Устройство для автоматической балансировки вращающихся деталей Советский патент 1977 года по МПК G01M1/38 

1

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано для балансировки вращающихся деталей.

Известно устройство для автоматической балансировки вращающихся деталей, содержащее датчик вибрации, последовательно подключенные к датчику усилитель, систему управления, генератор импульсов и исполнительный орган.

Недостатками известного устройства являются невысокая производительность и недостаточная точность балансировки, которая спижается вследствие влияния на сигнал датчика вибрации вынужденных колебаний детали, вызываемых ударом наносимой па деталь порции балансирующего вещества, а вследствие того, что момент подачи управляющего сигнала зависит от величины дисбаланса.

Целью изобретения является повышение производительности и точности балансировки.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено двумя коммутирующими элементами, выполненными в виде тиристоров, один из которых включен в зарядную, другой - в разрядную цепи генератора импульсов, а система управления содержит пороговый блок, представляющий собой, например, триггер Шмитта, вход которого подключен К усилителю, а выход - к управляющему

электроду тиристора, включенного в разрядную цепь генератора импульсов, и блок задержки, вход которого подключен к пороговому блоку, а выход - к управляющему электроду тиристора, включенного в зарядную цепь генератора импульсов.

Кроме того, система управления снабжена счетчиком импульсов, вход которого подключен к выходу порогового блока, а выход соединен с управляющими электродами тиристоров зарядной и разрядной цепей генератора импульсов. Система управления снабжена цепью, включенной параллельпо пороговому блоку и состоящей из двух последовательно

соединенных триггеров Шмитта, между которыми включено интегрирующее звено, и блоком сравнения сигналов, подключенным к выходам порогового блока и указанной цепи. Система управления снабжена счетчиком импульсов, вход которого подключен к выходу блока сравнения, а выход соединен с управляющими элеастродами тиристоров зарядной и разрядной цепей генератора импульсов.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2 - графики напряжений при различных величинах сигнала датчика вибраций.

Устройство содержит датчик 1 вибрации, усилитель 2, систему 3 управления. Выход с

усилителя 2 подключен к двум параллельным

цепям, одна из которых содержит пороговый блок, представляющий собой, иапример, триггер Шмитта 4, а другая цепь состоит из последовательно соединенных триггеров Шмитта 5 и 6, между которыми включено интегрирующее звено, состоящее из последовательно включенного между триггерами 5 и 6 сопротивления 7 и параллельно подключенной к нему емкости 8.

Выходы триггеров 4 и 6 подключены к входам блока 9 сравнения, выполненного в виде триггера Шмитта. К выходу блока 9 сравнения подключен вход счетчика 10 импульсов, содержащего также триггер Шмитта.

Выход счетчика 10 импульсов через две параллельные цепи, одна из которых содержит усилитель 11, а другая состоит из последовательно соединенных блока 12 задержки, выполненного в виде одновибратора, и усилителя 13, соединен с управляющими электродами тиристоров 14 и 15 генератора 16 импульсов.

Зарядная цепь генератора 16 импульсов содержит трансформатор 17, к первичной обмотке которого подводится питающее напряжение, а вторичная обмогка подключена к входу выпрямителя 18. К выходу выпрямителя 18 последовательно подключены индуктивность 19, тиристор 14 и емкостной накопитель 20 энергии (емкость). К управляющему электроду тиристора 14 подключен через усилитель 13 блок 12 задержки.

Параллельно зарядной цепи генератора 16 импульсов подключена его разрядная цепь, в которую входят соединенные последовательно емкость 20, тиристор 15, фор.мирующее сопротивление 21 и потребитель 22 импульсов тока исполнительного органа 23. К управляющему электроду тиристора 15 через усилитель И подключен выход счетчика 10 импульсов.

В данном случае в качестве потребителя 22 импульсов тока на чертеже показаны электроды исполнительного органа, в разрядном промежутке 24 которого образуется энергия для выброса через сопло 25 с помощью электрогидравлического удара порций балапсирующего вещества 26 на балансируемую вращающуюся деталь 27.

Устройство работает следующим образом.

При подаче напряжения на трансформатор 17 при открытом тиристоре 14 и закрытом тиристоре 15 через выпрямитель 18 и индуктивность 19 происходит зарядка емкости 20. Когда последняя заряжена до напряжения выпрямителя 18, ток в цепи заряда должен был бы уменьшиться, однако благодаря наличию в цепи индуктивности 19 ток в цепи не убывает, пока емкость 20 не зарядится до напряжения, равного почти удвоенному напряжению выпрямителя 18. После этого ток в цепи заряда уменьщается, тиристор 14 закрывается и генератор 16 импульсов таким образом подготовлен к работе.

При вращении балансируемой детали 27 датчик 1 вибрации выдает сигналы синусоидальной формы, амплитудное значение которых

зависит от параметров вибрации детали 27. Положение максимумов и минимумов сигнала датчнка соответствует положению «тяжелой и «легкой точек поверхности детали 27. 5 Через усилитель 2 сигнал датчика 1 поступает на пороговый блок, представляюидий собой триггер Шмитта 4, в котором сигнал t/x датчика с 1авнивается с некоторым напряжением Ls, соответствующим доиустимому дисбалансу. Если дисбаланс детали 27 превышает допустимую величину, то иа триггер 4 с датчика

1поступает сигнал, превыщающий порог срабатывания (), и он открывается выдавая сигнал (f/sOobix прямоугольной формы.

15 При уменьшении напряжения U до f/si триггер 4 закроется. Однако, как видно из графика иа фиг. 2, при различных величинах амплитуд сигнала ( с датчика 1 время срабатывания /i триггера 4 будет иметь некоторый разброс (), что может сказаться на точности определения фазового угла при балансировке. Для устранения этого недостатка параллельно триггеру 4 включена вторая цепь, содержащая триггеры 5 и 6, между

которыми включено интегрирующее звено, а входы триггеров 6 и 4 подключены к блоку 9 сравнения. Триггер 5 имеет очень малое напряжение срабатывания (/7s2C si), так что ширииа выходного импульса триггера 5 почти совпадает с шириной положительной полуволны синусоиды, поступающей через усилитель

2с датчика 1. Вследствие этого время срабатывания /2 триггера 5 практически не зависит

, от величины амплитуды сигнала t/x ( ).

Сигнал (682)вых прямоугольной формы с

триггера 5 поступает в интегрирующее звено,

состояи1ее из сопротивления 7 и емкости 8,

выходное иаиряжение на которой нарастает

0 по линейному закону. Паиряженне Lss срабатывания триггера 6 выбрано так, что триггер 6 открывается в момент tz максимального значения с,игнала датчика 1 независимо от абсолютной величины этого сигнала. Сигналы

5 (з))вых и (Ь8з)вых с триггеров 4 и 6 поступают в блок 9 сравнения, который открывается только при наличии сигналов на выходах обоих триггеров 4 и 6, обеспечивая выдачу сигнала (/ср)вых при одинаковом положении

0 фазы вибраций балансируемой детали 27, соответствующем моменту () прохождения «легкой точки поверхности детали 27 перед соплом 25 исполнительного органа 23. Для устранения влияния на точность балансировки вынужденных колебаний, вызванных воздействием наносимой на балансируемую деталь порции балансирующего вещества, выброс балансирующего вещества из исиолпительного органа 23 может производиться благодаря наличию счетчика 10 импульсов через песколько оборотов балансируемой детали 27. С выхода счетчика 10 импульсов сигнал подается на усилитель 11 и далее на управляющий тиристор 15, который открывается, пропуская заряд с емкости 20 через формирующее сопротивление 21 на электроды 22, в разрядном промежутке 24 которых происходит электрический разряд, приводящий к электрогидравлическому удару, иод действием которого ироисходит выброс порции жидкого затвердевающего иа воздухе вещества 26 через сопло 25 на балансируемую деталь 27 в момеит ирохо/кдеиия «легкой части ее поверхности перед соплом 25. Выброшенная пориия прилипает :К «легкой точке детали 27 и уменьшает ее дисбаланс. По окончании разряда емкости 20 тиристор 15 закрывается. Одновременно с подачей импульса, открывающего тиристор 15 через усилитель 13 и блок 12 задержки подается импульс на управляющий электрод тиристора 14. При этом блок 12 задержки обесиечивает открытие тиристора 14 и начало зарядки емкости 20 только по окончании процессов в разрядной цепи геиератора 16 импульсов. Процесс выброса порций балансируюиг.его вещества ц-икличеоки повторяется до тех пор, иока дисбаланс не станет равным или меньше допустимого. При этом сигнал, поступающий с датчика 1 через усилитель 2 на триггер 4 станет меньше напряжения срабатывания последнего, в результате чего триггер 4 останется закрытым, подача открывающего сигнала иа тиристор 15 прекратится и процесс балансировки закончится. Таким образом, устройство для автоматической балансировки позволяет повысить точность и производительность балансировки, а примеиение его совместно с исполнительным оргаиом, в котором для выброса порций балаисируюихего веи1,ества иеиользуются имиульсы тока, обеспечивает высокую надежность всей системы автоматической балансировки.

Формула изобретения

I. Устройство для автоматической балансировки вращающихся деталей, содержащее

датчик вибрации, последовательно подключенные к датчику усилитель, систему управления, генератор имиульсов и исиолнительный орган, от л и ч а ю И1,е е с я тем, что, с целью повышения производительности и точности балансировки, оио снабжено двумя коммутирующими элементами, выполненными в виде тиристоров, один из которых включен в зарядную, другой - в разрядную цепи генератора имиульсов, а система управлеиия содерл ит пороговый блок, представляющий собой, нанример, триггер Шмитта, вход которого подключен к зсилителю, а выход - к управляющему электроду тиристора, включенного в разрядиую цепь генератора импульсов, и блок задерл ки, вход которого подключен к пороговому блоку, а выход - к управляющему электроду тпристора, включенного в зарядную цепь генератора импульсов.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что система управления снабжена счетчиком импульсов, вход которого подключен к выходу порогового блока, а выход соединен с

уиравляюнднми электродами тиристоров зарядной и разрядной цепей геиератора импульсов.

Я. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что система управления сиабжена цепью,

включенной параллельно пороговому блоку и состоящей из двух последовательно соединенных трнггеров , между которыми включеио интегрирующее звено, и блоком сравиения сигиалов, подключениым к выходам иорогового блока и указанной цепи.

4. Устройство ио пи. 1 и 3, отличающееся тем, что система управления сиабл еиа счетчиком имиульсов, вход которого подключен к выходу блока сравнения, а выход

соединен с уиравляющими электродамтт тиристоров зарядной ц разрядной цепей генератора импульсов.