Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_11987
.pdf
ИЗМЕНЕННАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Перепечатано с поправками в соответствии с решением помощника контролера, действующего от имени
генерального контролера, от четырнадцатого января 1935 года.
(Поправки выделены стертым курсивом.) ) СПЕЦИФИКАЦИЯ ПАТЕНТА
Дата подачи заявки: январь. 13, 1932.
№ 1068/32.
399,845.i Полная спецификация слева: февраль. 13, 1933.
MJW принят: октябрь. 13, 1933.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Усовершенствования в области балансировки вращающихся элементов. Мы, Морис Кинйон Тейсон,
подданный Великобритании, и... Компания FERRANTI, LIMITED, зарегистрированная в соответствии с
законодательством Великобритании, и оба предприятия компании, расположенные в Холлинвуде, графство
Ланкастер, настоящим заявляют, что сущность данного изобретения заключается в следующем: данное
изобретение относится к балансировке вращающихся элементов. И хотя в дальнейшем описании особое
внимание будет уделено высокоскоростным вращающимся элементам, используемым в текстильном
прядении, сфера действия изобретения распространяется на другие вращающиеся элементы, такие как
пропеллеры, коленчатые валы двигателей, роторы центробежных аппаратов и, по сути, на любые
вращающиеся элементы, которые могут быть динамически сбалансированы.
Основной целью изобретения является разработка усовершенствованных методов и средств для точной
динамической балансировки вращающихся элементов, а также разработка методов и средств для
определения состояния таких вращающихся элементов с точки зрения их динамической балансировки.
Изобретение представляет собой способ достижения динамического равновесия вращающегося тела в
движении путем локального удаления материала, распределенного под соответствующим углом.
Изобретение также включает в себя методы и средства для обнаружения или индикации непосредственно или
косвенно места добавления или удаления веса, необходимого для балансировки, с помощью механических,
электромагнитных или электростатических устройств.
Изобретение также заключается в обнаружении или индикации непосредственно или косвенно амплитуды и
фазы возмущения вращательного равновесия во вращающемся теле путем сопоставления индикатора
амплитуды и индикатора фазы, один или оба из которых могут быть механическими, электромагнитными или
электростатическими с термоэлектронным усилением4.5.
Изобретение также включает в себя способ [Цена 11-] балансировки вращающегося элемента, центр тяжести
которого не лежит на его нормальной оси вращения во время движения, который включает в себя
обеспечение совпадения указанного центра тяжести с указанной осью путем удаления материала из
соответствующего места или мест, например, с помощью устройства, которое воздействует на
балансируемый элемент аналогично инструменту токарного станка.
Удаляемый материал может представлять собой добавленную или вычтенную спираль, предпочтительно
образующую один полный оборот вокруг оси, или может представлять собой три или более выступов,
лежащих на воображаемой спирали таким образом, что моменты их центробежных сил противодействуют
друг другу, и подходящее место для удаления материала может быть удобно найдено методом проб и ошибок
вдоль указанной спирали.
При реализации данного изобретения в одном из его вариантов, в качестве примера, применительно к
балансировке текстильного маховика, установленного на воздушных подшипниках в упругих опорах и
имеющего спираль из какого-либо материала, например, припоя, нанесенного на поверхность с каждого
конца, каждый подшипник механически соединен 75 с электрическим генератором такого типа, что
вырабатываемое напряжение пропорционально перемещению подшипника. Для этой цели вполне подходит
громкоговоритель с индуктором или подвижной катушкой. 80 Таким образом, вибрации подшипников приводят
к генерации эквивалентной ЭДС, которую можно измерить с помощью достаточно чувствительного прибора
для измерения переменного напряжения, такого как вольтметр Mo-allin или прибор типа выпрямителя 85.
Напряжение является мерой интенсивности вибраций.
Для защиты измерительного прибора от перегрузок в измерительную цепь может быть включен потенциометр
с высоким сопротивлением или другое устройство ограничения напряжения. Один прибор может
использоваться с переключателем, позволяющим подключать его к любому из генераторов по желанию.
Вращающаяся конструкция со спиралями приводится в движение в подшипниковой трубе с помощью
воздушной турбины, расположенной в верхней части, которая обеспечивает практически постоянный
крутящий момент на низких скоростях, и наблюдение покажет, превысит ли она критическую скорость
системы. Если этого не происходит, даже если на мгновение подержать подшипниковую трубку в руке, обычно
можно определить место чрезмерного дисбаланса, например, по наличию большого сгустка припоя. Если
ничего не очевидно, место для удаления припоя можно определить методом проб и ошибок. Лучше всего
начать с нижнего подшипника, поскольку радиус здесь больше, и можно ожидать большей погрешности. Для
удаления части припоя во время вращения маховика используется режущий инструмент, предпочтительно с
наконечником из чрезвычайно твердого материала, такого как карбид вольфрама. По скорости работы
красильной машины легко определить, удаляется ли припой в нужном месте. Например, если припой
отслаивается медленнее, значит, он удаляется не из того места, и следует попробовать место,
расположенное на полшага спирали дальше.
Этот метод позволяет очень быстро определить правильное место для снятия груза.
Поскольку припой удаляется в нужном месте, летательный аппарат превышает свою критическую скорость, и
скорость увеличивается. Это увеличение отчетливо слышно в паре телефонов с высоким сопротивлением,
подключенных к клеммам вольтметра. При таком увеличении скорости некоторое увеличение генерируемого
напряжения происходит, хотя амплитуда вибрации одновременно уменьшается.
Обрезка продолжается до тех пор, пока показания вольтметра не достигнут нуля, после чего в телефонах
практически не должно быть звука.
Для компенсации увеличения напряжения с частотой может использоваться стандартный низкочастотный
электрический фильтр, который можно удалить или закоротить для окончательной балансировки, если
требуется высокая чувствительность. Скорость не обязательно должна превышать определенный уровень,
независимо от того, насколько незначительной может стать вибрация, если турбина снижает свой крутящий
момент на высоких скоростях. Эта часть процесса балансировки не должна занимать более половины
минуты. Если спираль уложена равномерно, это займет еще меньше времени.
Теперь переключатель перемещен таким образом, чтобы прибор считывал вибрацию верхнего подшипника.
Здесь маховик сбалансирован точно так же, чтобы прибор опустился до нуля. В подшипниковой трубке
имеется окошко для крепления инструмента к направляющей в верхнем подшипнике. Прибор, снова
подключенный к нижнему подшипнику, теперь показывает очень малое значение, и когда оно, наконец,
обнуляется, летательный аппарат практически идеально сбалансирован. Дисбаланс верхней деки теперь
настолько мал, что его невозможно обнаружить на ощупь или с помощью приборов. На это потребуется
примерно одна минута. 70 При реализации данного изобретения в другой форме, например, применительно к
вращающемуся элементу небольших высокоскоростных электродвигателей (в таком случае), мы размещаем
на каждом конце вала якоря спираль какой-либо формы либо на какой-либо части вала, имеющей большой
радиус, например, на неподвижном шкиве, либо на дополнительном металлическом диске, либо на
какой-либо части самого якоря между подшипниками, при этом обмотка возбуждения и якорь находятся в
нужном положении, а двигатель приводится в движение без нагрузки собственной силой.
Для удобства на вал якоря, расположенный снаружи двигателя 85, устанавливаются два диска с витками
припоя. — Конденсаторная пластина, вращаемая маховиком, размещается рядом с любыми существующими
неровностями на валу, такими как шпоночный паз, или неровностями, специально созданными, например,
очень тонкой проволокой на валу якоря. Это устройство служит в качестве фазового локатора и при
подключении к усилителю с коэффициентом усиления около 15000 генерирует импульс напряжения один раз
за каждые 95 оборотов вала якоря.
Вибрации вала якоря передаются через корпус двигателя на стол, установленный на двух мягких резиновых
плитах с изолированными металлическими пластинами снизу и закрепленный на изолированном жестком
основании. Вибрации, передаваемые на стол, изменяют емкость двух конденсаторов, образованных столом и
изолированными пластинами. Эти конденсаторы (105 шт.) используются в качестве конденсаторных
микрофонов и поочередно подключаются с помощью переключателя к термоэлектронному усилителю с
соответствующим коэффициентом усиления (около 10000).
Выходы двух усилителей 110 подаются на экранную и управляющую сетки пентодной лампы, причем эти
сетки имеют отрицательное смещение, так что только положительные пики приложенной ЭДС способны
пропускать анодный ток, и 115 – только когда положительные пики возникают одновременно. В анодной цепи
этого пентода находится миллиамперметр, который показывает анодный ток от подходящей высоковольтной
батареи. Показания миллиамперметра (120 мкА) не отображаются до тех пор, пока пики не совпадут.
В процессе работы, при медленном вращении установочного конденсатора во время работы двигателя,
определяется угол, при котором протекает максимальный анодный ток 125°. Этот угол, когда собственный
период колебаний системы достаточно мал, представляет собой угол дисбаланса, принимая за точку отсчета
положение подвижной лопатки или неровности 130 399,845 3, определяющей расположение конденсатора.
Угол, определяемый с помощью позиционирующего конденсатора, таким образом, напрямую указывает на
радиальное смещение диска, несущего балансировочную спираль, при котором необходимо удалить припой
для улучшения балансировки. Режущий инструмент, используемый для удаления припоя, применяется на
указанном радиусе, а балансировка обрабатываемого конца, в зависимости от положения переключателя,
улучшается за счет снижения показаний описанного ранее вибрационного вольтметра. Если этот метод
используется для многократной балансировки, радиус, в котором работает токарный инструмент, может быть
установлен с помощью кулачка, воздействующего непосредственно на центрирующий конденсатор.
Другой конец теперь обрабатывается таким же образом до тех пор, пока вольтметр не покажет ноль.
Первый упомянутый конец теперь необходимо сбалансировать заново, хотя требуемая балансировка,
вероятно, будет очень незначительной. Затем якорь балансируется.
Возможно, быстрее будет использовать метод проб и ошибок, применяя вольтметр Муллина для проверки,
особенно для очень маленьких двигателей. В этом случае все, что требуется, — это последовательно
обнулить напряжение на каждом конце. Если прикосновение режущего инструмента приводит к увеличению
напряжения, значит, инструмент применялся не в том месте, и необходимо вырезать радиус, равный
половине шага спирали. Когда напряжение на каждом конце равно нулю, якорь находится в правильном
динамическом равновесии.
Вместо электростатических устройств для определения точки приложения и снятия веса, необходимого для
балансировки, мы можем использовать электромагнитные устройства, заменяя либо угловой эталон или
индикатор нулевой точки (амплитуду импульса), либо индикатор вибрации конденсаторами, либо и то, и
другое магнитными генераторами, такими как подвижные металлические или катушечные динамики, угольные
или другие микрофоны. Таким образом, можно получить необходимые два типа признаков, на основании
которых можно определить требуемое местоположение.
Вместо конденсаторов под подвижным столом могут использоваться подвижные динамики, работающие в
качестве линейных генераторов, в которых генерируемое напряжение пропорционально перемещению,
например, катушечные или индукторные устройства. Подвижная катушка или подвижная железная часть
генератора механически соединена посредством стержня с жестким столом, на котором установлен
двигатель. Любые вибрации от якоря двигателя передаются на подставку, на которой установлен двигатель.
Эти колебания приводят в движение подвижные части генераторов и, таким образом, создают переменную
ЭДС, которая может приводить в действие фазокорреляционный пентрод, показывающий место, где
необходимо снять груз для балансировки якоря; или же она может просто использоваться для работы
вольтметра переменного тока методом проб и ошибок для балансировки. 70 Для фазового локатора наиболее
эффективным устройством является небольшой конденсатор, используемый, как описано ранее, или же
можно установить на вал позиционирующий кулачок, приводящий в действие соответствующий генератор,
чтобы получить желаемую опорную точку, или использовать вращающийся угольный контакт; однако
электростатический фазовый локатор предпочтительнее, поскольку он не создает помех валу.
В целом, для метода проб и ошибок предпочтительнее использовать магнитный генератор, поскольку
термоэлектронные усилители не требуются, нужен только вольтметр. Однако, если двигатель большой и
требуется определение фазы, гораздо лучше использовать описанные ранее электростатические методы.
В качестве замены можно использовать механические индикаторные устройства, и сейчас мы опишем один из
вариантов таких устройств.
Для крупных вращающихся тел, где можно ожидать значительного нарушения баланса, вышеупомянутые
электрические устройства можно заменить механическими.
В качестве механизма позиционирования может использоваться эксцентрик, приводящий в движение
стержень следующим образом, а в качестве индикатора амплитуды вполне подходит индикатор часового
типа. 100 В данном случае применяется тот же метод, что и ранее описанный для небольшого двигателя:
Концы вала, на котором расположен большой вращающийся корпус, установлены в подшипниках, удобно
подпружиненных и поворотных; один конец 105 соединен посредством гибкой, но не скручиваемой муфты с
устройством, состоящим из эксцентрикового кольца, установленного на коротком валу в жестких
подшипниках, так что эксцентрик вращается вместе с корпусом, обеспечивая его балансировку.
На эксцентрике покоится кулачковый рычаг, шарнирно закрепленный на одном конце.
К подвижному подшипнику, несущему вал балансируемого корпуса (на одном конце 115 градусов), и к
кулачковому рычагу на эксцентрике (на другом конце) прикреплен жесткий стержень, центр которого соединен
с каким-либо прибором, регистрирующим движение, например, индикатором часового типа или электрическим
генератором и измерительным прибором. 120 Между валом корпуса и эксцентриковым кольцом размещен
дифференциальный механизм с указателем, откалиброванным в градусах, так что кольцо может вращаться
относительно вала путем перемещения рычага, соединенного с дифференциальной передачей.
При вращении корпуса движения от эксцентрикового кольца и главного подшипника машины передаются на
циферблатный прибор через шток.
Теперь дифференциальное движение вращается до тех пор, пока эксцентриковое кольцо не окажется в таком
положении, что при выдвижении одного конца стержня другой будет втягиваться. Это покажет минимальное
значение на индикаторе часового типа, подключенном к центру стержня.
Угол, считываемый с циферблата дифференциального механизма, показывает соотношение между фазой
колебаний и эксцентрической фазой, а поскольку последнюю можно легко установить относительно вертикали
(или другой фиксированной плоскости), положение колебаний отображается наглядно.
Было бы возможно, хотя и удобнее, установить эксцентрик непосредственно на вал вместе с его
дифференциалом. В этом случае индикация осуществлялась бы непосредственно с верхней части
эксцентрика, а фазовый угол можно было бы определить, как описано выше.
Как правило, выгоднее балансировать скорость выше критической, а не на критической, поскольку
критическая скорость, как следует из названия, очень критична, особенно если демпфирование
незначительно. Организм не склонен бегать с такой скоростью, предпочитая бежать либо быстрее, либо
медленнее.
Это приводит к очень изменчивой амплитуде и указанному фазовому углу. Угол запаздывания быстро
изменяется от нуля до 180 градусов по мере изменения скорости вращающегося тела от значений ниже
критического уровня до значений выше критического уровня.
Мы предпочитаем балансировать вращающиеся элементы значительно выше критической скорости, при
которой дисбаланс смещается на 180° от той части элемента, которая вылетает наружу. Определение
фазового положения значительно проще, чем при балансировке на критической скорости, поскольку угол
запаздывания не меняется со скоростью. Кроме того, скорость можно изменять без влияния на амплитуду
колебаний.
Единственный случай, когда желательна балансировка ниже критической скорости, — это случай, когда
балансируемый элемент может получить повреждения при работе на критической скорости; таким элементом,
например, может быть гибкий вал.
В данном случае балансировку необходимо проводить при скоростях ниже критической, а для повышения
критической скорости до высокого значения следует использовать мощные пружины.
Дата: 13 января 1932 года.
МАРКС И КЛЕРК.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ (С ИЗМЕНЕНИЯМИ)
Усовершенствования в балансировке вращающихся элементов. Мы, Мау-Рис Кеньон Тейлор, гражданин
Великобритании, и компания FERRAxTI Limited, зарегистрированная в соответствии с законодательством
Великобритании, обе компании, расположенные в Холлинвуде, графство Ланкастер, настоящим заявляем о
характере данного изобретения и о способе его осуществления, которые будут подробно описаны и
установлены в следующем заявлении:
Данное изобретение относится к балансировке вращающихся элементов в целом, при скоростях ниже или
выше критических, и, хотя в дальнейшем описании особое внимание будет уделено высокоскоростным
вращающимся элементам, используемым в текстильном прядении, область применения изобретения
распространяется на другие вращающиеся элементы, такие как пропеллеры, коленчатые валы двигателей,
роторы центробежных устройств, например, турбогенераторы, электродвигатели в целом, диски
электрических счетчиков, вращающиеся элементы телевизионных аппаратов и, по сути, на любые
вращающиеся элементы, которые могут быть динамически сбалансированы.
Основная цель изобретения — разработка усовершенствованных методов и средств для точной и очень
быстрой динамической балансировки вращающихся элементов. Ещё одной целью является разработка
методов и средств для проверки или определения состояния вращающихся элементов с точки зрения их
динамического равновесия.
Изобретение представляет собой способ достижения динамического равновесия вращающегося тела в
движении, который включает удаление, по меньшей мере, одной из трех или более масс материала,
нанесенного для этой цели на поверхность уравновешиваемого тела, или которые сформированы как единое
целое с телом при его изготовлении, или которые являются единое целое с телом, при условии, что
указанные три или более масс расположены на расстоянии 6 см друг от друга в отдельных плоскостях,
содержащих продольную, горизонтальную и поперечную оси тела, причем угол между любыми двумя
смежными плоскостями по радиусу или углу между ними меньше 180°, а окружность вращения каждой
отдельной массы не совпадает с окружностью вращения любой другой из указанных масс.
Изобретение также включает способ 110 согласно предыдущему абзацу, включающий средства для
обнаружения или индикации непосредственно или косвенно амплитуды и фазы колебаний вращательного
баланса во вращающемся теле, которые включают в себя сопоставление индикатора амплитуды и
индикатора фазы, причем любой из них или оба могут быть механическими, электромагнитными или
электростатическими, включая угольные или другие микрофоны, с термоэлектронным усилением или без
него.
Изобретение также включает способ согласно любому из двух предыдущих пунктов, в котором дисбаланс или
степень дисбаланса обнаруживаются или указываются средствами, включающими электрические генераторы,
такие как индукторы или громкоговорители с подвижными катушками, предпочтительно вместе с
подходящими средствами, такими как, например, вольтметр или подобное устройство с подключенными к
нему телефонами с высоким сопротивлением для воспроизведения слышимых изменений скорости или
вращения из-за изменения баланса; или в котором фаза дисбаланса указывается средствами, включающими
вращающийся электрический конденсатор, подключенный к соответствующей электрической цепи; или в
котором дисбаланс или степень дисбаланса обнаруживаются или указываются средствами, включающими
электрические конденсаторы, на которых опирается балансируемое тело, емкость которых изменяется в
соответствии с амплитудой вибраций, вызванных степенью дисбаланса тела во время движения; или в
котором фаза дисбаланса указывается средствами, включающими подвижный механический подшипник,
несущий вал, на котором установлен балансируемый корпус, поворотный стержень, прикрепленный к
подшипнику, эксцентрик, соединенный посредством дифференциального перемещения с валом через гибкую,
но не скручивающуюся муфту, поворотный кулачковый рычаг, контактирующий с эксцентриком, и жесткое
соединение между стержнем и кулачковым рычагом.
Изобретение также включает в себя способ достижения динамической балансировки, как указано выше,
применяемый для балансировки высокоскоростной текстильной прядильной машины или высокоскоростного
пневматического шлифовального станка или подобного устройства, установленного в каркасном корпусе для
применения режущего инструмента.
Изобретение также включает в себя способ достижения динамической балансировки, как указано выше, при
котором материал для балансировки удаляется с помощью устройства, воздействующего на балансируемый
объект аналогично инструменту токарного станка.
Изобретение также заключается в устройстве, используемом для обеспечения динамического равновесия
вращающихся тел в движении, в основном так, как описано здесь.
а) Обращаясь к прилагаемым схематическим чертежам: Рисунок 1 иллюстрирует систему балансировки
текстильного маховика соответствующей формы; Рисунок 2 иллюстрирует систему балансировки
вращающихся элементов небольших высокоскоростных электродвигателей; Рисунок 2а показывает вид с
торца спирали нанесенного материала; Рисунок 3 иллюстрирует в плане, а Рисунок 3а — в проекции,
устройство 70 для балансировки большого вращающегося тела с использованием механических
индикаторных устройств; Рисунок 4 — это диаграмма, используемая в пояснительной или иллюстративной
теории; Рисунок 5 иллюстрирует схему испытаний и 76 измерения в соответствии с одной из форм; и Рисунок
6 иллюстрирует средство балансировки небольших высокоскоростных пневматических шлифовальных
машин; 80 Рисунок 7 иллюстрирует траекторию снятия веса относительно плоского тела; Рисунки 8 и Sa
представляют в плане и проекции соответственно траекторию снятия веса относительно цилиндрического
тела; 85 На рисунках 9 и 9а в плане и проекции соответственно показано место отвода веса относительно
тела с изменяющимся поперечным сечением, например, конуса.
При реализации изобретения в форме, показанной в качестве примера на рисунке 1, применяемой для
балансировки лопасти, на которой имеется место или которая сделана таким образом, чтобы было место для
нанесения спирали припоя или подобного материала, как указано ниже, 95 лопасть, обозначенная
порядковым номером 1, установлена на воздушных подшипниках 2, 2 (см., например, спецификацию № 18260
от 1904 г.) в упругих опорах 3, 3. Спирали или витки 4, 4 из подходящего материала, например, припоя 100,
наносятся по одной на каждом конце флаера. Каждый подшипник 2, 2 механически соединен стержнями 5, 5 с
электрическими генераторами 6, 6 такого типа, что напряжение возрастает при увеличении смещения 105
подшипников 2, 2, например, индуктором или подвижной катушкой громкоговорителя. Вибрации генерируют
электродвижущие силы, которые измеряются прибором для измерения переменного напряжения, например,
вольтметром Муллена или выпрямительным прибором. В измерительную цепь может быть включено
устройство ограничения напряжения, например, потенциометр с высоким сопротивлением p, имеющий
значение около 10000 Ом, для защиты устройства v.
Переключатель s позволяет подключать устройство av к любому из генераторов 6 или 6 по желанию.
Воздушная турбина 7 приводит в движение летательный аппарат, воздух поступает через входное отверстие
8 в воздухозаборник 9, обеспечивая почти постоянный крутящий момент на низких скоростях, и - наблюдения
покажут, проходит ли он критическую скорость системы. Если этого не происходит, даже если на мгновение
подержать подшипниковую трубку в руке, обычно можно определить место чрезмерного дисбаланса. Если
ничего не очевидно, место для удаления припоя можно определить методом проб и ошибок. Лучше всего
начать с нижнего подшипника, так как пластина 14, способная медленно вращаться, имеет больший радиус, и
при этом маховик расположен рядом с любым существующим подшипником, поэтому можно ожидать ошибок.
Режущий инструмент создает неровности на валу, например, используется для удаления части припоя из
шпоночного паза или специально создает неровности во время вращения детали, и этот инструмент
создается, как показано на рисунке 15. Вибрации якоря 70, предпочтительно с наконечником из чрезвычайно
твердого вала, передаются через такой материал, как карбид вольфрама.
Корпус двигателя 16 крепится к столу 17, на котором легко увидеть, удаляется ли припой с помощью двух
подходящих пружин 18, 18, расположенных в нужном месте, в зависимости от скорости вращения
металлических пластин 19, 19 на нижней стороне рычага. Например, если лопасти, установленные на
изолированном жестком основании 75, движутся медленнее, значит, происходит удаление припоя 20.
Если вибрация передается на стол с неправильного места, следует попробовать другое место, где она может
изменять шаг спирали. В соответствии с их амплитудами этот метод позволяет очень быстро определить
правильное место для удаления припоя из двух конденсаторов, образованных столом и изолированными
пластинами. По мере удаления припоя в нужном месте конденсаторы подключаются по одному, и скорость
полета превышает критическую, после чего переключатель быстро увеличивается. Это увеличение отчетливо
слышно в паре, включающей лампы 21 и 22. Телефоны с высоким сопротивлением, подключенные к
конденсаторам, заряжались на 85 В через клеммы вольтметра. При этом, благодаря батарее 23, возникает
увеличение скорости при различных потенциалах, происходит некоторое увеличение напряжения,
генерируемого на резисторах 24, хотя вибрация и 25, которые подаются на сетки ламп, одновременно
уменьшаются, и усиленный выходной сигнал от них значительно возрастает.
Резка продолжается до тех пор, пока напряжение не достигнет нуля, после чего общее увеличение будет
достаточным для того, чтобы в телефонах можно было считать любые остаточные искажения. Оба сигнала
теперь слышны как гул. Стандартный фильтр нижних частот, проходящий через трансформаторы 26 и 27,
электрический фильтр может использоваться для противодействия увеличению напряжения с частотой, и его
можно удалить или закоротить с помощью тетрода, пентода или другой подходящей лампы для
окончательной балансировки, где требуется высокая чувствительность, посредством утечки сетки и
конденсатора 28. Необходимость скорости и катод клапана не должны превышать определенный уровень, при
этом не должно происходить смещения экрана батареи 29. Независимо от того, насколько мала вибрация,
трансформатор 26 подключен к источнику тока, если турбина уменьшает свой крутящий момент
последовательно с сетчатым экраном клапана на высокой скорости.
Эта часть процесса балансировки, осуществляемая с помощью батареи 29, не должна занимать более
половины катода. Подходящий тип чередующихся минут. Если спираль равномерно натянута, то вольтметр,
например, термоэлектронный вольтметр 105, должен работать еще быстрее. Вольтметр 30 помещается
параллельно второму трансформатору 26. Теперь переключатель перемещается так, чтобы время отклика
трансформатора 26 было меньше. Прибор считывает показания сетки, при этом верхний подшипник имеет
отрицательное смещение, и регистрируются только положительные пики вибрации. Здесь балансировка
лопастей осуществляется таким же образом, что приложенные электродвижущие силы равны нулю, так что
прибор, способный пропускать любой анодный ток до 110 В, обнуляется. Происходит оконный поток, и то
только тогда, когда происходит одновременный положительный разрез в подшипниковой трубе для
приложения пиков. В анодном контуре к маховику в верхнем подшипнике. Схема этого клапана представляет
собой прибор постоянного тока, подключенный к амперметру 31, который показывает, что нижний подшипник
анода теперь выдает очень малый ток от подходящего высоковольтного источника питания, и когда он,
наконец, подключен к источнику питания.
Этот прибор показывает, где практически идеально обнулить положение летательного аппарата, если
возникает какой-либо дисбаланс относительно равновесия. Дисбаланс верхней части конденсаторной
пластины 14 настолько мал, что его невозможно обнаружить, например, фазовый дисбаланс, на ощупь или с
помощью прибора. Общее время, затраченное вольтметром на измерение температуры (30 градусов),
составляет примерно одну минуту. В процессе эксплуатации, когда позиционирующий конденсатор медленно
вращается при работающем двигателе, обнаруживается еще одна форма, например, угол, при котором
происходит максимальное уравновешивание анодного тока. Этот угол, когда собственный период колебаний
элемента малого высокоскоростного электрического двигателя достаточно мал, а скорость вращения
достаточно высока, представляет собой фазовый угол баланса, на каждом конце которого находится спираль
12, 12 конденсатора, перемещающаяся лопатка или нерегулируемые металлические диски 13, 13.
Чистота конденсатора как эталонный показатель. Угол 13 (399,845 7), определяемый с помощью
позиционирующего конденсатора, напрямую указывает на радиальное смещение диска, несущего
балансировочную спираль, при котором необходимо удалить припой для улучшения балансировки. Режущий
инструмент, используемый для удаления припоя, применяется на указанном радиусе, а баланс
обрабатываемого конца, в зависимости от положения переключателя, улучшается за счет снижения
показаний ранее описанного вибрационного вольтметра. Если этот метод используется для многократной
балансировки, радиус, в котором работает токарный инструмент, может быть установлен с помощью кулачка,
воздействующего непосредственно на центрирующий конденсатор.
Другой конец теперь обрабатывается таким же образом до тех пор, пока вольтметр не покажет ноль.
Первый упомянутый конец теперь необходимо снова сбалансировать, хотя требуемая балансировка,
вероятно, будет очень незначительной. Таким образом, балансировка якоря может быть выполнена с высокой
степенью точности.
Возможно, быстрее будет использовать метод проб и ошибок, проверяя показания вольтметром Муллина,
особенно для очень маленьких двигателей. В этом случае все, что требуется, — это последовательно
обнулить напряжение на каждом конце. Если прикосновение режущего инструмента приводит к увеличению
напряжения, значит, инструмент применялся не в том месте, и необходимо вырезать радиус, равный
половине шага спирали. Когда напряжения на каждом конце равны нулю, якорь находится в правильном
динамическом равновесии.
Вместо электростатических устройств для определения точки снятия веса, необходимой для балансировки,
мы можем использовать электромагнитные устройства, заменяя либо угловой ориентир или индикатор
нулевой точки (амплитуду импульса), либо конденсаторы индикатора вибрации, либо и то, и другое,
магнитные генераторы, такие как подвижные железные или катушечные динамики, угольные или другие
микрофоны. Таким образом, можно получить два необходимых типа показаний, на основании которых можно
определить требуемый локус (S0).
Вместо конденсаторов под подвижным столом используются динамики, которые действуют как генераторы,
например, линейные генераторы, в которых генерируемое напряжение пропорционально перемещению.
В качестве генератора может использоваться, например, генератор с подвижной катушкой или индуктивный
генератор. Подвижная катушка или подвижная железная часть генератора механически соединена b) с
помощью стержня с жестким столом, на котором установлен двигатель. Любые вибрации от якоря двигателя
передаются на стол, на котором стоит двигатель. Эти вибрации приводят в движение подвижные части
генераторов и, таким образом, создают переменную электродвижущую силу, которая может приводить в
действие фазокорреляционный тетрод или пентод, указывающий место, где необходимо снять груз для
балансировки якоря; или же она может просто использоваться для работы вольтметра переменного тока с
диапазоном измерения 70 Гц для метода проб и ошибок при балансировке.
Для фазового локатора наиболее эффективным устройством является небольшой конденсатор,
используемый, как описано ранее, или же на вал можно установить 75-градусный кулачок, приводящий в
действие подходящий генератор для получения желаемой опорной точки, или можно использовать
вращающийся угольный контакт; однако электростатический фазовый локатор предпочтительнее, поскольку
он не создает помех валу. В целом, для метода проб и ошибок предпочтительнее использовать магнитный
генератор, поскольку термоэлектронные усилители не требуются, нужен лишь вольтметр 85. Однако, если
двигатель большой и требуется определение фазы, гораздо лучше использовать описанные ранее
электростатические методы.
В качестве замены можно использовать механические индикаторные устройства. Один из вариантов
применения к большому вращающемуся телу показан на рисунках 3 и 3а. На этих рисунках конец вала 32,
несущего большой вращающийся корпус 33, помещен в подшипник 34, удобно подпружиненный и
поворотный; один конец 32 соединен посредством гибкой, но не скручиваемой муфты 35 с устройством,
состоящим из эксцентрикового кольца 36, установленного на коротком валу 37 в жестких подшипниках 38, так
что эксцентрик 36 вращается вместе с корпусом 33, который необходимо уравновесить. На эксцентрике
покоится кулачковый рычаг 39, шарнирно закрепленный в точке 40 на конце, противоположном тому, который
опирается на эксцентрик.
К подвижному подшипнику 34 прикреплен стержень 41, шарнирно закрепленный на другом конце, и к этому
стержню шарнирно прикреплен один конец жесткого стержня 42, другой конец которого шарнирно закреплен
на кулачковом рычаге 39; центр стержня 42 соединен с каким-либо прибором обнаружения движения 43.
Дифференциальный механизм 44, несущий указатель 45, перемещающийся по шкале, откалиброванной в
градусах, помещен между муфтой и эксцентриковым кольцом 36, так что последнее может вращаться
относительно вала путем вращения указателя, соединенного с дифференциальным механизмом.
При вращении корпуса движения от эксцентрикового кольца и главного подшипника 120 машины передаются
на циферблатный прибор через шток.
Теперь дифференциальное движение поворачивается до тех пор, пока эксцентриковое кольцо не окажется в
таком положении, что при выдвижении одного конца стержня наружу, другой конец будет втягиваться внутрь.
Это покажет минимальное значение на индикаторе часового типа, подключенном к центру стержня.
Угол, считываемый с циферблата дифференциального движения, показывает соотношение между фазой
колебаний и эксцентрической фазой, и поскольку последнюю можно легко установить относительно вертикали
(или другой фиксированной плоскости), положение колебаний отображается четко.
Было бы возможно, хотя и удобнее, установить эксцентрик непосредственно на вал вместе с его
дифференциалом.
В этом случае индикатор управлялся бы непосредственно с верхней части эксцентрика, а фазовый угол
можно было бы определить, как описано выше.
В случае крупных вращающихся тел, где может наблюдаться значительная потеря баланса, чувствительные
электрические устройства не требуются, но, как указано выше, их можно заменить механическими
конструкциями.
В качестве механизма позиционирования удобно использовать эксцентрик, приводящий в движение стержень,
как описано выше, а в качестве индикатора амплитуды вполне подходит индикатор часового типа.
Обращаясь теперь к рисунку 4, хотя изобретение не ограничивается какой-либо конкретной теорией,
следующее пояснение может быть полезным: - Предполагается, что тело 47 находится в состоянии
дисбаланса. Линия 48 — это геометрическая ось тела, а линия 49 — ось эллипсоида инерции, связанного с
этим телом. Для того чтобы эти две оси совпали, необходимо добавить два балансировочных груза 50, 51 в
точках, противоположных направлению смещения оси инерции эллипсоида. Высокая степень точности
балансировки может быть достигнута путем добавления материала, который удаляется локально в местах,
определенных путем измерения или проб и ошибок, связанных с дисбалансом вращающегося тела.
Как правило, выгоднее балансировать выше критической скорости, а не на критической скорости, поскольку
критическая скорость, как следует из названия, очень критична, особенно если присутствует лишь
незначительное демпфирование. Организм не склонен бегать с такой скоростью, предпочитая либо бежать
быстрее, либо медленнее.
Это приводит к очень изменчивой амплитуде и указанному фазовому углу. - Угол запаздывания быстро
изменяется от нуля до 1800 по мере изменения скорости вращающегося тела от значений ниже критического
уровня до значений выше критического уровня, если присутствует лишь незначительное демпфирование.
Предпочтительно балансировать вращающиеся элементы со скоростью значительно выше критической, при
которой дисбаланс смещается на 180° от той части элемента, которая отлетает наружу.
Определение фазового положения намного проще, чем при балансировке на критической скорости, поскольку
угол запаздывания не меняется со скоростью. Кроме того, скорость может изменяться без влияния на
амплитуду колебаний.
Единственный случай, когда желательна балансировка ниже критической скорости, — это случай, когда
балансируемый элемент может получить повреждения при работе на критической скорости; таким элементом,
например, может быть гибкий вал.
В данном случае балансировку необходимо проводить при скорости ниже 70°C, а для повышения критической
скорости до высокого значения следует использовать более мощные пружины.
В дополнение к ранее описанным методам индикации фазового соотношения, например, с помощью
ламповых или механических методов, мы можем также использовать осциллографическую систему,
предпочтительно электронно-лучевую трубку, в которой в одном из вариантов временная развертка (на одной
паре пластин или катушек) синхронизируется с частотой вращения, например, с помощью неонового диодного
генератора временных колебаний, описанного в «Трудах Физического общества», том 43, страницы 502-511,
1931 г., а колебания от детекторов вибрации и импульса смешиваются и подаются на другую пару пластин
или катушек, так что положение импульса относительно вибрации можно быстро увидеть на экране
осциллографа.
Альтернативный метод, особенно применимый к электронно-лучевой трубке, заключается в передаче
импульсных колебаний на одну пару пластин или катушек, а колебательных колебаний — на другую пару
пластин или катушек. В этом случае положение и степень дисбаланса можно определить по форме фигуры, и
синхронизация не требуется. - 100 В любой системе электронно-лучевых волн целесообразно использовать
вращающуюся точку отсчета и устанавливать импульс на некоторой определенной части колебательного
процесса.
Обращаясь к рисунку 5, иллюстрирующему схему тестирования и измерения 105, потенциалы, создаваемые
вибрациями, передаются через трансформатор 52 на экранную сетку пентодной лампы 53, а потенциалы
толчка передаются через 110 трансформатора 54 на управляющую сетку той же лампы. Выходной сигнал
измеряется миллиамперметром 55. С помощью постукивания 56 по потенциометру 57 можно регулировать
смещение сетки. 115 Обращаясь к рисунку 6, иллюстрирующему балансировку небольшого
высокоскоростного пневматического шлифовального станка с вращающимся шпинделем 58, размещенным в
корпусе 59, и патроном на одном конце для установки шлифовального круга 120 и роторного турбинного
колеса 61 на другом конце, приводимого в движение потоком воздуха, направленным на лопатки ротора,
Соседние файлы в папке патенты