Файл: Теория и практика балансировочной техники..pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 231

Скачиваний: 5

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

где Лі—Л4 ;

В[;

В\—ВА

коэффициенты,

учитывающие

конст­

Глубина

 

следа

 

 

руктивно-технологические факторы.

 

Агс

= №

 

Тр;

F; AF),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

F •— фокусное расстояние фокусирующей

системы;

 

 

 

AF

— смещение фокуса фокусирующей системы в глубь мате­

или

 

риала,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h2c = №sTp

+ B5)F

+ А6Тр

+ В6] А Р + [(AJp

+ B7)F

+

 

 

 

 

 

 

 

 

+ А8Тр

+ Ва] AF + (A9Tp

+ B9)F + A10Тр

+ В10)

 

 

+

 

 

 

 

+ {[(АпТр

+ BU)F

+ А12Т0

 

+ В12]

Д Я + [(А]3Тр

+ Bl3)F

+

 

 

 

+ АНТР

 

+ Вн]

AF + (Al5Tp

+ Bl5)F

+ Л ,6 Г„ + В16},

 

 

(2)

где

Л 5 — Л їв; В5

— Віб — коэффициенты, учитывающие влияние

 

 

 

 

 

 

 

 

 

конструктивно-технологических

факторов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Экспериментально

было

 

 

 

Суммарная

погрешность

1

 

 

 

 

установлено, что

суммарная

 

 

 

обусловленная

положение»

 

 

 

 

 

 

дисбаланса

 

относительно

 

 

 

 

величина

испаряемой

массы

 

 

 

действии

светового

 

 

 

 

 

(рис. 4) Аэда зависит от

по­

 

 

 

 

 

луча

Аіа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

грешностей

изготовления

оп­

 

|

П

С

г

Р

е

ш н

0

с

т

а

|

 

 

тической

головки,

механиче­

излучения

 

 

механических

 

электрической

 

ской

и

электрической

си­

оптической

 

 

 

 

головки

 

 

 

узлов

 

 

 

схемы

 

 

стем. Аналогично были

уста­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

г

р

е I

ш

н I

0

с

т\

и

|

 

новлены

погрешности,

 

вли­

 

п\о

 

 

яющие на суммарную

вели­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'ІЗ

 

 

її 5*

 

 

 

 

 

 

 

 

чину,

обусловленную

поло­

 

 

>1

 

 

корост ращены

оотора

 

 

 

 

 

 

 

 

жением

дисбаланса

относи­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тельно

действия

 

светового

 

 

є I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

луча Asa-

 

 

 

 

 

 

 

 

с *

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На

основании

проведен­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.

4.

Схема

технологических

погреш­

 

ных теоретических

и

экспе­

 

риментальных

исследований

 

 

 

 

 

ностей

 

 

 

 

 

 

 

нами

было

установлено,

что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

за критерий

точности

дина­

мического уравновешивания световым лучом возможно

принять

суммарные поля распределения A S G ( 3

и As a , т. е.

 

 

 

 

 

 

 

 

X V

 

 

AsGd

А«з„ад

+ Атемад

4- k'

X

 

 

 

 

 

 

 

И

 

 

 

+ &неств0

 

+

&WHOd

+ Аяоа + &yCTGd

+

&upGd

 

 

(3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Asa = k'

\ /

Ареста

+

A# a

+

Аизма

+ &1инха + Да.фа +

Афа,

 

 

где Аизнвд •— погрешности, обусловленные износом ЗЛЄМЄНтов оптической системы;


 

Атемад—погрешности,

 

обусловленные

тепловым

режи­

 

 

 

 

мом;

 

 

 

 

 

 

 

 

Аизмв

д ; ^изма

— П О Г р е Ш Н О С Т И ,

СВЯЗЭННЫе

С НЄТОЧНОСТЬЮ

ИЗМЄ-

 

 

 

 

реиия;

 

 

 

 

 

 

 

 

АнестС,

д',

Анест-а — П О Г р е Ш Н О С Т И ,

обуСЛОВЛЄННЬІЄ НЄСТаЦИОНарНО -

 

 

 

 

стыо режима

излучения;

 

 

 

 

&HGd\

А / /

а погрешности,

связанные

с особенностью

опти­

 

 

 

 

ческой накачки;

 

 

 

 

 

 

 

 

AwHGd

— погрешности

настройки

оптической

системы;

 

 

AycmGg

ПОГреШНОСТИ

уСТЭНОВКИ И НЭСТрОЙКИ Л у Ч Э ПО

 

 

 

 

плоскости

исправления;

 

 

 

 

 

 

^a>pGg—погрешности,

 

связанные с неточностью управ-

 

 

 

 

ления движением

ротора;

 

 

 

&синха,

Аа

фа, Дфа

— ПОГреШНОСТИ, ОбуСЛОВЛЄННЬІЄ

НЄТОЧНОСТЬЮ СИН-

 

 

 

 

хронизации и амплитудно-фазовыми

характе­

 

 

k'

 

ристиками;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

— коэффициент

закона распределения

случайной

 

 

 

 

погрешности.

 

 

 

 

 

 

 

Суммарное поле рассеивания весовой характеристики нахо­

дится

в диапазоне

от 0,1 до 1,2 мг, а угловой характеристики от

3 - Ю - 7

рад до 1,5 угловых

минут,

что

обеспечивает

точность

уравновешивания

роторов

весом

от

20

до

200 г

от 0,5 до

0,02 мкм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Производительность уравновешивания световым лучом опре­ деляется: энергией излучения Wz, частотой повторения импуль­

сов излучения пим,

теплофизическими параметрами уравнове­

шиваемого ротора

Тр, точностью синхронизации Л Шнх% точно­

стью работы фазовращателя Афа и отношением первоначальной

неуравновешенности

к допустимой

^Gg.nep

, дод. don I

 

 

где k — коэффициент

пропорциональности.

Исследования показали, что производительность и точность

уравновешивания световым лучом во многом определяются ме­ ханизмом съема неуравновешенной массы. Дл я точного уравно­ вешивания роторов электрических машин могут быть использо­ ваны следующие схемы.

Первая схема — устранение неуравновешенной массы лазе­ ром с модулированной добротностью. Длительность каждого импульса излучения составляет 10~4 мсек, съем массы характе­ ризуется постоянной величиной 0,2 мг. Из графика (рис. 5) вид­ но, что для достижения уравновешенного состояния ротора не­ обходимо произвести значительное количество импульсов,


причем снимаемая масса в импульсе

не

должна

превосходить

допустимого

значения

остаточной

неуравновешенности

 

AGg o n .

AddRK

 

 

Вторая

схема

устранение

 

 

неуравновешенной

массы

лазе­

мгсм

 

 

 

 

ром, работающим в режиме сво­

 

 

 

 

 

 

бодной

генерации.

При

этом

ав­

 

 

 

томатическое

управление энерги­

 

 

 

ей

излучения

 

пропорционально

 

 

 

величине

остаточной

неуравнове­

 

 

 

шенности.

При

правильно

подо­

 

 

 

бранной скорости вращения урав­

 

 

 

новешиваемого ротора

возможно

 

 

 

за

несколько

импульсов

излуче­

 

9

12

ния

устранить

 

неуравновешен­

 

Правая

ную массу. Так,

роторы весом

30,

Рис. 5. График

устранения неурав­

120 г были полностью уравнове­

шены за 4—5

импульсов

(рис.

6).

новешенной массы ротора

 

Третья

схема

— удаление

не­

 

 

 

 

 

 

 

уравновешенной

массы лазером с

управляемой

добротностью. При этом

за

счет управления

моду­

ляцией светового луча

пропорционально скорости вращения ро-

 

UG.gRKMZCM

 

 

&6aRK

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мгсм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рабочие

обороты

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ш

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

Правая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пимп -

 

Левая

 

 

4

5

Рис.

7.

График

устранения

не­

 

tow

Правая

 

 

 

 

 

уравновешенной

массы

ротора:

 

 

 

 

 

 

Рис.

6. График

устранения

неуравновешен­

кривая

/ —

уравновешивание

ро­

 

ности ротора

с помощью лазера:

 

тора

весом

120

г; кривая

2 —

 

 

уравновешивание

ротора

весом

/ —

ротор весом

120

г; 2, 3 —

ротор весом

30 г

 

 

 

30

г

 

 

тора возможна грубая балансировка на низкой скорости враще­ ния ротора при использовании высокой энергии излучения. На графике (рис. 7) этому процессу соответствует начальная его часть, а точная балансировка производится на рабочей скорости вращения ротора импульсами с длительностью Ю - 3 мсек.


ЛИ Т Е Р А Т У Р А

1.Бровман Я. С. и др. Авторское свидетельство № 241773. «Бюллетень изобретений», 1969, № 14.

2.Суминов В. М. и др. Обработка деталей лучом лазера. М., изд-во «Машиностроение», 1969.

3.Суминов В. М. и др. Некоторые особенности динамического уравно­ вешивания вращающихся тел лучом лазера. Сб. «Теория и практика уравно­ вешивания машин и приборов». Под ред. В. А. Щепетильникова. М., изд-во «Машиностроение». 1970.

А. И. МАКСИМЕНКО,

Б. Ф. ФЕДОРОВ

ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ КОЛЕБАНИИ РОТОРОВ ПРИ ИХ УРАВНОВЕШИВАНИИ

Для бесконтактного измерения амплитуды и частоты колеба­ ний турбин при их уравновешивании используются различные методы.

Рассмотрим некоторые устройства для измерения переме­ щений с применением оптических квантовых генераторов (ОКГ), используемые в Московском авиационном институте.

Неподвижное зеркало

^ ^ ^ ^ ^ ^ ^

!!

Полупрозрачное

і

11 ил у і i y u j [ / u i n u c

 

I

ЧРПКППП

п

I |

 

и

• |

 

, ІЇ

 

Исследуемый

\ _

Исследуемый

Фэу

I

'Д\}

 

объект

 

объект

а)

 

 

 

В)

Рис. 1. Схема

измерения перемещений с применением ОКГ:

а — при одностороннем выходе луча; / — неподвижное зеркало; 2 — полупро­ зрачное зеркало; б — при двустороннем выходе луча

Допплеровский метод. Если поверхность перемещается отно­ сительно луча (рис. 1, а), то появляется составляющая линей­ ной скорости v в направлении источника излучения. За один период колебания эта составляющая дважды изменит свой знак

И В е л и ч и н у ОТ V = Dma x Д О V = 0. Это П р и в е д е т К Т О М у , ЧТО Ч Э С -

тота отраженного луча также будет меняться (вследствие эф­ фекта Допплера). Сложение на приемнике двух сигналов, опор­ ного от зеркала 2 и от исследуемой поверхности, приведет к воз­ никновению биений, частота которых определяется формулой

A v = ^ ,

(1)


где v0 — частота опорного луча; с — скорость света.

Используя данный метод, можно определить скорость пере­

мещения поверхности, а затем

построить амплитудно-частотную

характеристику

колебаний. Существует

зависимость

 

 

 

где f — частота

колебаний

исследуемой

поверхности.

 

 

 

Если в формуле (1)

считать

v = vcp

за период

колебания, то

амплитуда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А, =

 

Ave

,

 

 

 

 

 

 

но v 0 = ~ -

(Хо — длина

волны

используемого

излучения),

тогда

 

 

 

 

 

A=-^S-.

 

 

 

 

 

 

 

(2)

В формуле

 

(2) необходимо определить только одну

величину

Av — допплеровскую частоту.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оценим предельные возможности метода. Наибольшая и наи­

меньшая скорости перемещения

поверхности

по

направлению

луча могут быть найдены по формуле (1):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

_

 

Ave

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Углах — ~~

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

miii

 

2v

0

 

 

 

 

 

 

Расчеты

показывают,

что

 

vmin

может

иметь

 

величину

5 • 10~8 м/сек,

a U m a x —

достигать значения 50 м/сек.

На основа­

нии формулы

(2) можно построить график в координатах

А — / ,

показывающий

 

рабочую область, в пределах которой

следует ис­

пользовать

данный метод. Левая

граница определится

разреша­

ющей способностью частотомера, правая — инерционностью фо­ тоэлектронного умножителя (ФЭУ). Точность измерения дости-

Я

гает — .

2

Возможность метода можно расширить, если применить ОКГ с двусторонним выходом луча. Подобная схема (рис. 1, б) опро­ бована в многочисленных экспериментах и показала высокую надежность работы. Отраженное исследуемой поверхностью из­ лучение возвращается и проходит через ОКГ. Таким образом,, из ОКГ выходит излучение, содержащее две частоты: опорную и частоту с информацией о перемещении поверхности. Эти час­ тоты, попадая на ФЭУ, приводят к биениям. Главное преимуще­ ство такой схемы — простота. Отсутствие полупрозрачного и опорного зеркал повышает надежность измерения колебаний с амплитудой порядка нескольких микрометров. В черте города