Устройство для балансировки Советский патент 1993 года по МПК G01M1/38 

о

Ё

Изобретение относится к балансировочной технике и может быть использовано для полуавтоматической прецизионной ба- нсировки на ходу роторов, в частности, шлифовальных кругов.

Известно устройство для балансировки, держащее датчик, усилитель и АЦП, использующее аналого-цифровое преобразование дли повышения точности лансировки. Однако известное устройстве не обеспечивает высокой точности ба- т нсировки, т.к. при низких уровнях брации возрастает число ложных сраба- ваний от случайных помех, а форма виб- (Сигнала значительно отличается от нусоиды. Кроме того, данное устройство удобно в обслуживании и обеспечивает кий диапазон применения, т.к. требует налу чия фазовращателя, который имеет огра- по частоте вращения и который

зачастую невозможно встроить по конструктивным или эксплуатационным условиям.

Наиболее близким является устройство для балансировки, содержащее установленный на potope корректирующий узел, датчик вибрации, усилитель, первый и второй пороговые элементы, выход датчика вибрации соединен со входом усилителя.

Недостатком этого устройства является относительно низкая точность балансировки, что связано с частотной зависимостью результатов оценки уровня вибрации и сложностью оценки положения дисбаланса.

Целью изобретения является повышение точности балансировки.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для балансировки, содержащее установленный на роторе корректирующий узел, выполненный в виде четырех исполнительных механизмов,датчик вибрации,соVI

Ю

Cs)

ю о

единенный с его выходом усилитель, первый и второй пороговые элементы, снабжено последовательно соединенными датчиками оборотной частоты, формирователем и умножителем частоты, первым, вто- рым и третьим умножающими цифроаналоговыми преобразователями, пятью счетчиками, двумя фильтрами нижних частот, элементом памяти кодов синусной функции, элементом памяти кодов косинусной функции, источником положи тельного опорного напряжения, источником отрицательного опорного напряжения, шестью пороговыми элементами, злемец- том памяти кордов квадратичной функции, узлом формирования модуля вектора, индикатором, четырьмя элементами совпадения, первой и второй группами резисторов, первый и второй группами переключателей, восемью элементами индикации, четырьмя делителями напряжения и генератором тактовых импульсов, выход которого соединён с первым входами элементов совпадения, вторые входы которых предназначены для соединения с шиной рулевого логического сигнала через первую группу резисторов и через первую группу переключатели с шиной единичного логического сигнала/а выходы - со счетными входами соответствующих счетчиков и входами соответствующих исполнительных механизмов корректирующего узла, вход индикатора соединён с выходом первого умножающего цифроаналогового преобразователя, аналоговый и цифровые входы которого соединены соответственно с выходом узла формирования модуля вектора и выходом элемента памяти кодов квадратичной функции, входы которого соединены с выходом кода периода умножителя частоты, выход усилителя соединён с входами второго и третьего умножающих цифроаналоговых преобразователей, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго фильтров нижних частот, выходы которых соединены с входами узла формирований модуля вектора, выход первого фильтра нижних частот соединен с прямыми входами первого и второго, а также с инверсными входами третьего и четвертого пороговых элементов, выход второго фильтра нижних частот соединен с прямыми входами пятого и шестого и с инверсными входами седьмого и восьмого пороговых элементов, выходы пороговых элементов соединены с соответствующими элемента ми индикации, источник положительного опорного напряжения соединен с инверсными входами первого и пятого пороговых элементов и через соответствующие делители напряжения с инверсными входами второго и шестого пороговых элементов, источник отрицательного опорного напряжения соединен с прямыми входами четвертого и

восьмого, и через соответствующие делители напряжения - с прямыми входами третьего и седьмого пороговых элементов, выход формирователя соединен с входом записи пятого счетчика, тактовый вход которого со- 0 единён с выходом умножителя частоты, а информационные входы предназначены для соединения через вторую группу резисторов с шиной единичного логического сигнала и через вторую группу переключателей

5 с шиной нулевого логического сигнала, а выходы пятого счетчика соединены с входами элементов памяти кодов синусной и косинусной функции, выходы которых соединены соответственно со входами вто0 рого и третьего умножающих цифроаналоговых преобразователей.

На фиг. 1 показана структурная схема устройства балансировки; на фиг, 2 - расположение элементов индикации; на фиг. 3 5 пример выполнения умножителя частоты.

Устройство для балансировки содержит установленный на роторе корректирующий узел, выполненный в виде четырех исполнительных механизмов 1-4, датчик вибрации

0 5, соединенный с его выходом усилитель 6, первый 7 и второй 8 пороговые элементы. Устройство также снабжено датчиком 9 о бо- ротнрй частоты, формирователем 10, умножителем частоты 11, первым 12, вторым 13

5 и третьим 14 умножающими цифроаналоговыми преобразователями, пятью счетчиками 15-19, двумя фильтрами нижних частот 20 и 21, элементом памяти 22 кодов синусной функции, элементом памяти 23 кодов

0 косинусной функции 23, источником 24 положительного опорного напряжения, источником 25 отрицательного опорного напряжения, шестью пороговыми элементами 26-31, элементом памяти 32 кодов квад5 ратичной функции, узлом формирования 33 модуля вектора, индикатором 34, четырьмя элементами совпадения 35-38, генератором 39 тактовых импульсов, выход которого соединен с первыми входами четырех эле0 ментов совпадения 35-38, вторые входы которых предназначены для соединения с шиной 40 нулевого логическогр сигнала через первую группу резисторов 41 и через первую группу переключателей 42 с шиной

5 43 единичного логического сигнала, а выходы - со счетными входами соответствующих счетчиков 15-18 и входами соответствующих исполнительных механизмов 1-4 корректирующего узла, вход индикатора 34 соединен с выходом первого

умножающего цифроаналогового преобра- з ователя 12, аналоговый и цифровые входы которого соединены соответственно с выхо- /ом узла 33 формирования модуля вектора I/ выходом элемента памяти кодов квадратичной функции 32, входы которого соеди- н ены с выходом кода периода умножителя частоты 11, выход усилителя 6 соединен с Е ходами второго 13 и третьего 14 умножающих цифроаналоговых преобразователей, ЕЫХОДЫ которых соединены соответственно с входами первого 20 и второго 21 фильтров t ижних частот, выходы которых соединены с входами узла формирования модуля вектора 33, выход первого фильтра 20 нижних частот соединен с прямыми входами первого 7 и второго 8, а также с инверсными Е ходами третьего 26 и четвертого 27 поро- гэвых элементов, выход которого фильтра 2 1 нижних частот соединен с прямыми вхо- I ами пятого 28 и шестого 29 и с инверсными Е ходами седьмого 30 и восьмого 31 порого- ЕЫХ элементов, выходы пороговых элементов 7. 8, 26-31 соединены с соответствующими элементами индикации 44-51, источник положительного опорного апряжения 24 соединен с инверсными вхо- ами первого 7 и пятого 28 пороговых эле- ентов и через соответствующие делители 5:2 и 53 напряжения с инверсными входами второго 8 и шестого 29 пороговых эл емен- тов, источник отрицательного опорного на- пряжения 25 соединен с прямыми входами четвертого 27 и восьмого 31 и через соответствующие делители 54 и 55 напряжения с г рямыми входами третьего 26 и седьмого 30 пороговых элементов, выход формирователя 10 соединен с входом записи пятого счетчика 19, тактовый вход которого соединен с выходом умножителя частоты 11, а инфор- кационные входы предназначены для соединения через вторую группу резисторов 56 с шиной 42 единичного логического сигна- nja и через вторую группу переключателей 57 с шиной 40 нулевого логического сигна- , а выходы пятого счетчика 19 соединены с входами элементов памяти кодов синус- н|ой 22 и косинусной 23 функции, выходы которых соединены соответственно с входа- м и второго 13 и третьего 14 умножающих цифроаналоговых преобразователей. Устройство для балансировки работает следующим образом.

При прохождении метки, установлен- н ой на роторном механизме, датчик оборотной частоты 9 формирует сигнал, из которого формирователь 10 обеспечивает получение короткого импульса стандартной амплитуды и длительности, Этот импульс обеспечивает запись в счетчик 19 начального кода, характеризующего фазовую задержку сигнала вибрационного датчика 5. Величина этой задержки может быть скорректирована соответствующим переключением переключателей 57. Одновременно этот импульс запускает очередной цикл работы умножителя частоты 11, в котором формируется частота, в N раз большая оборотной, где N - коэффициент пересчета

0 счетчика 19, и код оценки периода, Выходные сигналы этого умножителя запускают счетчик 19, на выходе которого формируется код. обеспечивающий выборку из элементов памяти (ПЗУ) 22 и 23 кодов синусной

5 и косинусной функций с заданным фазовым сдвигом Эти коды поступают на умножающие цифроаналоговые преобразователи 13 и Г4, в которых происходит умножение вибрационного сигнала с датчика 5, предвари0 тельно усиленного с помощью усилителя 6, на синусную и косинусную функцию. Полученные произведения усредняются фильтрами нижних частот 20 и 21, на выходах которых формируются сигналы, характери5 зующи.е ортогональные составляющие вектора дисбаланса. По этим составляющим узлом 33 формируется сигнал, характеризующий модуль вектора дисбаланса по оценке виброускорения. Поскольку величина дис0 баланса связана с вибросмещением, которое связано с ускорением коэффициентом, пропорциональным квадрату частоты (обратно пропорциональным квадрату периода), соответствующие коэффициенты

5 записаны в элемент памяти 32, который совместно с умножающим цифроаналоговым преобразователем 12 обеспечивает вывод на индикатор 34 оценки величины дисбаланса.

0 Одновременно выходные сигналы фильтров нижних частот поступают на пороговые элементы 7,8,26-31, которые обеспечивают в наглядной форме с помощью элементов индикации 44-51 (фиг. 2) указание на про5 странственное положение дисбаланса. Например, если светятся индикаторы 49, 48 и 46, это показывает, что вектор дисбаланса А направлен между этими индикаторами и ближе к условной оси, проходящей через

0 индикаторы 49 и 48. Это позволяет оператору воздействовать на соответствующие исполнительные механизмы 1-4 с помощью переключателей 42, обеспечивая коррекцию дисбаланса.

5 При этом импульсы генератора 29 обеспечивают соответствующие срабатывания исполнительных механизмов и счетчиков 15-18. В последних формируется интегральная оценка воздействия на исполнительные механизмы, что позволяет при повторной

балансировке легко выйти на требуемые начальные условия или при прекращении балансировки вернуться к моменту ее прекращения,

Поскольку полученные оценки положения и величины дисбаланса требуют минимального числа аналоговых узлов, включенных последовательно, обеспечиваФормула изобретения Устройство для балансировки, содержащее установленный на роторе корректирующий узел, выполненный в виде четырех исполнительных механизмов, датчик вибрации, соединенный с его выходом усилитель и первый и второй пороговые элементы, отличающее с я тем, что, с целью повышения точности балансировки, оно снабжено последовательно соединенными датчиком оборотной частоты, формирователем и умножителем частоты, первым, вторым и третьим умножающими цифроаналоговыми преобразрватёл ями, пятью счетчиками, двумя фильтрами нижних частот, элементом памяти кодов синусной функции .элементом памяти кодов косинусной функции, источником положительного опорного напряжения, источником отрицательного опорного напряжения, шестью пороговыми элементами, элементом памяти кодов квадратичной функции, узлом формирования модуля вектора, индикатором, четырьмя элементами совпадения, первой и второй группами резисторов, первой и второй группами переключателей, восемью элементами индикации, четырьмя делителями напряжения и генератором тактовых импульсов, выход которого соединен с первыми входами элементов совпадения, вторые входы которых предназначены для соединения с шиной нулевого логического сигнала через первую группу резисторов и через первую группу переключателей с шиной единичного логического сигнала, а выходы - со счетными входами соответствующих счетчиков и входами соответствующих исполнительных механизмов корректирующего узла, вход индикатора соединен с выходом первого умножающего цифроаналогового преобразователя, аналоговый и цифровые входы которого соединены соответственно с выходом узла формирования модуля вектора и выходом элемента памяти кодов квадратич-

ется повышенная точность за счет устранения дрейфа нуля аналоговых узлов, а выделение узкополосной составляющей вибрации на оборотной частоте и коррекция фазовой задержки обеспечивает снижение соответствующих погрешностей и повышение точности балансировки.

ной функции, входы которого соединены с выходом кода периода умножителя частоты, выход усилителя соединен с входами второго и третьего умножающих цифроаналого- вых преобразователей, выходы которых соединены соответственного с входами первого и второго фильтров нижних частот, выходы которых соединены с входами узла формирования модуля вектора, выход первого фильтра нижних частот соединен с первыми входами первого и второго, а также с инверсными входами третьего и четвертого пороговых элементов, выход второго фильтра нижних частот соединен с прямыми входами пятого и шестого и с инверсными входами седьмого и восьмого пороговых элементов, выходы пороговых элементов соединены с соответствующими элементами индикации, источник положительного опорного напряжения соединен с инверсными входами первого, и пятого пороговых элементов и через соответствующие делители напряжения с инверсными входами второго и шестого пороговых элементов, источник отрицательного опорного напряжения соединен с прямыми входами четвертого и восьмого и через соответствующие делители напряжения - с прямыми входами третьего и седьмого пороговых элементов, выход формирователя соединен с входом записи пятого счетчика .тактовый вход которого сое- динен с выходом умножителя частоты, информационные входы предназначены для соединения через вторую группу резисторов с шиной единичного логического сигнала и через вторую группу переключателей с шиной нулевого логического сигнала, а выходы пятого счетчика соединены с входами элементов памяти кодов синусной и косинусной функций, выходы которых соединены соответственно с входами второго и третьего умножающих цифроаналоговых преобразователей.

Фи&. 1