ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 264
Скачиваний: 5
должно осуществляться сигналами, пропорциональными выра жениям
|
|
|
, , |
3 |
|
|
1 |
|
|
3 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
их= |
— хх |
|
х2 |
и U2 |
=—х2 |
|
4 |
Х\, |
|
|
|
|||
|
|
|
|
4 |
|
|
4 |
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
т. е. для их формирования необходимо |
выполнить |
алгебраиче |
|||||||||||||||
ское преобразование сигналов датчиков Д\ |
и Дг, воспринимаю |
||||||||||||||||
щих |
колебания |
опор |
х\ |
и х2, |
что электрическими |
средствами |
|||||||||||
осуществить весьма |
просто. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
По |
мере введения |
уравновешивающей |
массы |
эти |
сигналы |
||||||||||||
уменьшаются и по достижении |
допустимой |
остаточной |
неурав |
||||||||||||||
новешенности |
заслонки |
закрываются, |
деталь |
поворачивается |
|||||||||||||
на 90° и производится |
компенсация |
горизонтальной |
составляю |
||||||||||||||
щей |
неуравновешенности |
Ах |
и I x z |
введением |
уравновешиваю |
||||||||||||
щей массы во вторые технологические углубления. |
|
|
|
|
|||||||||||||
Таким |
образом, |
уравновешивание, |
реализуемое |
по |
схеме |
||||||||||||
рис. |
|
1, осуществляется |
последовательно |
при |
двух |
угловых |
|||||||||||
положениях детали за время |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
^ ^ 2^ m a x + tn + tQ, |
|
|
|
|
|
|
|||||
где |
tn |
— время поворота детали |
(1—2 сек); |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
t0 |
— время |
отверждения |
уравновешивающей |
|
массы |
(для |
||||||||||
|
|
|
ряда материалов оно равно 3—5 |
сек), |
что |
в |
сумме |
||||||||||
|
|
|
составляет 20—30 сек. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Схема |
уравновешивания, |
показанная |
на рис. 2, |
предпочти |
|||||||||||||
тельна для деталей с одной плоскостью уравновешивания. Она обеспечивает полное совмещение во времени процессов опреде ления и устранения неуравновешенности и состоит из верти кального вала / с насаживаемой на него деталью 2, неуравно вешенность которой приводится к двум из четырех технологи ческих углублений 3, расположенных в координатных осях х, у.
Вал |
удерживается в вертикальном |
положении |
пружинами 4. |
||
Над |
деталью |
располагаются |
резервуары 5 с |
уравновешиваю |
|
щей |
массой 6, |
поступление |
которой |
в технологические углуб |
|
ления регулируется заслонками 7. Открытие заслонок произ водится электромагнитами 8, управляемыми через усилитель 9
сигналами |
датчиков неуравновешенности |
Дх |
и Ду. Уравнения |
||
движения |
верхней точки подвеса |
под действием неуравновешен |
|||
ности (имеется в виду |
только статическая |
неуравновешенность, |
|||
характерная для таких |
деталей) |
и вводимой |
в деталь уравно |
||
вешивающей массы имеют вид |
|
|
|
||
|
Р + к2р = ф т р 2 — |
|
sin pt; |
||
|
|
L (М+— Af„) |
|
|
|
|
а + k2a = — ф1 т р2 |
^vM—Or |
g i n |
pt^ |
|
где |
р и о — угловые |
перемещения |
подвеса |
относительно |
цен |
|||||||||||
|
|
тра качаний; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Р и а — угловые ускорения этих перемещений; |
|
|
|
||||||||||||
|
k2 |
— квадрат |
собственной |
|
частоты |
системы деталь — |
||||||||||
М и Мв |
подвес; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
— соответственно масса детали и вала; |
|
|
|
|||||||||||||
Ах |
и Ау — координаты центра инерции детали; |
|
|
|
||||||||||||
|
с — секундный расход уравновешивающей |
массы; |
||||||||||||||
|
г — радиус расположения |
заслонок. |
|
|
|
|
|
|||||||||
Решения приведенных выше уравнений с |
переходом |
к |
ли |
|||||||||||||
нейным перемещениям |
верхней |
точки подвеса |
для |
зарезонан- |
||||||||||||
сной области колебаний |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
с |
, |
|
МАх—ctr |
|
• |
, |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
8х ~ 4>J—; |
|
; |
|
" sm |
pt; |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
L[M |
+ |
—Mi |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
с |
, |
|
MAy—ctr |
: |
. |
|
, |
|
|
|
|
||
|
|
|
б г / ~ — Ч.т1 |
|
|
— |
|
smp/. |
|
|
|
|
||||
Таким образом, уравновешивание |
подобных |
деталей |
может |
|||||||||||||
осуществляться |
одновременно |
в |
осях |
х |
и |
у |
и |
независимо |
||||||||
друг от друга за один пуск. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Повышение |
требований |
|
к |
качеству |
электродвигателей |
по |
||||||||||
уровню шума и вибраций вызывает необходимость более каче ственно балансировать лопастные вентиляторы.
В связи с этим в Пензенском политехническом институте был разработан станок для статической балансировки трех- и четырехлопастных вентиляторов. Станок построен на принципе определения и устранения неуравновешенности в динамическом
режиме угловых |
колебаний |
с введением уравновешивающего |
||||
материала в технологические |
углубления. |
|
|
|||
В качестве уравновешивающего |
материала |
использовались |
||||
фенолформальдегидные |
и эпоксидные смолы. |
Эти |
смолы явля |
|||
ются быстросохнущими и обеспечивают надежное |
сцепление. |
|||||
В некоторых |
случаях |
с целью |
увеличения |
веса в жидкую |
||
смолу может быть добавлен металлический порошок или квар цевый песок.
Станок, внешний вид которого показан на рис. 3, состоит из электрического блока измерения и механической балансировоч ной системы.
Рассмотрим работу станка при балансировке четырехлопастных вентиляторов. После включения привод угловых колебаний сообщает валу, а вместе с ним и балансируемому вентилятору угловое колебательное движение с малой амплитудой 0,03— 0,05 рад. Частота колебаний 37,5 гц выбрана из условий защиты измерительного тракта от внешних промышленных помех, а так-
маются датчиком |
12, сигнал которого |
усиливается |
усилите |
||
лем 11 и регистрируется измерительным |
прибором |
13, |
указы |
||
вающим |
легкую |
лопасть вентилятора и |
величину |
неуравнове |
|
шенности |
в ней. |
Одновременно этот |
сигнал в |
зависимости |
|
от полярности управляет открытием заслонки соответствующего резервуара 8 и через усилитель мощности 10 поступает на ле вый или правый электродвигатель 9. Это приводит к повороту всегда в одном направлении червячного винта 7 на угол, про порциональный величине неуравновешенности и выдавливанию из резервуара соответствующего количества уравновешивающей массы. Последняя непрерывно заполняет технологическое углуб ление 6, устраняя неуравновешен ность вентилятора в одной пло скости, и сигнал, снимаемый с датчика, уменьшается. В момент компенсации неуравновешенно сти электродвигатель останавли вается, заслонка перекрывает от верстие резервуара и уравнове шивание вентилятора в этой пло скости заканчивается. Аналогич но осуществляется уравновеши вание и в ортогональной плоско сти.
Результат балансировки мо жет быть оценен визуально по показаниям приборов.
Рис. 5. Принцип работы датчика
Рассмотрим некоторые особен ности системы. Прежде всего при балансировке угловыми коле
бательными движениями необходимо измерять очень малые пе ремещения подвеса. Это предъявляет повышенные требования как к механической части системы, так и к электрической, поскольку в этом случае даже незначительные помехи, дей ствующие на систему, могут нарушить нормальный режим ее работы
Метод измерения неуравновешенности потребовал разработ ки датчиков специальной конструкции, которые ориентируются вдоль двух смежных лопастей под углом 90° друг к другу и не посредственно воспринимают составляющие неуравновешенно сти по лопастям. Необходимость определения суммарной не уравновешенности вентилятора и ее разложения на составляю-' щие в этом случае отпадает; причем независимо от геометрии вентилятора и числа лопастей во всех случаях для измерения требуется только два датчика. Принцип работы одного из них показан на рис. 5. Магнитопровод 1 с катушками 2 заключены в пермалоевый экран 3, который закрепляется на корпусе
механической системы жестко или на сейсмической подвеске. Постоянный магнит 4 укрепляется на связанном с валом уп
ругом подвесе 5 |
и располагается на |
определенном исходном |
|
расстоянии бо от |
магнитопровода. |
|
|
Неуравновешенность вентилятора |
вызывает качания |
подве |
|
са, а вместе с ним и колебания магнита в воздушном |
зазоре |
||
Это приводит к изменению магнитного потока Ф в замкнутой цепи, и в катушках датчика индуктируется э. д. с , мгновенное и действующее значение первой гармоники которой находится соответственно из выражений
|
е = |
2 |
^ ° ^ м ш |
|
^ |
sin со/; |
|
|
|
|
|
|
|
|
лб° |
|
620-Ь2т |
|
|
|
|
|
|
|
£ |
= |
2,82\i0kes0Fmfw |
|
° m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
« 0 — « m |
|
|
|
|
|
где |
цо — магнитная проницаемость вакуума; |
|
|
||||||||
|
ke •— коэффициент, |
учитывающий |
выпучивание |
маг |
|||||||
|
нитных силовых линий и определяемый в за |
||||||||||
|
висимости от исходного зазора по таблицам, |
||||||||||
|
приводимым в справочниках; |
|
|
|
|
||||||
|
s0 — площадь полюсного наконечника; |
|
|
|
|||||||
со = 2nf, |
Fm — магнитодвижущая |
сила постоянного магнита; |
|||||||||
a f — частота |
сообщаемых |
вентилятору |
колебаний; |
||||||||
|
w — число витков двух |
катушек; |
|
|
|
|
|
||||
б™ = |
kS. •— амплитуда колебаний |
верхней точки |
подвеса; |
||||||||
|
k •— конструктивная |
постоянная |
механической |
части |
|||||||
|
балансировочного |
устройства; |
|
|
|
|
|||||
|
А •— величина смещения центра масс |
вентилятора от |
|||||||||
|
носительно оси вращения. |
|
|
|
|
|
|||||
Отсюда следует, что при постоянных цо, ke, |
s0, Fm, |
со, w |
и бо |
||||||||
величина э. д. с. на выходе датчика, |
вызванная |
|
неуравновешен |
||||||||
ностью, зависит от |
амплитуды |
б т , а |
фаза |
этой |
э. д. с. опреде |
||||||
ляется знаком неуравновешенности. |
|
|
|
|
|
|
|||||
Датчик конструктивно прост, |
надежен |
в работе, |
обладает |
||||||||
достаточной чувствительностью и сравнительно высоким уров
нем |
выходного сигнала. |
Так, |
например, |
при |
исходном зазоре |
||||||
бо = |
1 мм |
и амплитуде |
колебаний |
бт = |
0,2 |
мкм |
э. д. с. на |
||||
выходе датчика Е — 80 мкв, что при соответствующем |
усилении |
||||||||||
вполне достаточно |
для |
измерения |
и |
дальнейшего |
преобразо |
||||||
вания в системе. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Схема |
усилителя показана |
на рис. 6. |
Наряду |
с |
усилением |
||||||
сигнала |
датчика |
по напряжению |
полосовым избирательным |
||||||||
усилителем (лампы Лх—Л4) |
в схеме |
осуществляется |
усиление |
||||||||
этого сигнала по мощности. |
|
|
|
Лі |
и Л2) |
|
|
||||
Первые два каскада усилителя (лампы |
выполнены |
||||||||||
по каскадной схеме и имеют |
в цепи |
отрицательной |
обратной |
||||||||
щим материалом
Рис. 6. Принципиальная схема усилителя
связи |
частотно-избирательные |
двойные |
Т-образные |
RC-фялъ- |
|
тры. |
|
|
|
|
|
Каскадное включение |
ламп |
характеризуется относительно |
|||
низким |
уровнем шумов, |
удачно |
согласует |
параметры |
фильтра |
с малым сопротивлением датчика и при управлении по нижней сетке позволяет получить высокий коэффициент усиления. При
менение третьего каскада |
на лампе Л3 улучшает |
избирательные |
|||||
свойства |
усилителя. |
Первая половина |
лампы |
Л3 |
является |
||
катодным |
повторителем, |
а |
вторая — работает в |
усилительном |
|||
режиме. |
Выходной |
каскад |
усилителя |
(лампа |
Л4) |
является |
|
катодным |
повторителем |
и |
выполняет |
функции |
согласования, |
||
как со стороны поступающего на него сигнала, так и со стороны
нагрузки. Кроме того, применение |
катодного |
повторителя, об |
|||
ладающего |
малыми |
нелинейными |
искажениями, |
хорошими |
|
частотными свойствами и небольшой зависимостью |
выходного |
||||
напряжения |
от изменения сопротивления нагрузки, способству |
||||
ет устойчивой работе |
усилителя. |
|
|
|
|
Усилитель |
настраивается на |
частоту |
рабочего |
сигнала |
|
37,5 гц с частотной характеристикой, имеющей полосу пропус кания в 1 гц. При указанной полосе пропускания и коэффици
енте усиления |
50 ООО усилитель |
имеет добротность около 40. |
||||
Для защиты усилителя |
от |
перегрузок |
в случае |
большой |
||
неуравновешенности |
в схеме |
предусмотрены |
амплитудные ог |
|||
раничители на |
кремниевых |
стабилитронах |
Д\ и Д 2 , |
которые |
||
подключаются |
при |
работе в |
режиме автоматического |
устране |
||
ния неуравновешенности.
Для выделения сигналов, соответствующих легким лопастям неуравновешенного вентилятора и последующей выработки воздействий, устраняющих неуравновешенность, переменное на пряжение усилителя преобразуется в постоянное. Функции преобразования осуществляет фазочувствительный демодуля тор, выполненный по двухполупериодной схеме на полупровод никовых ключах 7"i — 7V Схема отличается малым дрейфом и по сравнению с кольцевым диодным демодулятором имеет бо
лее высокий |
коэффициент |
передачи, с |
выхода |
демодулятора |
||||||||
сигнал |
поступает |
в |
схему |
управления |
электродвигателями |
|||||||
ЗДві |
и |
ЭДв2, |
на |
валу |
которых |
укреплены червячные |
винты. |
|||||
Управление |
осуществляется |
с |
помощью |
однополярных |
усили |
|||||||
телей |
мощности, выполненных |
|
на полупроводниковых |
триодах |
||||||||
Т5 — Г 8 |
и Т9 |
— Т2. Такая схема позволяет автоматически |
выде |
|||||||||
лить |
сигнал, |
соответствующий |
легкой |
лопасти, |
и |
привести |
||||||
в действие электродвигатель, который обеспечил бы вращение червячного винта соответствующего резервуара и выдавливание из него уравновешивающего материала в найденную легкую лопасть вентилятора.
Включенное на выходе фазочувствительного демодулятора поляризованное реле Р\ выполняет промежуточную функцию, связанную с включением и отключением электромагнитов,
