное проекции дисбаланса на Y1

во втором противовесе, а на выходе сумматора 20 - на Y2 в пятом противовесе. Таким образом, если направление дисбаланса в обоих плоскостях коррекции находится между направлениями XY или совпадает с

одним из указанных направлений, то на индикаторах 24, 25, 28 проекций дисбаланса, каждый из которых представляет собой аналоговое запоминающее устройство со стрелочным прибором на выходе, запоминается измеренное значение проекций дисбаланса и коррекция дисбаланса коленчатого вала производится по результатам измерения.

Одна из особенностей системы координат 120° состоит в том, что любая из проекций X, Y или Z может быть представлена в виде двух таких же по абсолютному значению проекций противоположной полярности на две другие оси. Поэтому проекция на

ось Z в предлагаемом устройстве получается пост|эоением (пересчетом) из значений отрицательных проекций по осям X и Y. Как видно из векторной диаграммы (фиг. 3) проекция на ось Z может быть представлена в

виде двух, равных ей по абсолютному значению, отрицательных проекций по осям X и Y. Поскольку по оси Z выделяется статическая составляющая дисбаланса, совпадающая по направлению с осью Z, то дисбаланс, корректируемой в двух средних противовесах, индицируется на одном индикаторе 28 проекции. Естественно, цена деления этого индикатора в два раза грубее, чем всех остальных.,

Любая из отрицательных проекций на направления XY может быть скорректирована по направлению Z (два средних противовеса коленчатого вала 1), но с пересчетом влияния отрицательной проекции на все другие проекции вдоль оси коленчатого вала. В случае получения отрицательной полярности напряжения на выходе одного или нескольких синхронных детекторов 11-14 срабатывает один (или несколько) из компараторов 29-32, порог срабатывания которых равен отрицательному напряжению, определяемому остаточным дисбалансом коленчатого вала 1 и настраивается при наладке станка. При срабатывании одного из компараторов 29-32 на одном из входов логического элемента 4ИЛИ 34 появляется высокий уровень напряжения, а на входе логического элемента 4ИЛИ-НЕ 35 - отрицательный уровень напряжения. С выхода логического элемента 4ИЛ И 34 вьюокий уровень напряжения поступает на первый вход логического элемента 2И-НЕ 33, на второй вход которого поступает высокий уровень с выхода блока 38 управления, формирующего команду на начало измерения. По команде с выхода блока 38 управления открывается аналоговый ключ 43 (фиг. 2), который расшунтирует выход интегратора 42. Одновременно, при наличии двух высоких уровней на входе логического элемента 2И-НЕ 33, на его выходе появляется низкий уровень напряжения, который поступает на второй вход аналогового ключа 40, закрывает его и источник 39 постоянного тока оказывается подключенным к интегратору 42.

Известно, что если ток заряда интегратора 42 постоянен во времени, то напряжение на его выходе возрастает по линейному закону, а время его нарастания пропорционально постоянной времени цепи заряда. Таким образом, при подключении интегратора 42 к источнику 39 постоянного тока, напряжение на входе согласующего усилителя 41 возрастает от нуля (интегратор до этого был зашунтирован) rio линейному закону. На вторые входы сумматоров 15-18 поступает положительное напряжение, значение которого нарастает во времени.

В результате появления положительного по знаку напряжения на вторых входах

сумматоров 15-18 показания индикаторов 24-27 проекций начинают изменяться. Отрицательная проекция начинает уменьшаться по абсолютной величине, а

положительная - возрастать на такую.же величину. Одновременно на индикаторе 28 появляются показания проекций координаты Z. В тот момент, когда уровень сигнала отрицательной проекции становится меньше по абсолютной величине порога срабатывания компараторов, на выхода; последнего появляется низкий уровень напряжения (логический О), а на выходе логического элемента 2И-НЕ 33 - высокий

уровень (логическая 1), который открывает аналоговый ключ 40. Источник 39 посто янного тока оказывается отключенным от интегратора 42, и нарастание напряжения положительной полярности на вторых входах сумматоров 15-18 прекращается. В этот момент времени индикаторы, которые показывали положительную проекцию, покажут сумму абсолютных значений положительной и наибольшей из отрицательных проекций, что соответствует/ пересчету дисбаланса на коррекцию по координате Z (два средних против(эвеса). При отсутствии отрицательных значений на индикаторах 24-27 на выходе логического элемента

4ИЛИ-НЕ 35 появляется высокий уровень напряжения, который поступает на вход логического элемента 2И 36. По истечении выдержки времени, определяемой элементом

37временной задержки и необходимой для измерения параметров дисбаланса, на йторой вход логического элемента 2И 36 посту

пает также высокий уровень, и с выхода

логического элемента 2И 36 на вход блока

38управления поступает команда об окончании измерения параметров дисбаланса

коленчатого вала. Одновременно сни,мается команда с выхода блока 33 управления, анаЛОГ.ОВЫЙ ключ 43 закрь1вается, разряжая интегратор 42, а входы всех индикаторов

24-28 проекций отключаются (эти связи на схеме не показаны), сохраняя показания до следующего цикла балансировки.

Таким образом, изобретение позволяет автоматизировать процесс измерения дисбаланса коленчатых валов с шестью противовесами, повернутыми друг относительно друга на 120°. Устройство индицирует составляющие дисбаланса по каждому из противовесов, и задача оператора при

балансировке таких коленчатых валов сводится к заданию соответствующих показаниям глубин сверления или фрезерования в каждом из противовесов на корректирующем станке. Решение указанных выше задач повысит точность измерения

параметров дисбаланса и упростит задачу автоматизации цикла балансировки указанных коленчатых валов. Формула изобретения

Измерительное устройство станка для балансировки коленчатых валов, 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, генератор опорных сигналов, четыре синхронных детектора, первые входы которых соединены попарно между собой и с выходом одного из усилителей, а вторые входы - с одним из выходов генератора опорных сигналов, третий сумматор, первый вход которого соединен с выходом первого синхронного детектора, четвертый сумматор, второй вход которого соединен с вторым входом третьего сумматора, пятый и шестой сумматоры, вторые входы которых соединены между собой, а первый вход шестого сумматора соединен с выходом четвертого синхронного детектора, первый, второй, третий и четвертый индикаторы проекций, вход каждого из которых соединен с выходом соответственно третьего, четвертого, пятого и. шестого сумматоров, четыре компаратора, вход каждого из которых соединен с входом одного из индикаторов проекций, регулируемый источник напряжения, пятый индикатор проекций, вход которого соединен с выходом регулируемого источника напряжения, логический элемент 2И-НЁ, выход которого соединен с

первым входом регулируемого источника напряжения, логический злемент4ИЛИ-НЕ, каждый из входов которого соединен с выходом одного из компараторов, логический

злемент 2И, первый вход которого соединен с выходом логического элемента 4ИЛИ-НЕ, злемент временной задержки, выход которого соединен с вторым входом логического элеме1;1та 2И, и блок управления, вход которого соединен с выходом логического элемента 2И, а выход - с входом элемента временной задержки, с вторым входом регулируемого источника напряжения и с вторым входом логического элемента 2И-НЕ,

отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения параметров дисбаланса, оно снабжено седьмым сумматором, вьгход которого соединен с первым входом четвертого сумматора, второй

вход которого соединен с выходом регулируемого источника напряжения и с вторым входом пятого сумматора, восьмым сумматором, выход которого соединен с первым входом пятого сумматора, первым аттенюатором,

вход которого соединен с выходом второго синхронного детектора и с первым входом седьмого сумматора, а выход - с вторым входом восьмого сумматора, вторым аттенюатором, вход которого соединен с выходом

третьего синхронного детектора и с первым входом восьмого сумматора, а выход - с вторым входом седьмого сумматора, и логическим элементом 4ИЛИ, каждый из входов которого соединен с выходом одного из компараторов, а выход - с первым входом логического элемента 21/1-НЕ.

Изобретение относится к балансировочной технике и может быть использовано встанках для балансировки коленчатых валов с шестью плоскостями коррекции. Цель изобретения - повышение точности за счет разложения дисбаланса по каждой плоскости коррекции. На выходах синхронных фиксаторов 11-14 получают проекции дисбаланса в крайних плоскостях коррекции в косоугольной системе координат. Пересчитанные значения проекции индицируются на индикаторах 24-28, сохранение значений в течение цикла балансировки обеспечивается по команде блока 38 управления с помощью аналогового ключа. Пересчет проекций осуществляется по сигналам с компараторов 29-32 логическими элементами 4 ИЛИ 34, 4 ИЛИ-НЕ 35, 2И-НЕ 33 и 2И 36. Зил.(Лсь. J^о

Фиг. г

-If

иг. 5