Файл: Ковалев М.П. Динамическое и статическое уравновешивание гироскопических устройств.pdf

Экспериментальные последования показали, что взаимное влияние плоскостей уравновешивания хорошо исключается в том случае, если

получается при /2 = Д, но это не всегда технически возможно сде­ лать, так как L может быть очень малой.

Следовательно, датчики необходимо устанавливать по раз­ ные стороны от оси ротора, что дает возможность ставить их в любую точку.вдоль оси ротора.

Условие I яр1 1= I яр2 1 почти всегда не выполняется.

Практически при установке в одну из плоскостей хорошо уравновешенного ротора некоторой массы место ее расположе­ ния, определенное по сигналу правого датчика, отличается от места, определенного по сигналу левого датчика (иногда фі — гр2 = 20ч-45°). Эта погрешность возникает вследствие того,

что колебания механической системы датчики воспринимают в различных направлениях, т. е. оси чувствительности датчиков расположены в пересекающихся плоскостях, проходящих парал­ лельно оси ротора.

Из-за погрешности нельзя полностью исключить взаимное влияние плоскостей уравновешивания, а сам процесс уравнове­ шивания затрудняется, так как отсчет места расположения не­ уравновешенности в правой и левой плоскостях уравновешива­ ния производится от разных точек.

Для устранения влияния плоскости I—/ на плоскость II—II необходимо часть сигнала в\ вычесть из сигнала еі, чтобы резуль­ тирующий сигнал равнялся нулю. Это возможно только при фі = = -ф2, но обычно Tj^i

Погрешность можно устранить при помощи фазовращателя, но только при одной из возможных частот, к тому же требуется очень точно сохранять постоянство частоты вращения ротора.

Автором был предложен другой метод, позволяющий устра­ нить погрешность во всем диапазоне рабочих частот вращения ротора. Существо метода заключается в том, что датчики могут при настройке перемещаться относительно ротора как в гори­ зонтальной, так и в вертикальной плоскостях. Такая система была осуществлена на ряде балансировочных установок и пока­ зала хорошие результаты. Сам процесс настройки машины в этом случае довольно прост. Устанавливая поочередно на эта­ лонный ротор груз в одной из плоскостей, перемещением датчика добиваются совпадения показаний места для данной плоскости.

116

В большинстве случаев сигнал с датчиков поступает на сум­ мирующее устройство и «а вход электронного усилителя. Поэто­ му сопротивление датчиков должно согласовываться с входным сопротивлением усилителя. Если применяются индукционные датчики, то сопротивления датчиков согласуются при помощи трансформаторов.

К датчикам балансировочных машин предъявляются следую­ щие основные требования:

1)датчики должны обладать большой чувствительностью;

2)сигнал, получаемый с датчика, должен быть пропорциона­ лен перемещению или скорости;

3)параметры датчика должны быть стабильны, так как от

этого зависит стабильность работы всей установки;

4)собственная частота подвижной системы датчиков должна быть гораздо меньше рабочей частоты;

5)система крепления датчиков должна обеспечивать пере­ мещение датчиков в вертикальной и горизонтальной плоскостях

впроцессе настройки балансировочной машины'«а данный тип

ротора;

6)датчики следует устанавливать по разные стороны от оси ротора; і

7)частотные характеристики обоих датчиков (амплитудная

ифазовая) должны быть одинаковыми;

8)датчики должны легко согласовываться с усилительной

схемой; 9) датчики должны обеспечивать простоту и надежность схе­

мы разделения плоскостей уравновешивания.

7.5. СХЕМЫ УСТРАНЕНИЯ ВЗАИМНОГО ВЛИЯНИЯ ПЛОСКОСТЕЙ УРАВНОВЕШИВАНИЯ

Качество разделения плоскостей уравновешивания определя­ ется отношением показаний прибора величинынеуравновешен­ ности для одной и другой плоскости при неуравновешенности только в одной плоскости.

Для определения требований к схемам разделения плоскостей уравновешивания ротора допустим, что имеется возможностьточно удалять или добавлять необходимое количество материа­ ла. Тогда коэффициент разделения плоскостей уравновешива­ ния должен быть Ä = m0: тп, где т0— остаточная неуравновешен­ ность (допустимая) ротора, тя — его начальная неуравновешен­ ность (до уравновешивания).

Это значит, что при установке в одной из плоскостей идеально уравновешенного ротора максимально возможного груза неуравновешенность другой плоскости не должна увели­ читься более чем на величину допустимой остаточной неуравно­ вешенности. При таком разделении плоскостей уравновешива­ ние производится без повторных запусков (если другие погреш­ ности отсутствуют). Поэтому необходимо заранее назначать

117

величину не только остаточной, но и максимальной первоначаль­ ной неуравновешенности, которую должен иметь ротор до урав­ новешивания.

Естественно, отношение т0 : тв определяется как типом рото­ ра, так и требованиями производства. Обычно отношение 1 : 20 или 1 : 30 вполне достаточно для нормальной работы установки.

Для разделения влияния плоскостей уравновешивания элек­ трическим способом необходимы схемы, позволяющие суммиро­ вать два синусоидальных напряжения одной частоты. Наиболь­ шее распространение получили потенциометрические схемы; иногда применяются трансформаторы с тремя обмотками.

Простейшая схема разделения плоскостей уравновешивания изображена на рис. 7.13, а.

Для исключения влияния левой плоскости на правую необхо­ димо из э. д. с. правого датчика ПД вычесть часть э. д. с. левого датчика ЛД. Коэффициент k определяется расположением цент­ ра колебания по отношению к датчикам и центру массы системы.

Влияние плоскостей уравновешивания друг на друга можно полностью исключить электрическим способом. Но это не всегда выгодно. Когда тяги датчиков закреплены вблизи соответствую­ щих центров колебания, то для устранения влияния одной плос­ кости на другую (в пределах 1/10 или 1/15) достаточно из полно­ го напряжения одного датчика вычесть часть напряжения дру­ гого. Естественно, это почти не сказывается на чувствительности установки. Но когда тяги датчиков расположены на значитель­ ном расстоянии от центров колебания, что вполне возможно при креплении их на опорах, исключение влияния плоскостей элек­ трическим способом приводит к резкому уменьшению чувстви­ тельности, так как в этом случае необходимо из напряжения одного датчика вычитать значительную часть напряжения друго­ го. Помехи при этом не компенсируются и их относительный уровень возрастает.

118

Пример. Пусть имеется полностью симметричная система подвеса ротора. Допустим, что в левой плоскости имеется неуравновешенная масса т.\, а в правой — т2. В данном случае э. д. с. датчиков будут зависеть от неуравно­ вешенностей ш\ и пи. Следовательно, для них можно написать следующие выражения:

ел= еі + е2>

еп = е2 + еі >

где ел — э. д. с. левого датчика; ві — составляющая ел от іщ\

4

е 2 — составляющая ел от т2; еп — полная э. д. с. правого датчика; е 2 — составляющая еп от т2\

е1 — составляющая еп от ти

Для устранения влияния неуравновешенности в правой плоскости на из­ мерение неуравновешенности в левой из ~ел необходимо вычесть кеП, так чтобы

е л — k e a = ex + е'2 — k e 2 — k e [ .

При е 2 — k e 2 = О

11»

Для исключения взаимного влияния плоскостей иногда поль­ зуются схемой, изображенной на рис. 7.14.

Для устранения влияния неуравновешенности в правой плос­ кости на левую при неуравновешенности только в правой плос­ кости необходимо суммировать э. д. с. датчиков в определенном соотношении.

В этом случае должно выполняться следующее условие:

Для исключения влияния плоскостей уравновешивания при помощи трансформатора производят векторное сложение сигна­

Схема рассчитана на уравновешивание ротора сразу в шести плоскостях. -Это обеспечивается шестью потенциометрами, кото­ рые также позволяют настраивать балансировочную машину сразу на три ротора, уравновешиваемых в двух плоскостях. Поэ­ тому возможен быстрый переход от уравновешивания одного из­ делия к уравновешиванию другого. Переключатели П1 и П2 слу­ жат для изменения фазы сигнала датчика на 180°, что бывает необходимо при изменении относительного расположения центра колебания и точки измерения колебаний. Для сохранения показа­ ний места справа и слева в одной точке переключатель П4 также переключается.

Переключатель ПЗ служит для выбора пар плоскостей, а пе­ реключатель П5 — для выбора одной плоскости.

120