Autor des Artikels : Feldman Valery Davidovich
Herausgeber und Übersetzung: Nikolai Andreevich Shelkovenko und chatGPT
Maschinen mit den eigenen Händen auswuchten
Inhaltsübersicht
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Abschnitt |
Seite |
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1. Einleitung |
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2. Typen von Auswuchtmaschinen (Ständern) und ihre Konstruktionsmerkmale |
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2.1. Weich gelagerte Maschinen und Ständer |
4 |
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2.2. Hartgelagerte Maschinen |
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3. Anforderungen an die Konstruktion von Grundeinheiten und Mechanismen von Auswuchtmaschinen |
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3.1. Lager |
26 |
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3.2. Lagereinheiten von Auswuchtmaschinen |
41 |
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3.3. Bettrahmen |
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3.4. Antriebe von Auswuchtmaschinen |
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4. Messsysteme von Auswuchtmaschinen |
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4.1. Auswahl von Schwingungssensoren |
62 |
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4.2. Phasenwinkelsensoren |
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4.3. Merkmale der Verarbeitung von Signalen von Schwingungssensoren |
71 |
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4.4. Funktionsschema des Messsystems der Auswuchtmaschine, "Balanset 2" |
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4.5. Berechnung der Parameter der beim Rotorauswuchten verwendeten Ausgleichsgewichte |
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4.5.1. Aufgabe des Auswuchtens von zweifach gestützten Rotoren und Methoden zu ihrer Lösung |
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4.5.2. Methodik für das dynamische Auswuchten von Rotoren mit mehreren Stützen |
83 |
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4.5.3. Rechner für das Auswuchten von Multi-Support-Rotoren |
92 |
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5. Empfehlungen zur Überprüfung der Funktion und Genauigkeit von Auswuchtmaschinen |
93 |
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5.1. Überprüfung der geometrischen Genauigkeit der Maschine |
93 |
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5.2. Überprüfung der dynamischen Eigenschaften der Maschine |
101 |
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5.3. Überprüfung der Funktionsfähigkeit des Messsystems |
103 |
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5.4. Überprüfung der Genauigkeitseigenschaften der Maschine gemäß ISO 20076-2007 |
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Literatur |
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Anhang 1: Algorithmus zur Berechnung der Auswuchtparameter für drei Tragwellen |
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Anhang 2: Algorithmus zur Berechnung der Auswuchtparameter für vier Tragwellen |
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Anhang 3: Anleitung zur Verwendung des Balancer-Rechners |
146 |
1. Einleitung (Warum war es notwendig, dieses Werk zu schreiben?)
Eine Analyse der Verbrauchsstruktur der von LLC "Kinematics" hergestellten Auswuchtgeräte zeigt, dass etwa 30% davon für den Einsatz als stationäre Mess- und Berechnungssysteme für Auswuchtmaschinen und/oder -stände gekauft werden. Es ist möglich, zwei Gruppen von Verbrauchern (Kunden) unserer Geräte zu identifizieren.
Zur ersten Gruppe gehören Unternehmen, die sich auf die Massenproduktion von Auswuchtmaschinen und deren Verkauf an externe Kunden spezialisiert haben. Diese Unternehmen beschäftigen hochqualifizierte Spezialisten mit fundierten Kenntnissen und umfassender Erfahrung in der Entwicklung, Herstellung und im Betrieb verschiedener Arten von Auswuchtmaschinen. Die Herausforderungen, die sich bei der Interaktion mit dieser Kundengruppe ergeben, stehen meist im Zusammenhang mit der Anpassung unserer Messsysteme und Software an bestehende oder neu entwickelte Maschinen, ohne dass dabei Fragen der strukturellen Ausführung angesprochen werden.
Die zweite Gruppe besteht aus Verbrauchern, die Maschinen (Ständer) für ihren eigenen Bedarf entwickeln und herstellen. Dieser Ansatz erklärt sich meist aus dem Wunsch unabhängiger Hersteller, ihre eigenen Produktionskosten zu senken, die in einigen Fällen um das Zwei- bis Dreifache oder mehr sinken können. Dieser Verbrauchergruppe fehlt es oft an Erfahrung im Bau von Maschinen und sie verlässt sich bei ihrer Arbeit auf den gesunden Menschenverstand, auf Informationen aus dem Internet und auf alle verfügbaren Analoga.
Der Umgang mit ihnen wirft viele Fragen auf, die neben zusätzlichen Informationen über die Messsysteme von Auswuchtmaschinen eine breite Palette von Themen im Zusammenhang mit der konstruktiven Ausführung der Maschinen, den Methoden ihrer Installation auf dem Fundament, der Auswahl der Antriebe und dem Erreichen einer angemessenen Auswuchtgenauigkeit usw. umfassen.
In Anbetracht des großen Interesses einer großen Gruppe unserer Kunden an den Fragen der unabhängigen Herstellung von Auswuchtmaschinen haben die Spezialisten von LLC "Kinematics" eine Zusammenstellung mit Kommentaren und Empfehlungen zu den am häufigsten gestellten Fragen vorbereitet.
2. Typen von Auswuchtmaschinen (Ständern) und ihre Konstruktionsmerkmale
Eine Auswuchtmaschine ist eine technische Vorrichtung zur Beseitigung der statischen oder dynamischen Unwucht von Rotoren für verschiedene Zwecke. Sie umfasst einen Mechanismus, der den ausgewuchteten Rotor auf eine bestimmte Drehfrequenz beschleunigt, sowie ein spezielles Mess- und Rechensystem, das die Massen und die Platzierung der Ausgleichsgewichte bestimmt, die zum Ausgleich der Unwucht des Rotors erforderlich sind.
Die Konstruktion des mechanischen Teils der Maschine besteht in der Regel aus einem Gestell, auf dem Stützpfosten (Lager) installiert sind. Diese dienen zur Befestigung des ausgewuchteten Produkts (Rotor) und umfassen einen Antrieb für die Drehung des Rotors. Während des Auswuchtvorgangs, der bei rotierendem Produkt durchgeführt wird, registrieren die Sensoren des Messsystems (deren Typ von der Konstruktion der Maschine abhängt) entweder Schwingungen in den Lagern oder Kräfte an den Lagern.
Anhand der so gewonnenen Daten lassen sich die Massen und Einbauorte der zum Ausgleich der Unwucht erforderlichen Ausgleichsgewichte bestimmen.
Derzeit sind zwei Arten von Auswuchtmaschinen (Ständer) am weitesten verbreitet:
2.1. Weich gelagerte Maschinen und Ständer Das Hauptmerkmal der Soft Bearing-Auswuchtmaschinen (Ständer) besteht darin, dass sie über relativ flexible Lager verfügen, die auf der Grundlage von Federaufhängungen, gefederten Schlitten, flachen oder zylindrischen Federlagern usw. hergestellt werden. Die Eigenfrequenz dieser Aufhängungen ist mindestens 2-3 mal niedriger als die Rotationsfrequenz des darauf montierten ausgewuchteten Rotors. Ein klassisches Beispiel für die strukturelle Ausführung flexibler Weichlagerungen ist die Lagerung des Maschinenmodells DB-50, die in Abbildung 2.1 abgebildet ist.
Abbildung 2.1. Träger der Auswuchtmaschine Modell DB-50.
Wie in Abbildung 2.1 dargestellt, ist der bewegliche Rahmen (Läufer) 2 mit Hilfe einer Aufhängung an Bandfedern 3 an den stationären Pfosten 1 des Trägers befestigt. Unter dem Einfluss der Fliehkraft, die durch die Unwucht des auf dem Gestell installierten Rotors verursacht wird, kann der Schlitten (Schieber) 2 horizontale Schwingungen relativ zu den feststehenden Pfosten 1 ausführen, die mit einem Schwingungssensor gemessen werden.
Die strukturelle Ausführung dieses Trägers gewährleistet eine niedrige Eigenfrequenz der Schlittenschwingungen, die etwa 1-2 Hz betragen kann. Dies ermöglicht das Auswuchten des Rotors über einen breiten Bereich seiner Drehfrequenzen, beginnend bei 200 U/min. Diese Eigenschaft, zusammen mit der relativ einfachen Herstellung solcher Träger, macht diese Konstruktion für viele unserer Kunden, die Auswuchtmaschinen für ihre eigenen Bedürfnisse für verschiedene Zwecke herstellen, attraktiv.
Abbildung 2.2. Weiches Lager der Auswuchtmaschine, hergestellt von "Polymer LTD", Makhachkala
Abbildung 2.2 zeigt ein Foto einer Soft Bearing-Auswuchtmaschine mit Stützen aus Tragfedern, die für den internen Bedarf bei "Polymer LTD" in Makhachkala hergestellt wurde. Die Maschine ist für das Auswuchten von Walzen ausgelegt, die bei der Herstellung von Polymerwerkstoffen verwendet werden.
Abbildung 2.3 zeigt ein Foto einer Auswuchtmaschine mit einer ähnlichen Bandaufhängung für den Schlitten, die zum Auswuchten von Spezialwerkzeugen bestimmt ist.
Abbildungen 2.4.a und 2.4.b zeigen Fotos einer selbstgebauten Soft-Bearing-Maschine zum Auswuchten von Antriebswellen, deren Stützen ebenfalls aus Bandfedern gefertigt sind.
Abbildung 2.5 zeigt ein Foto einer Soft Bearing-Maschine zum Auswuchten von Turboladern, deren Schlitten ebenfalls an Bandfedern aufgehängt sind. Die Maschine, die für den privaten Gebrauch von A. Shahgunyan (St. Petersburg) hergestellt wurde, ist mit dem Messsystem "Balanset 1" ausgestattet.
Nach Angaben des Herstellers (siehe Abb. 2.6) ist diese Maschine in der Lage, Turbinen mit einer Restunwucht von maximal 0,2 g*mm auszuwuchten.
Abbildung 2.3. Weichlagerungsmaschine zum Auswuchten von Werkzeugen mit Aufhängung an Bandfedern
Abbildung 2.4.a. Weichlagerungsmaschine zum Auswuchten von Antriebswellen (montierte Maschine)
Abbildung 2.4.b. Weichlagerungsmaschine zum Auswuchten von Antriebswellen mit an Bandfedern aufgehängten Schlittenstützen. (Führende Spindelstütze mit Federbandaufhängung)
Abbildung 2.5. Weichlagerungsmaschine zum Auswuchten von Turboladern mit Abstützungen auf Bandfedern, hergestellt von A. Shahgunyan (St. Petersburg)
Abbildung 2.6. Bildschirmkopie des Messsystems "Balanset 1" mit den Ergebnissen des Auswuchtens des Turbinenrotors auf der Maschine von A. Shahgunyan
Neben der oben beschriebenen klassischen Version der Soft Bearing Auswuchtmaschinenstützen haben sich auch andere konstruktive Lösungen durchgesetzt.
Abbildung 2.7 und 2.8 zeigen Fotos von Auswuchtmaschinen für Antriebswellen, deren Träger auf der Grundlage von Flachfedern (Tellerfedern) hergestellt werden. Diese Maschinen wurden für den Eigenbedarf des Privatunternehmens "Dergacheva" bzw. der GmbH "Tatcardan" ("Kinetics-M") hergestellt.
Soft Bearing-Auswuchtmaschinen mit solchen Trägern werden aufgrund ihrer relativen Einfachheit und Herstellbarkeit häufig von Amateurherstellern nachgebaut. Bei diesen Prototypen handelt es sich im Allgemeinen entweder um Maschinen der Serie VBRF von "K. Schenck" oder um ähnliche Maschinen aus heimischer Produktion.
Die in den Abbildungen 2.7 und 2.8 gezeigten Maschinen sind für das Auswuchten von zwei-, drei- und vierstieligen Antriebswellen ausgelegt. Sie haben eine ähnliche Konstruktion, einschließlich:
Abbildung 2.7. Weichlagerungsmaschine zum Auswuchten von Antriebswellen des Privatunternehmens "Dergacheva" mit Stützen auf Flachfedern (Tellerfedern)
Abbildung 2.8. Weichlagerungsmaschine zum Auswuchten von Antriebswellen von LLC "Tatcardan" ("Kinetics-M") mit Stützen auf Flachfedern
An allen Trägern sind Schwingungssensoren 8 angebracht, die zur Messung der Querschwingungen der Träger dienen. Die an der Stütze 2 montierte Leitspindel 5 wird von einem Elektromotor über einen Riemenantrieb in Drehung versetzt.
Abbildungen 2.9.a und 2.9.b zeigen Fotos von der Halterung der Auswuchtmaschine, die auf Flachfedern basiert.
Abbildung 2.9. Weich gelagerte Auswuchtmaschinenstütze mit Flachfedern
Da Amateurhersteller solche Stützen häufig in ihren Konstruktionen verwenden, ist es sinnvoll, die Merkmale ihrer Konstruktion näher zu untersuchen. Wie in Abbildung 2.9.a dargestellt, besteht diese Halterung aus drei Hauptkomponenten:
Um das Risiko erhöhter Schwingungen der Stützen während des Betriebs zu vermeiden, die bei der Beschleunigung oder Abbremsung des ausgewuchteten Rotors auftreten können, können die Stützen einen Verriegelungsmechanismus aufweisen (siehe Abb. 2.9.b). Dieser Mechanismus besteht aus einem starren Bügel 5, in den ein mit einer der Flachfedern der Stütze verbundener Exzenterverschluss 6 eingreifen kann. Wenn die Verriegelung 6 und der Bügel 5 ineinander greifen, ist die Stütze verriegelt, wodurch die Gefahr erhöhter Schwingungen beim Beschleunigen und Abbremsen vermieden wird.
Bei der Konstruktion von Halterungen mit Flachfedern (Tellerfedern) muss der Maschinenhersteller die Frequenz ihrer Eigenschwingungen abschätzen, die von der Steifigkeit der Federn und der Masse des ausgewuchteten Rotors abhängt. Die Kenntnis dieses Parameters ermöglicht es dem Konstrukteur, den Bereich der Betriebsdrehfrequenzen des Rotors bewusst zu wählen, um die Gefahr von Resonanzschwingungen der Lager beim Auswuchten zu vermeiden.
Empfehlungen für die Berechnung und experimentelle Bestimmung der Eigenfrequenzen von Schwingungen der Stützen sowie anderer Komponenten von Auswuchtmaschinen werden in Abschnitt 3 erörtert.
Wie bereits erwähnt, ziehen die Einfachheit und die Herstellbarkeit der Konstruktion mit Flachfedern (Tellerfedern) Amateurentwickler von Auswuchtmaschinen für verschiedene Zwecke an, darunter Maschinen zum Auswuchten von Kurbelwellen, Turbolader-Rotoren usw.
Als Beispiel zeigen die Abbildungen 2.10.a und 2.10.b eine Übersichtsskizze einer Maschine zum Auswuchten von Turbolader-Rotoren. Diese Maschine wurde bei LLC "SuraTurbo" in Penza hergestellt und wird dort für den Eigenbedarf eingesetzt.
2.10.a. Maschine zum Auswuchten von Turbolader-Rotoren (Seitenansicht)
2.10.b. Maschine zum Auswuchten von Turbolader-Rotoren (Ansicht von der vorderen Stützseite)
Zusätzlich zu den bereits erwähnten Soft Bearing-Auswuchtmaschinen werden manchmal auch relativ einfache Soft Bearing-Ständer gebaut. Diese Ständer ermöglichen ein qualitativ hochwertiges Auswuchten von Rotationsmechanismen für verschiedene Zwecke bei minimalen Kosten.
Im Folgenden werden mehrere solcher Ständer vorgestellt, die aus einer flachen Platte (oder einem Rahmen) bestehen, die auf zylindrischen Druckfedern ruht. Diese Federn werden in der Regel so gewählt, dass die Eigenfrequenz der Schwingungen der Platte mit dem darauf installierten Auswuchtmechanismus 2 bis 3 Mal niedriger ist als die Rotationsfrequenz des Rotors dieses Mechanismus beim Auswuchten.
Abbildung 2.11 zeigt ein Foto eines Ständers zum Auswuchten von Schleifscheiben, der von P. Asharin für die eigene Produktion hergestellt wurde.
Abbildung 2.11. Ständer zum Auswuchten von Schleifscheiben
Der Stand besteht aus folgenden Hauptkomponenten:
Ein wesentliches Merkmal dieses Ständers ist die Aufnahme eines Impulsgebers 5 für den Drehwinkel des Rotors des Elektromotors, der als Teil des Messsystems des Ständers ("Balanset 2C") zur Bestimmung der Winkelposition für die Entnahme der Korrekturmasse von der Schleifscheibe verwendet wird.
Abbildung 2.12 zeigt ein Foto eines Ständers, der zum Auswuchten von Vakuumpumpen verwendet wird. Dieser Ständer wurde auf Bestellung von JSC "Measurement Plant" entwickelt.
Abbildung 2.12. Stand zum Auswuchten von Vakuumpumpen von JSC "Measurement Plant"
Die Basis dieses Standes verwendet auch Tafel 1die auf zylindrischen Federn 2 gelagert sind. Auf der Platte 1 ist eine Vakuumpumpe 3 installiert, die über einen eigenen elektrischen Antrieb verfügt, der einen weiten Drehzahlbereich von 0 bis 60.000 U/min abdecken kann. Am Pumpengehäuse sind Schwingungssensoren 4 angebracht, mit denen die Schwingungen in zwei verschiedenen Abschnitten in unterschiedlichen Höhen gemessen werden.
Zur Synchronisation der Schwingungsmessung mit dem Drehwinkel des Pumpenrotors wird ein Laser-Phasenwinkelsensor 5 am Stativ eingesetzt. Trotz der scheinbar einfachen Außenkonstruktion solcher Ständer lässt sich damit ein sehr hochwertiges Auswuchten des Pumpenlaufrads erreichen.
So erfüllt die Restunwucht des Pumpenrotors bei unterkritischen Drehfrequenzen die Anforderungen der Wuchtgüteklasse G0.16 nach ISO 1940-1-2007 "Vibration. Anforderungen an die Wuchtgüte von starren Rotoren. Teil 1. Bestimmung der zulässigen Unwucht."
Die Restschwingung des Pumpengehäuses, die während des Auswuchtens bei Drehzahlen bis zu 8.000 U/min erreicht wird, überschreitet nicht 0,01 mm/sec.
Die nach dem oben beschriebenen Schema hergestellten Auswuchtständer sind auch für das Auswuchten anderer Mechanismen, wie z. B. Ventilatoren, geeignet. Beispiele für Ständer zum Auswuchten von Ventilatoren sind in den Abbildungen 2.13 und 2.14 dargestellt.
Abbildung 2.13. Ständer zum Auswuchten von Ventilatorlaufrädern
Die Qualität des Auswuchtens von Ventilatoren auf solchen Ständen ist recht hoch. Nach Angaben von Fachleuten der Firma "Atlant-project" LLC wurde auf dem von ihnen auf der Grundlage von Empfehlungen der Firma "Kinematics" LLC entworfenen Ständer (siehe Abb. 2.14) beim Auswuchten von Ventilatoren ein Restschwingungsniveau von 0,8 mm/sec erreicht. Dies ist mehr als dreimal besser als die Toleranz, die für Ventilatoren der Kategorie BV5 gemäß ISO 31350-2007 "Vibration. Industrielle Ventilatoren. Anforderungen an die erzeugten Schwingungen und die Auswuchtqualität".
Abbildung 2.14. Ständer zum Auswuchten von Ventilatorlaufrädern für explosionsgeschützte Geräte von "Atlant-project" LLC, Podolsk
Ähnliche Daten, die bei der JSC "Lissant Fan Factory" erhoben wurden, zeigen, dass diese Ständer, die in der Serienproduktion von Kanalventilatoren verwendet werden, durchweg eine Restschwingung von höchstens 0,1 mm/s gewährleisten.
2.2. Hartgelagerte Maschinen.
Hartlager-Auswuchtmaschinen unterscheiden sich von den zuvor besprochenen Weichlager-Auswuchtmaschinen durch die Konstruktion ihrer Halterungen. Ihre Stützen sind in Form von starren Platten mit komplizierten Schlitzen (Aussparungen) ausgeführt. Die Eigenfrequenzen dieser Lager liegen deutlich (mindestens 2-3 mal) über der maximalen Drehfrequenz des auf der Maschine ausgewuchteten Rotors.
Hartlager-Maschinen sind vielseitiger als Weichlager-Maschinen, da sie in der Regel ein hochwertiges Auswuchten von Rotoren über einen größeren Bereich ihrer Masse- und Abmessungsmerkmale ermöglichen. Ein wichtiger Vorteil dieser Maschinen ist auch, dass sie ein hochpräzises Auswuchten von Rotoren bei relativ niedrigen Drehzahlen ermöglichen, die im Bereich von 200-500 U/min und darunter liegen können.
Abbildung 2.15 zeigt ein Foto einer typischen Hartlager-Auswuchtmaschine, die von "K. Schenk" hergestellt wird. Aus dieser Abbildung ist ersichtlich, dass die einzelnen Teile des Trägers, die durch die komplizierten Schlitze gebildet werden, eine unterschiedliche Steifigkeit aufweisen. Unter dem Einfluss der Kräfte der Rotorunwucht kann dies zu Verformungen (Verschiebungen) einiger Teile des Trägers gegenüber anderen führen. (In Abbildung 2.15 ist der steifere Teil des Trägers durch eine rote gepunktete Linie hervorgehoben, während der relativ nachgiebige Teil blau dargestellt ist).
Zur Messung der genannten relativen Verformungen können Hartlager-Maschinen entweder Kraftsensoren oder hochempfindliche Schwingungssensoren verschiedener Art, einschließlich berührungsloser Schwingungsweg-Sensoren, verwenden.
Abbildung 2.15. Hartlager-Auswuchtmaschine von "K. Schenk"
Wie die Analyse der Kundenanfragen für die Geräte der "Balanset"-Serie zeigt, nimmt das Interesse an der Herstellung von Hartlager-Maschinen für den Eigenbedarf ständig zu. Erleichtert wird dies durch die weite Verbreitung von Werbeinformationen über die Konstruktionsmerkmale von Haushaltsauswuchtmaschinen, die von Hobbyherstellern als Analogie (oder Prototyp) für ihre eigenen Entwicklungen verwendet werden.
Betrachten wir einige Varianten von Hartlager-Maschinen, die für den internen Bedarf einer Reihe von Verbrauchern von Instrumenten der "Balanset"-Serie hergestellt wurden.
Abbildungen 2.16.a - 2.16.d zeigen Fotos einer Hartlager-Maschine zum Auswuchten von Antriebswellen, die von N. Obyedkov (Stadt Magnitogorsk) hergestellt wurde. Wie in Abb. 2.16.a zu sehen ist, besteht die Maschine aus einem starren Rahmen 1, auf dem Stützen 2 (zwei Spindel- und zwei Zwischenstützen) angebracht sind. Die Hauptspindel 3 der Maschine wird von einem Asynchron-Elektromotor 4 über einen Riemenantrieb in Drehung versetzt. Die Drehzahl des Elektromotors 4 wird über einen Frequenzregler 6 gesteuert. Die Maschine ist mit dem Mess- und Rechensystem 5 "Balanset 4" ausgestattet, das eine Messeinheit, einen Rechner, vier Kraftsensoren und einen Phasenwinkelsensor umfasst (Sensoren in Abb. 2.16.a nicht dargestellt).
Abbildung 2.16.a. Hartlagerungsmaschine zum Auswuchten von Antriebswellen, hergestellt von N. Obyedkov (Magnitogorsk)
Abbildung 2.16.b zeigt eine Fotografie des vorderen Trägers der Maschine mit der Leitspindel 3, die, wie bereits erwähnt, über einen Riemenantrieb von einem Asynchron-Elektromotor 4 angetrieben wird. Dieser Träger ist starr auf dem Rahmen montiert.
Abbildung 2.16.b. Vordere (vordere) Spindelabstützung.
Abbildung 2.16.c zeigt ein Foto von einem der beiden beweglichen Zwischenträger der Maschine. Dieser Träger ruht auf Gleitschienen 7, die seine Längsbewegung entlang der Rahmenführungen ermöglichen. Dieser Träger enthält eine spezielle Vorrichtung 8, die für den Einbau und die Einstellung der Höhe des Zwischenlagers der ausgewuchteten Antriebswelle bestimmt ist.
Abbildung 2.16.c. Beweglicher Zwischenträger der Maschine
Abbildung 2.16.d zeigt ein Foto der hinteren (angetriebenen) Spindelhalterung, die wie die Zwischenhalterungen eine Bewegung entlang der Führungen des Maschinenrahmens ermöglicht.
Abbildung 2.16.d. Hintere (angetriebene) Spindelhalterung.
Bei allen oben beschriebenen Stützen handelt es sich um vertikale Platten, die auf flachen Sockeln montiert sind. Die Platten weisen T-förmige Schlitze auf (siehe Abb. 2.16.d), die den Träger in einen inneren Teil 9 (steifer) und einen äußeren Teil 10 (weniger steif) unterteilen. Die unterschiedliche Steifigkeit der inneren und äußeren Teile des Trägers kann zu einer relativen Verformung dieser Teile unter den Unwuchtkräften des ausgewuchteten Rotors führen.
Kraftsensoren werden in der Regel zur Messung der relativen Verformung der Träger in selbstgebauten Maschinen verwendet. Ein Beispiel für die Installation eines Kraftsensors an einem Träger für eine Hartlager-Auswuchtmaschine ist in Abbildung 2.16.e dargestellt. Wie in dieser Abbildung zu sehen ist, wird der Kraftsensor 11 durch einen Bolzen 12, der durch eine Gewindebohrung im äußeren Teil des Trägers verläuft, gegen die Seitenfläche des inneren Teils des Trägers gedrückt.
Um einen gleichmäßigen Druck des Bolzens 12 über die gesamte Fläche des Kraftsensors 11 zu gewährleisten, wird eine flache Unterlegscheibe 13 zwischen ihm und dem Sensor angebracht.
Abbildung 2.16.d. Beispiel für die Installation eines Kraftsensors an einem Träger.
Während des Betriebs der Maschine wirken die Unwuchtkräfte des ausgewuchteten Rotors über die Trägereinheiten (Spindeln oder Zwischenlager) auf den äußeren Teil des Trägers, der sich im Verhältnis zu seinem inneren Teil mit der Frequenz der Rotordrehung zyklisch zu bewegen (verformen) beginnt. Dies führt zu einer variablen Kraft, die auf den Sensor 11 wirkt und proportional zur Unwuchtkraft ist. Unter ihrem Einfluss wird am Ausgang des Kraftsensors ein elektrisches Signal erzeugt, das proportional zur Größe der Unwucht des Rotors ist.
Die Signale der Kraftsensoren, die an allen Stützen angebracht sind, werden in das Mess- und Rechensystem der Maschine eingespeist, wo sie zur Bestimmung der Parameter der Korrekturgewichte verwendet werden.
Abbildung 2.17.a. zeigt ein Foto einer hochspezialisierten Hartlager-Maschine, die zum Auswuchten von "Schrauben"-Wellen verwendet wird. Diese Maschine wurde für den internen Gebrauch bei LLC "Ufatverdosplav" hergestellt.
Wie in der Abbildung zu sehen ist, hat der Schleudermechanismus der Maschine eine vereinfachte Konstruktion, die aus den folgenden Hauptkomponenten besteht:
Abbildung 2.17.a. Hartlagerungsmaschine zum Auswuchten von Schraubenwellen, hergestellt von LLC "Ufatverdosplav"
Die Stützen 2 der Maschine sind vertikal angebrachte Stahlplatten mit T-förmigen Schlitzen. Am oberen Ende jeder Stütze befinden sich wälzgelagerte Stützrollen, auf denen die ausgewuchtete Welle 5 rotiert.
Zur Messung der Verformung der Stützen, die unter der Einwirkung der Rotorunwucht auftritt, werden Kraftsensoren 6 verwendet (siehe Abb. 2.17.b), die in den Schlitzen der Stützen installiert sind. Diese Sensoren sind an das Gerät "Balanset 1" angeschlossen, das bei dieser Maschine als Mess- und Rechensystem eingesetzt wird.
Trotz der relativen Einfachheit des Rotationsmechanismus der Maschine ermöglicht er ein ausreichend hochwertiges Auswuchten von Schrauben, die, wie in Abb. 2.17.a. zu sehen, eine komplexe schraubenförmige Oberfläche aufweisen.
Nach Angaben von LLC "Ufatverdosplav" wurde die anfängliche Unwucht der Schnecke bei dieser Maschine während des Auswuchtvorgangs um fast das 50-fache reduziert.
Abbildung 2.17.b. Hartgelagerte Maschinenstütze zum Auswuchten von Gewindespindeln mit Kraftsensor
Die erzielte Restunwucht betrug 3552 gmm (19,2 g bei einem Radius von 185 mm) in der ersten Ebene der Schraube, und 2220 gmm (12,0 g bei einem Radius von 185 mm) in der zweiten Ebene. Bei einem 500 kg schweren Rotor, der mit einer Drehfrequenz von 3500 U/min betrieben wird, entspricht diese Unwucht der Klasse G6.3 nach ISO 1940-1-2007, die die in den technischen Unterlagen festgelegten Anforderungen erfüllt.
Eine originelle Konstruktion (siehe Abb. 2.18), bei der ein einziger Sockel für die gleichzeitige Installation von Stützen für zwei Auswuchtmaschinen unterschiedlicher Größe verwendet wird, wurde von S.V. Morozov vorgeschlagen. Zu den offensichtlichen Vorteilen dieser technischen Lösung, die eine Minimierung der Produktionskosten für den Hersteller ermöglichen, gehören:
Abbildung 2.18. Hartlager-Auswuchtmaschine ("Tandem"), hergestellt von S.V. Morozov
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