Способ динамических испытаний роторов Советский патент 1993 года по МПК G01M1/00 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для экспериментальной оценки динамического качества станков и других машин.

Цель изобретения - повышение точности и производительности динамических испытаний.

На фиг.1 представлен общий вид ротора: на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - векторная диаграмма сил.

Испытуемый ротор 1 содержит уста нов- ленный в кольцевом пазу 2 дебалэнсный груз 3. зафиксированный в определенном положении винтом 4 и ответную поверхность 5,с которой взаимодействует бесконтактный датчик 6 относительных колебаний, связанный проводами с контрольно-измерительной аппаратурой и ЭВМ.

Способ реализуется следующим образом.

Заготовка (не показана) закрепляется на роторе 1, включается привод (не показан) ротора 1. который разгоняет последний до

максимальной частоты вращения и затем отключается. На выбеге ротора 1 производится измерение, амплитуд на N различных фиксированных частотах.

Ротор 1 затормаживают и устанавливают груз в кольцевой паз 2 на отметке 0° (1 положение), закрепляют его винтом 4, Масса груза заранее известна. Включается привод, и ротор 1 разгоняется до максимальной частоты вращения. На выбеге ротора 1 (свободное вращение) производятся измерения амплитуд колебаний на тех же фиксированных N частотах. Далее ротор 1 затормаживают и переставляют груз 3 в диаметрально противоположное положение (на 180°), закрепляют винтом 4, включают привод и разгоняют ротор 1 до максимальной частоты вращения. На выбеге ротора 1 датчиком 6 замеряют амплитуду колебаний на указанных фиксированных частотах.

Обозначим зафиксированные амплитуды колебаний;

00

ND

ч

СЛ СЛ СЛ

R (1.1) (.2...N) (пуск без дебалансногоВ полученной системе 3 неизвестны две

груза)величины: собственная частота колебаний

R (2,1)(.2...N) (пуск с грузом в точке 0°)ротора W0 и логарифмический декремент

R{3,1)(,2...N) (пуск с грузом вточке 180°)колебаний 0.

Рассмотрим векторную диаграмму дей-5 Величины W(1), W(2) и W(3) берутся по ствующих сил и соответствующих им пере-результатам тарировки резонансных фильт- мещений шпинделя относительноров, а 0(1), 0(2) и 0(3) вычисляются по экс- шпиндельной бабки для какой-нибудь 1-ойпериментальным данным по формуле (1), частоты (см.фиг.З).причем размерность их не имеет значения

Модуль вектора перемещений, вызван-10 (мкм, мВ, и др.), так как левая часть уравненого центробежной силой балансировочно-ния системы (3) безмерна. Решаем систему

го груза, для каждой из N фиксированных3 способом итераций Ньютона,

частот, может быть вычислен по известнойЗатем вычисляется амплитуда переменформуле, связывающей величины сторон иной силы Fg, вызываемой дебалансным грумедианы косоугольного треугольника15 зом массой mg

ID(2.0i4D(3,a /o;5TKl2.l)l2+0,5:Rl3.lf-(1.1))4 л2 mQ

(1)Fg(l) -.W2(l)tH, (.2.3) (4) гдв| DX2,I)|. |B(3,t)|- модули векторов перемещений, вызванных центробежными силами20 где R рзсстояние от центра массы деба- дебалансных грузов;лансного груза до оси вращения ротора. мг

N - номер фиксированной частоты.w(|) фиксирован„ая частота измереВ теории колебаний известны формулыния рц

для определения динамических перемеще- Преобразуем вычисленные по формуле ний упруго подвешенной массы присинусо-25 {t) значения D(l) B линейные величины, на- идальном силовом воздействии. Дляпример, в мкм по формуле одномассовой динамической системы можно записатьX((I). D(l). (5)

Хо3Q где Х(1) - амплитуда динамических переме -2 55©35-Тщений на 1-й частоте, мкм,V(W0 - W (у + ( W (Ґ -W0К(0 - коэффициент передачи 1-го канала

(2)измерительной системы, мкм/мВ.

где Х(1) - динамическая податливость на 1 йИз формулы (2) можно теперь опредечастоте,35 лить СТЗтическую податливость динамичеХо - статическая податливость. мкм/Н,ской системы Х0, причем вычисления можно

W0 - собственная частота колебаний,сделать для всех трех частот и определить

Гц,результат

W0) - фиксированная частота, Гц. з

0- логарифмический декремент коле- 0 Xcr 2 Х(0Х

баний.3W 1 Для одномассовой системы достаточно

провести измерения на трех фиксирован-(W2 -W2))2 + ( W2(I)-W&

ных частотах. Учитывая, что перемещенияя W

пропорциональны действующим силам,45 Затем, воспользовавшись формулой (2),

проведем почленное деление выражений поможно рассчитать динамическую податлиформуле 2 и возведем в квадрат левые ивость Р°т°Ра в интересующем нас частотправые части полученных выражений.ном диапазоне, а также углы фазовых

сдвигов по формуле 50

D2(D V(WQ w С2)2)2 + (g)2 w V -WQJ-WCQW,

(0 arct9w20-w2(i)(7)

j- ш2Гоч 2 ,Г Х2Ш2Г.Ш255 Все расчеты и графики осуществляются

Р(1) ... ° я/ W v3 Woна ЭВМ. По сравнению с прототипом точrj2/-.j .- 2-3©3-2 2-5 ность увеличивается в 5 раз, время - в 40

; (Wo - W (1)f + (jff W (1 f -Woраз. При измерениях производится три пус(3)ка это минимальное число пусков, которое

позволяет построить векторную диаграмму (треугольник, в котором по двум сторонами медиане находят третью сторону - амплитуАУ).

Формула изобретения Способ динамических испытаний роторов, заключающийся в том. что вращают ротор, прикладывают к нему силу переменной частоты и амплитуды и регистрируют относительные колебания ротора, о т л и.

чающийся тем. что, с целью повышения точности и производительности, силу создают путем установки на роторе груза заданной массы поочередно в двух диаметрально противоположных положениях, производят не менее трех пусков ротора, два из них - с грузом, а один - без него, и регистрируют относительные колебания ротора на фиксированных частотах вращения при его выбеге,

V

/ f #t#oe

иеЗ

Изобретение относится к машиностроению. В способе переменная сила создается путем установки на роторе,, груза фиксированной массы поочередно в двух диаметрально расположенных и равноудаленных от оси вращения положениях, производят три пуска ротора, причем два из них с грузом, а один - без него, и в процессе выбега производят измерения перемещений ротора на фиксированных частотах, причем количество фиксированных частот N выбирают в зависимости от числа степеней свободы п динамической модели, принятых к рассмотрению, по формуле . 3 ил.