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

Схема разделения плоскостей уравновешивания должна:

1)обеспечивать постоянство заданного .коэффициента влия­ ния /г, определяемого из соотношения k = mo/mH\

2)позволять производить динамическое уравновешивание од-

Рис. 7.15. Схемы исключения влияния плоскостей уравновешивания в зависимости от положения неуравновешенной массы вдоль оси ро­ тора

новременно в нескольких плоскостях, а также быстро перестраи­ вать балансировочную машину с одного изделия на другое;

3) быть полностью симметричной относительно датчиков в от­ ношении сопротивлений и нагрузок (вносимая фазовая погреш­ ность не должна быть больше заданной в ТУ);

4)разделять плоскости уравновешивания при различном по­ ложении центров колебаний по отношению к датчикам;

5)параметры схемы должны быть такими, чтобы величина помехи с частотой 50 Гц была возможно меньше.

121

7.6. МЕТОДЫ ВЫДЕЛЕНИЯ И

2) трудность определения фазы колебания, так как она сильно изменяется при прохождении через резонансную частоту вращения;

3)случайные толчки, вызываемые внешними и внутренними причинами, сильно затрудняют работу машины;

4)уравновешивание ротора на машинах, использующих прин­ цип механического резонанса, в 5—7 раз продолжительнее, чем

на машинах с электрическими методами выделения сигнала.

• Электрические методы выделения сигнала можно разделить на две группы:

1). методы, использующие резонансные и полосовые фильтры;

2)методы, основанные на сравнении сигнала от датчиков с опорным сигналом, получаемым другим способом. Опорный сиг­

нал берется с частотой, точно равной частоте сигнала, который необходимо выделить.

122

У п р о щ е н н а я и з м е р и т е л ь н а я с х е м а б а л а н с и р о в о ч н о й м а ш и н ы

Прежде чем перейти к рассмотрению измерительных схем ба­ лансировочных машин с избирательными устройствами, необхо­ димо рассмотреть фазовые соотношения в измерительной схеме без избирательных устройств,- так как это позволит точнее сфор­ мулировать требования к измерительным устройствам балансиро­ вочных машин.

Рис. 7.17.-Упрощенная схема балансировочной машины:

/ — ротор; 2 — рамка; 3 — датчик; 4 — безынерционный усилитель; 5 — измеритель сигнала; 6 — ограничитель; 7 — выходной каскад; 8 — им­ пульсная лампа

На рис. 7.17 изображена простейшая измерительная схема, использующая стробоскопический эффект для определения места неуравновешенности на роторе. Для выяснения основных харак­ теристик этой схемы взят простейший ротор дискового типа. Счи­ таем, что диаметр этого ротора много больше его длины. Если этот ротор установить в рамку, поддерживаемую пружинами, и привести во вращение, то рамка вместе с ротором (при наличии неуравновешенной массы т) будет совершать колебания. Про­ екция этих колебаний на ось OY носит синусоидальный характер. Движение ротора в горизонтальной плоскости описывается сле­ дующим дифференциальным уравнением второго порядка:

V (£ü))2 + (С — ЛІ0)2)2

123

с — ЛІсіД

щей силой и перемещением.

Если собственную частоту колебаний подвижной системы обо­

значить через соо=Ѵс/М (массой рамки пренебрегаем), то выра­ жения для амплитуды и для фазы колебаний примут вид

т рм

У = -----

/

cp=arctg -

“о J

На рис. 7.18 эти зависимости изображены в виде графиков, из которых видно, что и амплитуда и фаза колебаний сильно изме­ няются при изменении частоты вблизи точки резонанса (когда

cü^coo), а при со>4соо амплитуда колебаний равна Y = —^ и фаза . іИр

колебаний ф = я. Следовательно, амплитуда и фаза колебаний при со>4юо практически не зависят от частоты.

К этому же выводу можно прийти и на основании других рассуждений. Если к диску с массой М на радиусе р добавить масму т, то центр масс диска сместится по радиусу в точку Оі на ве­ личину, равную Ар = тр/М. Если диск привести во вращение и не ограничивать его перемещений, то он будет вращаться вокруг этого нового центра масс. Прежний центр масс О вместе с мате­ риальной осью диска будет вращаться по окружности с радиусом

124

Ар. Проекция этого движения на ось OY будет в виде синусои­ дального колебания с амплитудой Y=\mp/M и фазой ф = я. Из рассмотрения рис. 7.19 видно, что между линиями 0 0 1 и ОіА угол

равен я.

Приведенные рассуждения подтверждают сделанный ранее вывод, что при <в>4(і)о расчет механической системы можно вести без учета жесткости пружин подвеса. Обычное условие <а>4соо

стараются всегда выполнить, так как при этом амплитуда коле­ баний механической системы пропорциональна величине неурав­ новешенной массы, а фаза колебаний постоянна и равна я.

Если к рамке в горизонтальной плоскости (по оси ОУ) при­ соединить датчик, преобразующий перемещение в электрическую величину, то по амплитуде сигнала этого датчика можно опреде­ лить величину неуравновешенной массы, а по фазе — место рас­ положения неуравновешенной массы на роторе.

Рассмотрим стробоскопический метод определения места неуравневешенности.

В технике широко применяются приборы и устройства, ис­ пользующие стробоскопический эффект. Этот эффект получается из-за инерционности восприятия изображения глазом человека. Импульсы света с частотой бодее 10 Гц глаз не различает как от­ дельные, а воспринимает их как непрерывный поток света. Если вращающееся тело освещать короткими импульсами света с час­ тотой, равной 1 импульсу за 1 оборот ротора, то этот ротор для

человеческого глаза будет казаться неподвижным. Это можно объяснить следующим образом. Человеческий глаз в этом случае видит ротор в течение малого промежутка времени, но всегда в одном и том же положении. Когда ротор меняет положе­ ние, то он не освещен. При повторении этих изображений с час­ тотой, большей 10 Гц, виденное глазом изображение не успевает исчезнуть и создается впечатление непрерывности.

Положение, в котором виден ротор, зависит от фазы импульса света по отношению к каким-либо отметкам на роторе. Если им­ пульсы света освещают ротор (рис. 7.20) в моменты, когда циф­ ра 1 находится в вертикальной плоскости, то ротор будет виден

именно в этом положении. Если импульсы света будут опазды­ вать на величину At, то ротор будет виден в другом положении — на рис. 7.20 цифра 1 сместилась на угол Дф= о)Дt.

Из приведенных рассуждений ясно, что сигнал датчика пере­ мещений колеблющейся механической системы достигает макси­ мального значения в моменты, когда неуравновешенная масса проходит через горизонтальную плоскость. Если в моменты дос­ тижения синусоидальной максимальной величины (рис. 7.21, а) из этого сигнала сформировать импульс и осветить ротор, то' ро­ тор будет казаться неподвижным в положении, когда неуравно­ вешенная масса расположена в горизонтальной плоскости. Если же импульсы света сформировать в моменты прохождения сиг­ нала датчика через нуль (см. рис. 7.21, б), то ротор будет виден

125

в таком положении, когда точка с неуравновешенной массой за­ нимает вертикальное положение.

При определении места неуравновешенной массы этим мето­ дом на роторе должны быть нанесены цифры или отметки, позво-

ляющие судить о его положении в пространстве с достаточной степенью точности. В настоящее время в балансировочных маши­ нах широко применяются индуктивные датчики. Сигнал, выраба­ тываемый такими датчиками, пропорционален скорости переме­ щения, т. е.

е = = ' тр -евВ I cos ( оit— —^ —Umcos (ші— —^ dt М 2 ) т \ 2 ) '

где Um— амплитуда напряжения сигнала. В данном случае амп­

литуда напряжения сигнала зависит не только от величины не­ уравновешенной массы, но и от частоты вращения ротора. По­

126