книги из ГПНТБ / Теория и практика балансировочной техники

В ряде случаев конструкция машины не позволяет разме­ щать на роторе пробные грузы или же это связано с технологи­ ческими неудобствами. В этом случае целесообразно применять методы уравновешивания, не требующие пробных грузов и пус­ ков [3]

К таким методам можно прийти, рассматривая приведен­ ное выше уравнение Фредгольма, которое может быть с любой степенью точности аппроксимирова­ но конечным числом линейных алге­

браических уравнений.

Изложенные выше методы, как и многие другие, базируются на изме­ ренных прогибах ротора, поэтому следует остановиться на том, как в реальных условиях производят та­ кие измерения.

Тензометрирование для этих це­

элементом и поверхностью контро­ лируемой детали. Изменение этого зазора определяется колеба­ ниями опор, зазорами в подшипниках и т. д. Поэтому следует пользоваться методом выделения деформаций ротора из общего показания датчика.

На рис. 3 показано, из каких составляющих складывается вектор перемещений ОД центра тяжести некоторого 1-го сечения ротора.

Чтобы найти OA, необходимо определить динамические по­ датливости опор и измерить их перемещения в работе, а для нахождения АВ — знать режим работы подшипников.

Если к указанному добавить необходимость учета вытяжки лопаток, дисков, барабанов и колебаний самих измерительных датчиков, то задача определения прогиба будет решена после получения почти всех данных о динамике двигателя.

Проведение столь трудоемких исследований для уравновеши­ вания может быть оправдано еще и тем, что получаемые резуль­ таты ценны сами по себе и значение их необходимо при доводке 20

При использовании балансировочной машины для уравнове­ шивания быстровращающихся роторов (20—30 тыс. об/мин) эф­ фективность ее существенно уменьшается. Это связано прежде всего с тем, что на поверхности уравновешиваемого ротора воз­ никает след от луча значительной протяженности с зоной облоя по его краям.

Для устранения этих недостатков был применен лазер с ре­ гулируемой добротностью. Функциональная схема балансиро­ вочного автомата (рис. 1) работает следующим образом: син-

Рис. 1. Блок-схема балансировочного автомата с использованием лазера:

/ — лазер; 2 — активный стержень; 3 — соленоид; 4 — зеркало; 5 — фокуси­ рующая система; 6—8 — пневмосистема; 9 — ротор; 10 — блок питания привода; // — датчики; 12 — блок преобразования сигнала; 13—15, 19 — блоки управления синхронизатором; 16, 17 — пульт управления и тахометр; 18 — блок питания

лазера; 20 — система охлаждения

стержня 2, установленных в оптический резонатор между тор­ цом рубинового стержня и выходным зеркалом 4. При прохож­ дении тока по обмотке соленоида возникает электромагнитное поле, изменяющее плоскость поляризации активного стержня. Степень поляризации модулятора определяет длительность све­

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

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

стью работы фазовращателя Афа и отношением первоначальной

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,

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.

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

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

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

Используя данный метод, можно определить скорость пере­

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

амплитуда колебания почвы фундамента достигает 3 мкм даже на значительном удалении от промышленных источников коле­ баний. Чтобы исключить влияние этих колебаний, все элементы схемы (рис. 1, а) располагают на специальной платформе, и уст­

применяемой при данном методе, является использование в ка­ честве приемника излучения фотоэлемента с боковым фотоэф­ фектом. В схеме использован не узкий луч, а широкий. Излуче­ ние ОКГ направляется на оптическую систему, которая расфо­ кусирует луч таким образом, чтобы он занимал всю поверхность

ОКГ h

У

Рис. 2. Схема измерения перемещений теневым методом

сприменением ОКГ:

/— исследуемый объект; 2 — фотоприемник; У — усилитель

приемника. При колебаниях исследуемого объекта освещенность в различных точках приемника меняется. Современные прием­ ники излучения имеют высокую чувствительность. Они позво­ ляют обнаружить перемещение в несколько микрон. В то же время размеры площадки достигают 20—25 мм, что обеспечи­ вает возможность замера значительных амплитуд колебаний лопатки.

Голографический метод. Излучение ОКГ с помощью полу­ прозрачного зеркала расщепляется на две части (рис. 3). Пер­ вая половина луча, преходя систему зеркал, попадает на при­ емное устройство, минуя исследуемый объект. Этот луч является опорным. Вторая половина луча направляется на объект, отра­ зившись от которого, она попадает на приемное устройство. Та­ ким образом, на приемном устройстве складываются опорный и отраженный от исследуемого объекта лучи. Первое зеркало яв­ ляется светоделительным. Если в качестве такового использова­ но многослойное диэлектрическое зеркало, то, поворачивая по­ следнее, можно в широких пределах менять коэффициент отра­ жения. Это позволяет устанавливать необходимое соотношение между энергиями опорного и сигнального лучей. Зеркало 5 по­ зволяет достаточно просто устанавливать оптимальное направ-