आपल्या स्वतःच्या हाताने बॅलेंसिंग मशीनें

1. परिचय

(हे काम लिहिण्याची आवश्यकता का होती?)

LLC "Kinematics" (Vibromera) द्वारे निर्मित संतुलन उपकरणांच्या वापराच्या संरचनेच्या विश्लेषणावरून असे दिसून येते की त्यातील सुमारे 30% संतुलन यंत्रे आणि/किंवा स्टॅंडसाठी स्थिर मापन आणि संगणकीय प्रणाली म्हणून वापरण्यासाठी खरेदी केली जातात. आमच्या उपकरणांच्या ग्राहकांचे दोन गट ओळखणे शक्य आहे.

पहिल्या गटामध्ये ते उद्योग समाविष्ट असतात जे संतुलन यंत्रांचे मोठ्या प्रमाणावर उत्पादन करतात आणि त्यांना बाह्य ग्राहकांना विक्रय करतात. या उद्योगांमध्ये विविध प्रकारच्या संतुलन यंत्रांच्या डिजाइन, विनिर्मिती आणि ऑपरेशनमध्ये गहन ज्ञान आणि विस्तृत अनुभव असलेले अत्यंत योग्य विशेषज्ञ कार्यरत असतात. या ग्राहक गटाशी संवाद साधणे यामधून उद्भवणारी आव्हाने बहुधा आमच्या मापन प्रणाली आणि सॉफ्टवेअरचे विद्यमान किंवा नव्याने विकसित मशीनशी सुसंगत करण्याशी संबंधित असतात, त्यांच्या संरचनात्मक कार्यान्वयनाचे प्रश्न सोडून.

दुसरा गट त्या ग्राहकांचा समावेश करतो जो आपल्या स्वत:च्या गरजांसाठी यंत्रे (स्टॅंड) विकसित आणि निर्माण करतो. हा दृष्टिकोन बहुतेक वेळा स्वतंत्र उत्पादकांच्या स्वत:च्या उत्पादन खर्च कमी करण्याच्या इच्छेने स्पष्ट केला जातो, जो काहीवेळा दोन ते तीन पट किंवा त्याहून अधिक कमी होऊ शकतो. या ग्राहक गटाकडे यंत्रे तयार करण्याचा योग्य अनुभव नसतो आणि तो साधारणतः सामान्य बुद्धिमत्ता, इंटरनेटवरील माहिती आणि तिच्या कार्यातील उपलब्ध कोणतेही उपमिती वापरण्यावर अवलंबून असतो.

त्यांच्याशी संवाद साधणे अनेक प्रश्न उपस्थित करते, जे संतुलन यंत्रांच्या मापन प्रणालीबद्दलच्या अतिरिक्त माहितीव्यतिरिक्त, यंत्रांच्या संरचनात्मक कार्यान्वयन, त्यांच्या मूलभूत संस्थापनाच्या पद्धती, ड्राइव्हचयन आणि योग्य संतुलन अचूकता प्राप्त करणे इत्यादी संबंधित मुद्द्यांचा विस्तृत श्रेणी समाविष्ट करतात.

LLC "Kinematics" (Vibromera) चे विशेषज्ञ संतुलन यंत्रांचे स्वतंत्र उत्पादनाच्या मुद्द्यांमध्ये आमच्या ग्राहकांचे मोठ्या गटाने दर्शविलेल्या महत्त्वपूर्ण रुचीचा विचार करून, सर्वाधिक वारंवार विचारलेल्या प्रश्नांबाबत टिप्पण्या आणि शिफारशींसह एक संग्रह तयार केला आहे.

2. बॅलेंसिंग मशीनचे प्रकार (स्टँड) आणि त्यांच्या डिजाइन वैशिष्ट्ये

संतुलन यंत्र हे एक तांत्रिक उपकरण आहे जे विविध उद्देश्यांसाठी रोटरांचे स्थिर किंवा गतिशील असंतुलन दूर करण्यासाठी डिझाइन केले गेले आहे. यामध्ये संतुलित रोटरला निर्दिष्ट रोटेशन वारंवारतेला त्वरान्वित करणारी एक यंत्रणा आणि एक विशेष मापन आणि संगणकीय प्रणाली समाविष्ट आहे जी रोटरचे असंतुलन भरपाई करण्यासाठी आवश्यक सुधारक वजनांचे वस्तुमान आणि प्लेसमेंट निर्धारित करते.

यंत्राच्या यांत्रिक भागाची रचना सामान्यतः एका बेडफ्रेमचा समावेश करते ज्यावर समर्थन पोस्ट (बेअरिंग) स्थापित केली जातात. हे संतुलित उत्पादन (रोटर) आरोहण करण्यासाठी वापरले जातात आणि रोटरला फिरवण्यासाठी अभिप्रेत ड्राइव्ह समाविष्ट करतात. संतुलन प्रक्रियेदरम्यान, जी उत्पादन फिरत असताना केली जाते, मापन प्रणालीचे सेंसर (ज्याचा प्रकार यंत्राच्या डिजाइनवर अवलंबून असतो) बेअरिंगमधील कंपनांची किंवा बेअरिंगमधील शक्तीची नोंद करतात.

या पद्धतीने प्राप्त केलेले डेटा असंतुलनाची भरपाई करण्यासाठी आवश्यक सुधारक वजनांचे वस्तुमान आणि संस्थापन स्थाने निर्धारित करण्यास अनुमती देते.

सद्यस्थितीत, संतुलन यंत्र (स्टॅंड) डिजाइनचे दोन प्रकार सर्वाधिक प्रचलित आहेत:

• Soft Bearing यंत्रे (लवचिक समर्थनांसह);
• Hard Bearing यंत्रे (कठोर समर्थनांसह).

2.1. मऊ बेअरिंग यंत्र आणि स्टँड्स

Soft Bearing संतुलन यंत्र (स्टॅंड) ची मूलभूत वैशिष्ट्य अशी आहे की त्यांच्याकडे अपेक्षाकृत लवचिक समर्थन आहेत, जे स्प्रिंग निलंबन, स्प्रिंग-माउंटेड कॅरिएज, सपाट किंवा दंडगोलाकार स्प्रिंग समर्थन इत्यादीच्या आधारावर बनवले गेले आहेत. या समर्थनांची नैसर्गिक वारंवारता संतुलित रोटरच्या रोटेशन वारंवारतेपेक्षा किमान 2-3 पट कमी असते. लवचिक Soft Bearing समर्थनांच्या संरचनात्मक कार्यान्वयनाचे उदाहरण DB-50 यंत्र मॉडेलच्या समर्थनामध्ये पाहिले जाऊ शकते, ज्याचा छायाचित्र आकृती 2.1 मध्ये दर्शविला आहे.

आकृती 2.1. संतुलन यंत्र मॉडेल DB-50 चे समर्थन.

जसे आकृती 2.1 मध्ये दर्शविल्या प्रमाणे, हलणारा फ्रेम (स्लायडर) 2 पट्टी स्प्रिंग 3 वरील निलंबनचा वापर करून स्थिर पोस्ट 1 ला जोडलेला असतो. रोटरच्या असंतुलनामुळे निर्माण होणार्‍या अपकेंद्रीय बलाच्या प्रभावाखाली, कॅरिएज (स्लायडर) 2 स्थिर पोस्ट 1 च्या सापेक्ष क्षैतिज दोलन करू शकतो, जे कंपन सेंसरचा वापर करून मोजले जातात.

या आधाराची संरचनात्मक रचना कॅरेज दोलनांची कमी नैसर्गिक वारंवारता साध्य करण्याची हमी देते, जी सुमारे 1-2 Hz असू शकते. यामुळे 200 RPM पासून सुरू होणाऱ्या रोटरच्या फिरण्याच्या वारंवारतांच्या विस्तृत श्रेणीवर रोटरचे बॅलन्सिंग करता येते. हे वैशिष्ट्य, अशा आधारांच्या उत्पादनाच्या तुलनात्मक सोपेपणासह, ही रचना आमच्या अनेक ग्राहकांना आकर्षक बनवते जे विविध उद्देशांसाठी स्वतःच्या गरजांकरिता बॅलन्सिंग मशीन तयार करतात.

आकृती 2.2. "Polymer LTD", मखाचकला द्वारे निर्मित संतुलन यंत्राचे मृदु बेअरिंग समर्थन

आकृती 2.2 हे निलंबन स्प्रिंग्स द्वारे बनविलेल्या समर्थनांसह एक मृदु बेअरिंग संतुलन यंत्राचे छायाचित्र दर्शविते, जे "Polymer LTD" मखाचकलामध्ये अंतर्गत आवश्यकतांसाठी निर्मित केले होते. हे यंत्र बहुलक पदार्थांच्या उत्पादनामध्ये वापरल्या जाणार्‍या रोलरचे संतुलन करण्यासाठी डिজाइन केले गेले आहे.

Figure 2.3 गाडीचे संतुलन करण्यासाठी अभिप्रेत समान पट्टी निलंबनासह संतुलन यंत्राचा एक छायाचित्र वैशिष्ट्य आहे.

आकृती 2.4.a आणि 2.4.b ड्राइव्ह शाफ्टचे संतुलन करण्यासाठी एक स्व-निर्मित मृदु बेअरिंग यंत्राचे छायाचित्र दर्शविते, ज्याचे समर्थन पट्टी निलंबन स्प्रिंग्स वापरून बनविलेले आहेत.

Figure 2.5 टर्बोचार्जरचे संतुलन करण्यासाठी डिजाइन केलेले एक मृदु बेअरिंग यंत्राचा छायाचित्र प्रस्तुत करते, ज्याचे गाड्यांचे समर्थन पट्टी स्प्रिंग्सवर निलंबित आहेत. A. Shahgunyan (सेंट पीटर्सबर्ग) च्या खाजगी वापरासाठी निर्मित हे यंत्र "Balanset 1" मापन प्रणालीने सुसज्जित आहे.

उत्पादक (आकृती 2.6 पहा) च्या मते, हे यंत्र 0.2 g*mm पेक्षा जास्त नसलेल्या अवशिष्ट असंतुलनासह टर्बाइनचे संतुलन करण्याची क्षमता प्रदान करते.

आकृती 2.3. पट्टी स्प्रिंग्सवर निलंबन समर्थनासह साधनांच्या संतुलनासाठी मृदु बेअरिंग यंत्र

आकृती 2.4.a. ड्राइव्ह शाफ्टचे संतुलन करण्यासाठी मृदु बेअरिंग यंत्र (यंत्र विधानसभा)

आकृती 2.4.b. पट्टी स्प्रिंग्सवर गाडीचे समर्थन निलंबित असलेले ड्राइव्ह शाफ्टचे संतुलन करण्यासाठी मृदु बेअरिंग यंत्र. (पट्टी स्प्रिंग निलंबनसह प्रमुख स्पिंडल समर्थन)

आकृती 2.5. पट्टी स्प्रिंग्सवर समर्थनासह टर्बोचार्जरचे संतुलन करण्यासाठी मृदु बेअरिंग यंत्र, A. Shahgunyan (सेंट पीटर्सबर्ग) द्वारा निर्मित

आकृती 2.6. A. Shahgunyan च्या यंत्रावर टर्बाइन रोटरचे संतुलन करण्याचे परिणाम दर्शविणार्‍या 'Balanset 1' मापन प्रणालीचा स्क्रीन प्रत

वर चर्चा केलेल्या मृदु बेअरिंग संतुलन यंत्र समर्थनाच्या शास्त्रीय संस्करणाव्यतिरिक्त, इतर संरचनात्मक समाधानही व्यापक झाले आहेत.

आकृती 2.7 आणि 2.8 ड्राइव्ह शाफ्टच्या संतुलन यंत्राचे छायाचित्र वैशिष्ट्य, ज्यांचे समर्थन समतल (प्लेट) स्प्रिंग्सवर आधारित आहेत. हे यंत्र अनुक्रमे खाजगी उद्यम "Dergacheva" आणि LLC "Tatcardan" ("Kinetics-M") च्या मालकीचा आवश्यकतांसाठी निर्मित करण्यात आले होते.

अशा समर्थनांसह मृदु बेअरिंग संतुलन यंत्रांची प्रतिकृती अक्सर हौद्योगिक निर्माताद्वारे केली जाते कारण त्यांची सापेक्ष सरलता आणि निर्माणक्षमता. ही प्रोटोटाइपे सामान्यतः "K. Schenck" च्या VBRF मालिका यंत्र किंवा समान स्वदेशी उत्पादन यंत्र आहेत.

आकृती 2.7 आणि 2.8 मध्ये दर्शविलेली मशीनें दोन-समर्थन, तीन-समर्थन आणि चार-समर्थन ड्राइव्ह शाफ्टचे संतुलन करण्यासाठी डिজाइन केलेली आहेत. त्यांचे समान बांधकाम आहे, ज्यामध्ये समाविष्ट आहेः

• क्रॉस रिबनने जोडलेल्या दोन I-बीमवर आधारित एक वेल्डेड बेडफ्रेम 1;
• एक स्थिर (अग्रभाग) स्पिंडल समर्थन 2;
• हलणारा (मागील) स्पिंडल आधार ३;
• एक किंवा दोन हलणारे (मधले) आधार ४. आधार २ आणि ३ मध्ये स्पिंडल युनिट्स ५ आणि ६ असतात, जे संतुलित ड्राइव्ह शाफ्ट ७ ला मशीनवर बसविण्यासाठी हेतू आहेत.

आकृती २.७. खोल असर मशीन ड्राइव्ह शाफ्ट संतुलनासाठी खाजगी उद्योग "Dergacheva" द्वारे सपाट (प्लेट) स्प्रिंग्सवर आधार सह

आकृती २.८. खोल असर मशीन ड्राइव्ह शाफ्ट संतुलनासाठी LLC "Tatcardan" ("Kinetics-M") द्वारे सपाट स्प्रिंग्सवर आधार सह

कंपन सेंसर्स ८ सर्व आधारांवर स्थापित केले आहेत, जे आधारांचे अनुप्रस्थ दोलन मोजण्यासाठी वापरले जातात. स्पिंडल ५, आधार २ वर बसविलेले, बेल्ट ड्राइव्हद्वारे इलेक्ट्रिक मोटरद्वारे फिरवले जाते.

आकृती २.९.a आणि २.९.b संतुलन मशीनच्या आधारचे फोटोग्राफ दर्शवतात, जो सपाट स्प्रिंग्सवर आधारित आहे.

आकृती २.९. खोल असर संतुलन मशीन सपाट स्प्रिंग्स सह आधार

• a) Side view;
• ब) समोरचे दृश्य

हौशी निर्माताकर्ते अनेकदा त्यांच्या डिजाइनमध्ये असे आधार वापरतात, म्हणून त्यांच्या बांधकामाच्या वैशिष्ट्यांचा विस्तृत परीक्षा करणे उपयुक्त आहे. आकृती २.९.a मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, हा आधार तीन मुख्य घटकांचा समावेश करतो:

• खालचा आधार प्लेट १: समोरचे स्पिंडल आधारासाठी, प्लेट निर्देशकांशी कठोरपणे जोडलेली असते; मधल्या आधारांसाठी किंवा मागील स्पिंडल आधारांसाठी, खालचा प्लेट फ्रेम निर्देशकांच्या बाजूने हलू शकणारे गाडी म्हणून डिজाइन केले आहे.
• वरचा आधार प्लेट २, ज्यावर आधार युनिट्स बसविली जातात (रोलर आधार ४, स्पिंडल्स, मधल्या असर, इत्यादी).
• दोन सपाट स्प्रिंग्स ३, खालचा आणि वरचा असर प्लेट्स जोडणारे.

ऑपरेशनच्या दरम्यान आधारांच्या वर्धित कंपनाचा धोका रोखण्यासाठी, जो संतुलित रोटरच्या प्रवेगण किंवा ह्रास दरम्यान उद्भवू शकतो, आधारांमध्ये लॉकिंग यंत्रणा समाविष्ट असू शकते (आकृती २.९.b पहा). या यंत्रणामध्ये कठोर ब्रॅकेट ५ असते, जो एक्सेंट्रिक लॉक ६ द्वारे गुंतू शकतो जो आधारच्या सपाट स्प्रिंग्सपैकी एकाशी जोडलेला असतो. लॉक ६ आणि ब्रॅकेट ५ गुंतल्यावर, आधार लॉक होतो, प्रवेगण आणि ह्रास दरम्यान वर्धित कंपनाचा धोका काढून टाकतो.

सपाट (प्लेट) स्प्रिंग्सने बनविलेले आधार डिजाइन करताना, मशीन उत्पादक त्यांच्या नैसर्गिक दोलनांचा वारावेळ मूल्यांकन केला पाहिजे, जो स्प्रिंग्सच्या कठोरतेवर आणि संतुलित रोटरच्या वस्तुमानावर अवलंबून असते. या पॅरामीटरला जाणून घेऊन, डिজाइनर जागरूकपणे रोटरच्या ऑपरेशनल रोटेशनल वारांची श्रेणी निवडू शकतो, संतुलनादरम्यान आधारांच्या अनुनाद दोलनाचा धोका टाळतो.

आधारांचे नैसर्गिक वारावेळ मोजणी आणि प्रायोगिकरित्या निर्धारित करण्यासाठीची शिफारसी, तसेच संतुलन मशीनचे इतर घटक, विभाग ३ मध्ये चर्चा केली आहेत.

अगोदर नोट केल्याप्रमाणे, सपाट (प्लेट) स्प्रिंग्स वापरून आधार डिजाइनची सरलता आणि उत्पादनक्षमता क्रँकशाफ्ट संतुलन, ऑटोमोटिव्ह टर्बोचार्जर रोटर संतुलन इत्यादीसह विविध हेतूंसाठी संतुलन मशीनचे हौशी विकाशक आकृष्ट करतात.

उदाहरण म्हणून, आकृती २.१०.a आणि २.१०.b मध्ये टर्बोचार्जर रोटर्सच्या संतुलनासाठी डिजाइन केलेल्या मशीनचा सामान्य दृश्य स्केच सादर केलेला आहे. ही मशीन Penza मधील LLC "SuraTurbo" येथे घरातील गरजांसाठी निर्माण आणि वापरली जाते.

2.10.a. टर्बोचार्जर रोटर्स संतुलित करण्यासाठी मशीन (बाजूचे दृश्य)

2.10.b. टर्बोचार्जर रोटर्स संतुलित करण्यासाठी मशीन (समर्थन बाजूचे दृश्य)

पूर्वी चर्चा केलेल्या सॉफ्ट बेअरिंग संतुलन मशीनच्या व्यतिरिक्त, कधीकधी अगदी सोपी सॉफ्ट बेअरिंग स्टँड तयार केल्या जातात. या स्टँड्सद्वारे विविध उद्देश्यांसाठी रोटरी यंत्रणा कमीत कमी खर्चाने उच्च-गुणवत्तेची संतुलन केली जाऊ शकते.

असी अनेक स्टँड्स खाली मूल्यांकन केल्या आहेत, जी सिलिंड्रिकल कम्प्रेशन स्प्रिंग्सवर सेट केलेल्या सपाट प्लेट (किंवा फ्रेम)च्या आधारावर बांधल्या गेल्या आहेत. ही स्प्रिंग्स सामान्यतः अशा प्रकारे निवडल्या जातात की प्लेटच्या दोलनांची नैसर्गिक वारंवारता, ज्यावर संतुलित यंत्रणा स्थापन केली आहे, ही संतुलनाच्या दरम्यान या यंत्रणेच्या रोटरच्या परिभ्रमण वारंवारतेपेक्षा २ ते ३ पटीने कमी असते.

Figure 2.11 अपघर्षक चाकांची संतुलन करण्यासाठी स्टँडचा फोटोग्राफ दर्शविते, जो पी. अशारिन यांनी घरमानी उत्पादनासाठी तयार केला आहे.

आकृती 2.11. अपघर्षक चाकांची संतुलन करण्यासाठी स्टँड

स्टँड खालील मुख्य घटकांचा समावेश करते:

• Plate 1, चार सिलिंड्रिकल स्प्रिंग्स २ वर बंधलेले;
• विद्युत मोटर 3, ज्याचा रोटर स्पिंडल म्हणूनही काम करतो, ज्यावर मँडरेल 4 बंधलेला असतो, जो स्पिंडलवर अपघर्षक चाक स्थापित आणि सुरक्षित करण्यासाठी वापरला जातो.

या स्टँडची मुख्य वैशिष्ट्य म्हणजे विद्युत मोटरच्या रोटरच्या घूर्णन कोनाच्या लिए पल्स सेंसर 5 समाविष्ट करणे, जो स्टँडच्या मापन प्रणाली ("Balanset 2C") चा भाग म्हणून अपघर्षक चाकातून सुधारक वस्तुमान काढण्यासाठी कोनीय स्थिती निर्धारित करण्यासाठी वापरला जातो.

Figure 2.12 व्हॅक्यूम पंपांची संतुलन करण्यासाठी वापरल्या जाणार्या स्टँडचा फोटोग्राफ दर्शविते. या स्टँडचा विकास JSC "Measurement Plant" ने ऑर्डरनुसार केला होता.

आकृती 2.12. JSC "Measurement Plant" द्वारे व्हॅक्यूम पंपांची संतुलन करण्यासाठी स्टँड

या स्टँडचा आधार देखील वापरतो Plate 1, सिलिंड्रिकल स्प्रिंग्स 2 वर बंधलेले. प्लेट 1 वर, व्हॅक्यूम पंप 3 स्थापित केला जातो, ज्याचा स्वतःचा विद्युत ड्राइव आहे जो 0 ते 60,000 RPM पर्यंत वेग मोठ्या प्रमाणात बदलू शकतो. कंपन सेंसर्स 4 पंपच्या केसिंगवर बंधले आहेत, जे विविध विभागांमध्ये विविध उंचीवर दोन भिन्न स्थानांवर कंपने मोजण्यासाठी वापरले जातात.

पंप रोटरच्या घूर्णन कोनासह कंपन मापन प्रक्रियेचे समन्वय साधण्यासाठी, स्टँडवर लेजर फेज अँगल सेंसर 5 वापरला जातो. अशा स्टँड्सचे बाहेरून साधेपणाचे दिसणारे बांधकाम असूनही, हे पंपच्या इम्पेलरची अत्यंत उच्च-गुणवत्तेची संतुलन प्राप्त करणे शक्य करते.

For example, at sub-critical rotational frequencies, the residual imbalance of the pump rotor is below the tolerance of the finest balance quality grade defined in ISO 21940-11 (formerly ISO 1940-1), G0.4 — an in-house bench result equivalent to a notional G0.16, which is tighter than any grade listed in the standard.

8,000 RPM पर्यंत घूर्णन गतीवर संतुलनाच्या दरम्यान प्राप्त पंपच्या केसिंगचा अवशिष्ट कंपन 0.01 mm/sec ओलांडत नाही.

वर वर्णन केलेल्या योजनेनुसार निर्मित संतुलन स्टँड्स इतर यंत्रणा जसे की पंखे संतुलित करणे देखील प्रभावी आहेत. पंखे संतुलित करण्यासाठी डिজाइन केलेल्या स्टँड्सची उदाहरणे आकृती 2.13 आणि 2.14 मध्ये दर्शविली आहेत.

आकृती 2.13. पंखे इम्पेलर्स संतुलित करण्यासाठी स्टँड

अशा स्टँडवरील पंखा संतुलन साधलेली गुणवत्ता अत्यंत उच्च आहे. "अटलांट-प्रोजेक्ट" एलएलसी च्या विशेषज्ञांनुसार, "किनेमॅटिक्स" एलएलसी च्या शिफारशींवर आधारित त्यांनी डिজाइन केलेल्या स्टँडवर (आकृती २.१४ पहा), पंखे संतुलित करताना प्राप्त केलेले अवशिष्ट कंपन स्तर ०.८ मिमी/सेकंद होते. हे आयएसओ ३१३५०-२००७ "कंपन. औद्योगिक पंखे. उत्पादित कंपन आणि संतुलन गुणवत्तेसाठी आवश्यकता" नुसार बीव्ही५ श्रेणीतील पंख्यांसाठी निर्धारित सहनशीलतापेक्षा तीनपेक्षा अधिक चांगले आहे.

आकृती २.१४. "अटलांट-प्रोजेक्ट" एलएलसी द्वारे विस्फोट-प्रूफ उपकरणांच्या पंखा इंपेलरच्या संतुलनासाठी स्टँड, पोडॉल्स्क

जेएससी "लिसंत फॅन फॅक्टरी" द्वारे प्राप्त समान डेटा दर्शविते की अशा स्टँड, नलिका पंख्यांच्या अनुक्रमिक उत्पादनात वापरल्या जाऊ, सातत्याने ०.१ मिमी/सेकंद पेक्षा अधिक न राहणारे अवशिष्ट कंपन सुनिश्चित केल्या.

2.2. कठोर बेअरिंग यंत्र

हार्ड बेअरिंग संतुलन मशीनें यापूर्वी चर्चा केलेल्या सॉफ्ट बेअरिंग मशीनांपेक्षा त्यांच्या आधारांच्या डिজाइनमध्ये भिन्न आहेत. त्यांचे आधार कठोर प्लेट्सच्या स्वरूपात बनवले जातात ज्यामध्ये गुंतागुंतीची स्लॉट्स (कट-आउट्स) असतात. या आधारांची नैसर्गिक वारंवारता मशीनवर संतुलित केलेल्या रोटरच्या सर्वाधिक रोटेशनल वारंवारतापेक्षा लक्षणीयरीत्या (किमान २-३ वेळा) अधिक असते.

हार्ड बेअरिंग मशीनें सॉफ्ट बेअरिंग मशीनांपेक्षा अधिक बहुमुखी असतात, कारण ते सामान्यतः त्यांच्या वस्तुमान आणि आयामी वैशिष्ट्यांच्या विस्तृत श्रेणीवर रोटरचे उच्च-गुणवत्तेचे संतुलन करण्यास अनुमती देतात. या मशीनांचा एक महत्वाचा फायदा असा आहे की ते तुलनेने कमी रोटेशनल गतीवर रोटरचे उच्च-परिशीलितता संतुलन सक्षम करतात, जो २००-५०० आरपीएम आणि कमीच्या श्रेणीमध्ये असू शकतो.

Figure 2.15 "के. शेंक" द्वारे निर्मित विशिष्ट हार्ड बेअरिंग संतुलन मशीनचा छायाचित्र दर्शविते. या आकृतीवरून, हे स्पष्ट आहे की आधारचे वैयक्तिक भाग, गुंतागुंतीच्या स्लॉट्सद्वारे तयार केले गेले, भिन्न कठोरता असतात. रोटर असंतुलनाच्या शक्तींच्या प्रभावाखाली, यामुळे आधारचे काही भाग इतरांच्या सापेक्ष विकृतीकरण (विस्थापन) होऊ शकते. (आकृती २.१५ मध्ये, आधारचा कठोर भाग लाल डॉटेड रेषेने हायलाइट केला आहे, आणि तुलनेने त्याचा सुसंगत भाग निळ्यात आहे).

म्हटलेल्या सापेक्ष विकृतीचे मापन करण्यासाठी, हार्ड बेअरिंग मशीनें बल सेन्सर किंवा विविध प्रकारचे अत्यंत संवेदनशील कंपन सेन्सर, नॉन-कॉन्टॅक्ट कंपन विस्थापन सेन्सरसह वापरू शकतात.

आकृती २.१५. "के. शेंक" द्वारे हार्ड बेअरिंग संतुलन मशीन

"Balanset" मालिकेतील उपकरणांसाठी ग्राहकांकडून प्राप्त विनंत्यांचे विश्लेषण सूचित करते की, गृहस्थ उपयोगासाठी हार्ड बेअरिंग मशीनेचे निर्माण सातत्याने वाढत आहे. हे घरेलू संतुलन मशीनच्या डिजाइन वैशिष्ट्यांबद्दल जाहिरात माहिती व्यापक प्रसारामुळे सुविधा प्रदान करते, जी हौशी निर्माता त्यांच्या स्वतःच्या विकासासाठी अ‍ॅनालॉग्स (किंवा प्रोटोटाइप) म्हणून वापरतात.

"Balanset" मालिकेतील उपकरणांच्या संख्या ग्राहकांच्या गृहस्थ गरजांसाठी निर्मित हार्ड बेअरिंग मशीनच्या काही भिन्नता विचारात घेऊ.

आकृती २.१६.अ – २.१६.ड ड्राइव्ह शाफ्ट्स संतुलित करण्यासाठी डिजाइन केलेल्या हार्ड बेअरिंग मशीनचे छायाचित्र दर्शविते, जे एन. ओब्येडकोव्ह (मॅग्नितोगॉर्स्क शहर) द्वारे निर्मित होते. आकृती २.१६.अ मध्ये दिसते की, मशीनमध्ये कठोर फ्रेम १ असते, ज्यावर आधार २ (दोन स्पिंडल आणि दोन मध्यवर्ती) स्थापित केले जातात. मशीनचा मुख्य स्पिंडल ३ बेल्ट ड्राइव्हद्वारे एसिंक्रोनस विद्युत मोटर ४ द्वारे फिरवला जातो. विद्युत मोटर ४ च्या रोटेशन गतीचे नियंत्रण करण्यासाठी वारंवारता नियंत्रक ६ वापरला जातो. मशीन "Balanset 4" मापन आणि संगणना प्रणाली ५ सह सज्जित आहे, ज्यामध्ये मापन युनिट, संगणक, चार बल सेन्सर आणि टप्प्यातील कोण सेन्सर (आकृती २.१६.अ मध्ये सेन्सर दर्शविलेले नाहीत) समाविष्ट आहेत.

आकृती २.१६.अ. ड्राइव्ह शाफ्ट्स संतुलित करण्यासाठी हार्ड बेअरिंग मशीन, एन. ओब्येडकोव्ह (मॅग्नितोगॉर्स्क) द्वारा निर्मित

आकृती 2.16.b मशीनच्या फ्रंट आधारचा छायाचित्र दर्शविते जसे प्रमुख स्पिंडल ३, जे, पूर्वी नोट केल्याप्रमाणे, एसिंक्रोनस विद्युत मोटर ४ मधून बेल्ट ड्राइव्हद्वारे चालित होते. हा आधार फ्रेमवर कठोरपणे बसवला जातो.

आकृती २.१६.ब. फ्रंट (प्रमुख) स्पिंडल आधार.

आकृती 2.16.c मशीनच्या दोन हलणाऱ्या मध्यवर्ती आधारांपैकी एकाचा छायाचित्र दर्शविते. हा आधार स्लाइड्स ७ वर विसावलेला असतो, ज्यामुळे त्याचे फ्रेम गाइडच्या बराबर अनुदैर्घ्य हालचाल होऊ शकते. या आधारमध्ये विशेष उपकरण ८ समाविष्ट आहे, जे संतुलित ड्राइव्ह शाफ्टच्या मध्यवर्ती बेअरिंगची स्थापना आणि उंचीचे समायोजन करण्यासाठी डिजाइन केलेले आहे.

आकृती २.१६.क. मशीनचा मध्यवर्ती हलणारा आधार

आकृती 2.16.d मशीनच्या रियर (चालित) स्पिंडल आधारचा छायाचित्र दर्शविते, जो, मध्यवर्ती आधारांप्रमाणे, मशीन फ्रेमच्या गाइडच्या बराबर हालचालीस अनुमती देते.

आकृती २.१६.ड. रियर (चालित) स्पिंडल आधार.

वर चर्चा केलेले सर्व आधार सपाट बेसवर बसवलेल्या अनुलंब प्लेट्स आहेत. प्लेट्समध्ये टी-आकारच्या स्लॉट्स (आकृती २.१६.ड पहा) आहेत, जे आधारचे अंतर्गत भाग ९ (अधिक कठोर) आणि बाह्य भाग १० (कमी कठोर) मध्ये विभाजित करतात. आधारचे अंतर्गत आणि बाह्य भाग भिन्न कठोरता असल्याने, संतुलित रोटरमधून असंतुलनाच्या शक्तींच्या अंतर्गत या भागांचे सापेक्ष विकृतीकरण होऊ शकते.

बल सेन्सर सामान्यत: हस्तनिर्मित मशीनमधील आधारांचे सापेक्ष विरूपण मोजण्यासाठी वापरले जाते. हार्ड बेअरिंग संतुलन मशीन आधारावर बल सेन्सर कसे स्थापित केले जाते याचे उदाहरण आकृती 2.16.e मध्ये दर्शविले आहे. या आकृतीमध्ये दिसल्याप्रमाणे, बल सेन्सर 11 हा बोल्ट 12 द्वारे आधारांच्या आंतरिक भागाच्या बाजूच्या पृष्ठभागावर दाबला जातो, जो आधारांच्या बाह्य भागामधील थ्रेडेड छिद्रातून जातो.

बल सेन्सर 11 च्या संपूर्ण समतलात बोल्ट 12 चा समान दाब सुनिश्चित करण्यासाठी, त्यामध्ये आणि सेन्सरमध्ये सपाट वॉशर 13 ठेवला जातो.

आकृती 2.16.d. आधारावर बल सेन्सर स्थापनेचे उदाहरण.

मशीनच्या कामाच्या वेळी, संतुलित रोटरच्या असंतुलन बलांनी आधार एकक (स्पिंडल किंवा मध्यवर्ती बेअरिंग) द्वारे आधारांच्या बाह्य भागावर कार्य केले, जो रोटर घूर्णन वारंवारतेला सापेक्षतः आपल्या आंतरिक भागासंबंधी चक्रीयरित्या हलू लागतो (विरूपण). याचा परिणाम सेन्सर 11 वर कार्य करणारा परिवर्तनशील बल, असंतुलन बलाच्या प्रमाणात निर्माण होतो. त्याच्या प्रभावाखाली, रोटरच्या असंतुलनाच्या परिमाणाच्या प्रमाणात विद्युत् सिग्नल बल सेन्सरच्या आउटपुटवर निर्माण होता.

सर्व आधारांवर स्थापित बल सेन्सरच्या सिग्नल मशीनच्या मापन आणि कंप्यूटिंग प्रणालीमध्ये घातले जाते, जेथे ते सुधारक वजनाचे पॅरामीटर निश्चित करण्यासाठी वापरले जाते.

आकृती 2.17.a. "स्क्रू" शाफ्ट संतुलनासाठी वापरल्या जाणार्या अत्यंत विशेषीकृत हार्ड बेअरिंग मशीनचा छायाचित्र दर्शविते. ही मशीन LLC "Ufatverdosplav" च्या आंतरिक वापराच्यासाठी निर्मित केली गेली होती.

आकृतीमध्ये दिसल्याप्रमाणे, मशीनची स्पिन-अप यंत्रणा सरलीकृत बांधणीची आहे, जी खालील मुख्य घटकांनी बनलेली आहे:

• वेल्डेड फ्रेम 1, आधार म्हणून काम करते;
• दोन स्थिर आधार 2, फ्रेमला कठोरपणे जोडलेले;
• विद्युत मोटर 3, जो बेल्ट ड्राइव्ह 4 द्वारे संतुलित शाफ्ट (स्क्रू) 5 चालित करतो.

आकृती 2.17.a. स्क्रू शाफ्ट संतुलनासाठी हार्ड बेअरिंग मशीन, LLC "Ufatverdosplav" द्वारे निर्मित

मशीनचे आधार 2 हे T-आकाराच्या स्लॉटसह उभ्या स्टीलच्या प्लेट्स आहेत. प्रत्येक आधारच्या शीर्षस्थानी, रोलिंग बेअरिंग वापरून तयार केलेले आधार रोलर्स आहेत, ज्यावर संतुलित शाफ्ट 5 घूमते.

रोटर असंतुलनाच्या कार्याखाली होणार्या आधारांचे विरूपण मोजण्यासाठी, बल सेन्सर 6 वापरले जाते (आकृती 2.17.b पहा), जे आधारांच्या स्लॉटमध्ये स्थापित केले जाते. हे सेन्सर "Balanset 1" डिव्हाइसला जोडलेले आहेत, जो या मशीनवर मापन आणि कंप्यूटिंग प्रणाली म्हणून वापरला जातो.

मशीनच्या स्पिन-अप यंत्रणेच्या सापेक्ष सरलतेत असूनही, हे पेचांचे पुरेसे उच्च-गुणवत्तेचे संतुलन सक्षम करते, जे आकृती 2.17.a मध्ये दिसल्याप्रमाणे, जटिल हेलिकल पृष्ठभाग आहेत.

LLC "Ufatverdosplav" च्या मते, या मशीनवर संतुलन प्रक्रियेदरम्यान पेचचा प्रारंभिक असंतुलन जवळजवळ 50 वेळा कमी केला गेला.

आकृती 2.17.b. स्क्रू शाफ्ट संतुलनासाठी बल सेन्सरसह हार्ड बेअरिंग मशीन आधार

The achieved residual imbalance was 3552 g*mm (19.2 g at a radius of 185 mm) in the first plane of the screw, and 2220 g*mm (12.0 g at a radius of 185 mm) in the second plane. For a rotor weighing 500 kg and operating at a rotational frequency of 3500 RPM, this imbalance corresponds to class G6.3 according to ISO 21940-11 (formerly ISO 1940-1), which meets the requirements set forth in its technical documentation.

एक मूळ डिजाइन (आकृती 2.18 पहा), जो विविध आकारांच्या दोन हार्ड बेअरिंग संतुलन मशीनसाठी आधारांची एकसाथ स्थापना करण्यासाठी एक आधार वापरणे समाविष्ट करते, S.V. मोरोজोव्ह द्वारे प्रस्तावित केला गेला. या तांत्रिक समाधानाचे स्पष्ट फायदे, जे उत्पादकाचे उत्पादन खर्च कमी करण्यास अनुमती देतात, समाविष्ट आहेत:

• उत्पादन जागा वाचवणे;
• एक इलेक्ट्रिक मोटर आणि व्हेरिएबल फ्रिक्वेन्सी ड्राइव्हचा वापर दोन वेगवेगळ्या मशीनचे ऑपरेशन करण्यासाठी;
• एक मापन प्रणाली दोन वेगवेगळ्या मशीनचे ऑपरेशन करण्यासाठी.

आकृती 2.18. हार्ड बिअरिंग बॅलेन्सिंग मशीन ("तँडेम"), एस.व्ही. मोरोজोव्हने निर्मित

3. संतुलन यंत्रांच्या मूलभूत युनिट्स आणि मेकॅनिজमच्या बांधकामासाठीची आवश्यकता

3.1. Bearings

3.1.1. बिअरिंग डिজाइनचे सैद्धांतिक आधार

मागील विभागात, बॅलेन्सिंग मशीनसाठी सॉफ्ट बिअरिंग आणि हार्ड बिअरिंग सपोर्टचे मुख्य डिजाइन एक्सीक्यूशन विस्तारपूर्वक चर्चा केले होते. डिजाइन आणि निर्माणात या सपोर्टचे नैसर्गिक दोलन आवृत्ती विचारात घेणे हा एक महत्वाचा पॅरामीटर आहे. हे महत्वाचे आहे कारण सपोर्टचे कंपनांचे केवळ आयाम (चक्रीय विकृती) नव्हे तर कंपनांचे टप्पा मापन करणे आवश्यक आहे, जेणेकरून मशीनच्या मापन आणि गणना प्रणाली सुधारणा भारांचे पॅरामीटर्स मोजू शकतील.

जर सपोर्टची नैसर्गिक आवृत्ती संतुलित रोटरच्या रोटेशन आवृत्तीशी जुळली (सपोर्ट रेजोनान्स), तर कंपनांचे आयाम आणि टप्पा अचूकपणे मोजणे व्यावहारिकदृष्ट्या अशक्य आहे. हे संतुलित रोटरच्या रोटेशनल आवृत्तीच्या कार्यम्मूल्यानुसार सपोर्टच्या दोलनांचे आयाम आणि टप्पा बदलण्याचे आलेख स्पष्टपणे दर्शवतात (आकृती 3.1 पहा).

या आलेखांवरून असे दिसून येते की बॅलन्स केल्या जाणाऱ्या रोटरची फिरण्याची वारंवारता आधार दोलनांच्या नैसर्गिक वारंवारतेकडे जसजशी जवळ येते (म्हणजेच जेव्हा fp/fo हे गुणोत्तर 1 च्या जवळ असते), तेव्हा आधाराच्या अनुनाद दोलनांशी संबंधित अॅम्प्लिट्यूडमध्ये लक्षणीय वाढ होते (आकृती 3.1.a पाहा). त्याचबरोबर, आलेख 3.1.b दर्शवितो की अनुनाद क्षेत्रात फेज कोन ∆F° मध्ये तीव्र बदल होतो, जो 180° पर्यंत पोहोचू शकतो.

दुसऱ्या शब्दात, रेजोनान्स झोनमध्ये कोणत्याही यंत्रणेचे संतुलन करताना, त्याच्या रोटेशन आवृत्तीतील छोट्या बदलांकरिता त्याच्या कंपनांचे आयाम आणि टप्पा मापनांमध्ये लक्षणीय अस्थिरता होऊ शकते, ज्यामुळे सुधारणा भारांचे पॅरामीटर्स मोजण्यात त्रुटी होऊ शकते आणि संतुलनाच्या गुणवत्तेवर नकारात्मक परिणाम होऊ शकतो.

वरील आलेख हार्ड बिअरिंग मशीनसाठी असे सिफारिशे पुष्टी करतात कि रोटरची ऑपरेशनल आवृत्ती (किमान) सपोर्टची नैसर्गिक आवृत्ती fo पेक्षा 2-3 गुणा कमी असावी. सॉफ्ट बिअरिंग मशीनसाठी, संतुलित रोटरच्या ऑपरेशनल आवृत्तीची खालचा मर्यादा (किमान) सपोर्टच्या नैसर्गिक आवृत्तीपेक्षा 2-3 गुणा जास्त असावी.

आकृती 3.1. बॅलेन्सिंग मशीन सपोर्टच्या कंपनांचे सापेक्ष आयाम आणि टप्पा रोटेशनल आवृत्ती बदलांच्या कार्यम्मूल्यानुसार बदलण्याचे आलेख.

• Ад – सपोर्टचे डायनॅमिक कंपनांचे आयाम;
• e = m*r / M - संतुलित रोटरचा विशिष्ट असंतुलन;
• m – रोटरचा असंतुलित द्रव्यमान;
• M – रोटरचा द्रव्यमान;
• r – रोटरवर असंतुलित द्रव्यमान स्थित असलेली त्रिज्या;
• fp – रोटरची रोटेशनल आवृत्ती;
• fo – सपोर्टच्या कंपनांची नैसर्गिक आवृत्ती

दिलेली माहिती विचारात घेता, मशीनचे रेजोनान्स क्षेत्रमध्ये ऑपरेशन करणे (आकृती 3.1 मध्ये लाल रंगात हाइलाइट केलेले) शिफारस केली जात नाही. आकृती 3.1 मधील दर्शविलेले आलेख असेही दर्शवतात कि रोटरचे समान असंतुलनांसाठी, सॉफ्ट बिअरिंग मशीन सपोर्टचे वास्तविक कंपन सॉफ्ट बिअरिंग मशीन सपोर्टवर होणाऱ्या कंपनांपेक्षा लक्षणीयरीत्या कमी आहेत.

यावरून असे लक्षात येते कि हार्ड बिअरिंग मशीनमध्ये सपोर्टच्या कंपनांचे मापन करण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या सेन्सरमध्ये सॉफ्ट बिअरिंग मशीनमधील सेन्सरपेक्षा जास्त संवेदनशीलता असणे आवश्यक आहे. सेन्सरचा वापर करण्याच्या वास्तविक व्यवहारामुळे हा निष्कर्ष अच्छे प्रकारे समर्थित आहे, जो दर्शवितो कि निरपेक्ष कंपन सेन्सर (व्हाइब्रो-अ‍ॅक्सिलरोमीटर आणि/किंवा व्हाइब्रो-वेलोसिटी सेन्सर), जे सॉफ्ट बिअरिंग बॅलेन्सिंग मशीनमध्ये यशस्वीरीत्या वापरले जातात, हार्ड बिअरिंग मशीनवर अनेकदा आवश्यक बॅलेन्सिंग गुणवत्ता मिळू शकत नाही.

या मशीनवर सापेक्ष कंपन सेन्सर, जसे की बल सेन्सर किंवा उच्च संवेदनशील विस्थापन सेन्सर वापरण्याची शिफारस केली जाते.

3.1.2. गणना पद्धती वापरून सपोर्टची नैसर्गिक आवृत्ती अंदाजित करणे

डिজाइनर सूत्र 3.1 वापरून सपोर्टच्या नैसर्गिक वारंवारतेची अंदाजे (अनुमानात्मक) गणना करू शकतो, त्याला एक अंश स्वातंत्र्य असलेल्या कंपनशील प्रणाली म्हणून सरलीकृतपणे उपचार करून, जी (Fig. 2.19.a पहा) वस्तुमान M द्वारे दर्शविली जाते, कठोरता K असलेल्या स्प्रिंगावर दोलायमान असते।

सममितीय इंटर-बियरिंग रोटरसाठी गणनेमध्ये वापरलेला वस्तुमान M सूत्र 3.2 द्वारे अंदाजे केला जाऊ शकतो।

जेथे Mo​ हा सपोर्टच्या हलत्या भागाचा वस्तुमान kg मध्ये आहे; Mr​ हा संतुलित रोटरचा वस्तुमान kg मध्ये आहे; n हा संतुलन प्रक्रियेत सामील असलेल्या मशीन सपोर्टची संख्या आहे।

सपोर्टची कठोरता K सूत्र 3.3 वापरून गणना केली जाते, जी स्थिर बल P (Figs. 3.2.a आणि 3.2.b पहा) द्वारे लोड केल्यावर सपोर्टचे विकृती ΔL मोजणे यांचा समावेश असलेल्या प्रायोगिक अभ्यासांच्या परिणामांवर आधारित आहे।

जेथे ΔL हा सपोर्टची विकृती मीटरमध्ये आहे; P हा स्थिर बल न्यूटनमध्ये आहे।

लोडिंग बलाची मात्रा P बल-मापन साधन (उदा., डायनामोमीटर) वापरून मोजली जाऊ शकते। सपोर्टचा विस्थापन ΔL रेषीय विस्थापन मोजण्याच्या उपकरणाचा वापर करून निर्धारित केला जाता (उदा., डायल सूचक)।

३.१.३. सपोर्टच्या नैसर्गिक वारंवारता निर्धारित करण्याच्या प्रायोगिक पद्धती

कारण वर चर्चा केलेली नैसर्गिक वारंवारता सपोर्टची गणना, सरलीकृत पद्धतीचा वापर करून केली गेली, मोठ्या त्रुटी होऊ शकतात, बहुतेक अमेच्योर विकासकर्ता हे मापदंड प्रायोगिक पद्धतींद्वारे निर्धारित करण्यास अधिक पसंत करतात। यासाठी, ते संतुलन यंत्रांच्या आधुनिक कंपन मापन प्रणालीद्वारे प्रदान केलेल्या क्षमतांचा उपयोग करतात, Vibromera "Balanset" मालिका उपकरणांसह।

३.१.३.१. प्रभाव उत्तेजना पद्धतीद्वारे सपोर्टच्या नैसर्गिक वारंवारता निर्धारित करणे

प्रभाव उत्तेजना पद्धती ही सपोर्ट किंवा इतर कोणत्याही मशीन घटकाची नैसर्गिक कंपन वारंवारता निर्धारित करण्याची सर्वात सोपी आणि सर्वात सामान्य पद्धती आहे। हा या वस्तुस्थितीवर आधारित आहे की जेव्हा घंटा (Fig. 3.3 पहा) यासारखी कोणतीही वस्तू प्रभाव-उत्तेजित होते, तेव्हा त्याचा प्रतिक्रिया हळूहळू क्षय होणाऱ्या कंपनशील प्रतिक्रियेद्वारे प्रकट होतो। कंपन संकेताची वारंवारता वस्तूच्या संरचनात्मक वैशिष्ट्यांद्वारे निर्धारित केली जाते आणि त्याच्या नैसर्गिक कंपनांच्या वारंवारतेशी संबंधित आहे। कंपनांचे प्रभाव उत्तेजना करण्यासाठी, रबर हातोड़ी किंवा सामान्य हातोड़ी यासारखे कोणतेही भारी साधन वापरले जाऊ शकते।

Figure 3.3. ऑब्जेक्टच्या नैसर्गिक वारंवारता निर्धारित करण्यासाठी वापरलेल्या प्रभाव उत्तेजनाचे आरेख

हातोड़ीचा वस्तुमान उत्तेजित होत असलेल्या वस्तूच्या वस्तुमानाच्या अंदाजे 10% असावा. कंपन प्रतिक्रिया कॅप्चर करण्यासाठी, परीक्षण केल्या जाणाऱ्या वस्तूवर कंपन सेंसर स्थापित केला पाहिजे, त्याचा मापन अक्ष प्रभाव उत्तेजनाच्या दिशेशी संरेखित असावा. काही परिस्थितीत, कंपनशील प्रतिक्रिया ग्रहण करण्यासाठी शोर मापन उपकरणाचा मायक्रोफोन सेंसर म्हणून वापरला जाऊ शकतो।

कंपन सेंसरद्वारे विद्युत संकेतात रूपांतरित केले जातात, जे नंतर स्पेक्ट्रम विश्लेषक यासारख्या मापन साधनाच्या इनपुटला पाठवले जातात. हे साधन क्षय होणाऱ्या कंपनशील प्रक्रियेचे वेळ कार्य आणि स्पेक्ट्रम (Fig. 3.4 पहा) रेकॉर्ड करते, ज्याचे विश्लेषण वस्तूच्या नैसर्गिक कंपनांची वारंवारता (वारंवारता) निर्धारित करण्यास अनुमती देते।

Figure 3.5. वेळ कार्य आलेख आणि परीक्षण केलेल्या संरचनेच्या क्षय होणाऱ्या प्रभाव कंपनांचा स्पेक्ट्रम दर्शविणारे प्रोग्राम इंटरफेस

Figure 3.5 मध्ये सादर केलेल्या स्पेक्ट्रम आलेखाचे विश्लेषण (कार्य विंडोचा खालचा भाग पहा) दर्शविते की परीक्षण केलेल्या संरचनेच्या नैसर्गिक कंपनांचा मुख्य घटक आलेखच्या abscissa अक्षाच्या संदर्भात निर्धारित केला जाते, 9.5 Hz वारंवारतेवर उद्भवते. ही पद्धती Soft Bearing आणि Hard Bearing दोन्ही संतुलन मशीनच्या सपोर्टच्या नैसर्गिक कंपनांचे अभ्यास करण्यासाठी शिफारस केली जाऊ शकते।

३.१.३.२. कोस्टिंग मोडमध्ये सपोर्टच्या नैसर्गिक वारंवारता निर्धारित करणे

काही परिस्थितीत, सपोर्टच्या नैसर्गिक वारंवारता "कोस्टवर" कंपन मोठेपणा आणि टप्प्याचे चक्रीय मोजमाप करून निर्धारित केली जाऊ शकते. या पद्धतीचा अंमलबजावणी करताना, परीक्षण केल्या जाणाऱ्या मशीनवर स्थापित केलेला रोटर प्रथम त्याच्या कमाल रोटेशन गतीवर त्वरित केला जाता, त्यानंतर त्याचा ड्राइव्ह डिस्कनेक्ट केला जाता, आणि रोटरच्या असंतुलनाशी संबंधित विचलित बलाची वारंवारता हळूहळू कमाल पासून थांबेपर्यंत कमी होते।

या बाबतीत, सपोर्टच्या नैसर्गिक वारंवारता दोन वैशिष्ट्यांद्वारे निर्धारित केल्या जाऊ शकतात:

• अनुनाद क्षेत्रांमध्ये दिसलेल्या कंपन मोठेपणामध्ये स्थानिक उछाल द्वारे;
• कंपन टप्प्यात तीव्र बदल (१८०° पर्यंत) वारंवारता वाढीच्या क्षेत्रामध्ये पाहिला जातो.

"Balanset" मालिकेच्या उपकरणांमध्ये, "Vibrometer" मोड ("Balanset 1") किंवा "Balancing. Monitoring" मोड ("Balanset 2C" आणि "Balanset 4") वस्तूंची नैसर्गिक वारंवारता "कोस्ट"वर ओळखण्यासाठी वापरली जाऊ शकते, जी रोटरच्या परिभ्रमण वारंवारतेवर कंपन मोठेपणा आणि टप्प्याचे चक्रीय मोजमाप करण्यास परवानगी देते.

शिवाय, "Balanset 1" सॉफ्टवेअरमध्ये अतिरिक्तपणे विशेषीकृत "Graphs. Coasting" मोड समाविष्ट आहे, जो आधार कंपनांच्या मोठेपणा आणि टप्प्याच्या बदलांचे आलेख परिभ्रमण वारंवारतेतील बदलांचे कार्य म्हणून आकृती काढू शकतो, जे अनुनाद निदान प्रक्रियेला लक्षणीयरीत्या सुलभ करते.

हे लक्षात घेतले पाहिजे की, स्पष्ट कारणांसाठी (विभाग 3.1.1 पहा), आधार नैसर्गिक वारंवारता ओळखण्याची पद्धत केवळ "Soft Bearing" संतुलन मशीनांच्या अभ्यासाच्या बाबतीत वापरली जाऊ शकते, जिथे रोटर परिभ्रमणच्या कार्यरत वारंवारता आधार नैसर्गिक वारंवारतेपेक्षा अनुप्रस्थ दिशेमध्ये लक्षणीयरीत्या जास्त आहे.

"Hard Bearing" मशीनांच्या बाबतीत, जिथे रोटर परिभ्रमणच्या कार्यरत वारंवारता आधार कंपन उत्तेजित करणारी आधार नैसर्गिक वारंवारतेपेक्षा लक्षणीयरीत्या कमी असते, या पद्धतीचा उपयोग व्यावहारिकदृष्ट्या अशक्य आहे.

3.1.4. संतुलन मशीनांच्या आधार डिজाइन आणि निर्माणासाठी व्यावहारिक शिफारसी

3.1.2. संगणकीय पद्धतींद्वारे आधार नैसर्गिक वारंवारतेची गणना

वर-चर्चित गणना योजना वापरून आधार नैसर्गिक वारंवारता गणना दोन दिशानिर्देशांमध्ये केली जाऊ शकते:

• आधार अनुप्रस्थ दिशेत, जो रोटर असंतुलनांच्या शक्तीतून उद्भवणाऱ्या त्यांच्या कंपनांच्या मापन दिशानिर्देशाशी एकरूप होतो;
• अक्षीय दिशेत, जो मशीन आधारांवर स्थापित संतुलित रोटरच्या परिभ्रमण अक्षाशी एकरूप होतो.

उभ्या दिशेत आधार नैसर्गिक वारंवारता मोजणी अधिक जटिल गणना तंत्राचा वापर आवश्यक आहे, जो (आधार आणि संतुलित रोटरच्या पॅरामीटर्सव्यतिरिक्त) फ्रेमचे पॅरामीटर्स आणि संस्थापनाच्या विशेषतांचा विचार करणे आवश्यक आहे. या पद्धतीवर या प्रकाशनात चर्चा केली जात नाही. सूत्र 3.1 च्या विश्लेषणामुळे मशीन डिजाइनरांनी त्यांच्या व्यावहारिक क्रियाकलापांमध्ये विचारात घेतल्या पाहिजेत अशा काही साध्या शिफारसी केल्या जाऊ शकतात. विशेषतः, आधार नैसर्गिक वारंवारता त्याची कठोरता आणि/किंवा वस्तुमान बदलून बदली जाऊ शकते. कठोरता वाढल्याने आधार नैसर्गिक वारंवारता वाढते, तर वस्तुमान वाढल्याने ते कमी होते. या बदलांचा गैर-रेखीय, वर्ग-व्यस्त संबंध आहे. उदाहरणार्थ, आधार कठोरता दुप्पट केल्याने त्याची नैसर्गिक वारंवारता केवळ 1.4 घटकांनी वाढते. त्याचप्रमाणे, आधारच्या चलायमान भागाचे वस्तुमान दुप्पट केल्याने त्याची नैसर्गिक वारंवारता केवळ 1.4 घटकांनी कमी होते.

3.1.4.1. सपाट प्लेट स्प्रिंग्समध्ये "Soft Bearing" मशीनें

सपाट स्प्रिंग्समध्ये निर्मित संतुलन मशीन आधारांची अनेक डिजाइन भिन्नता वर विभाग 2.1 मध्ये चर्चा केली गेली आहे आणि आकृती 2.7 - 2.9 मध्ये दर्शविली गेली आहे. आमच्या माहितीनुसार, अशा डिजाइन सामान्यतः ड्राइव्ह शाफ्ट संतुलनासाठी अभिप्रेत मशीनांमध्ये वापरल्या जातात.

उदाहरण म्हणून, त्यांच्या स्वतःच्या मशीन आधारांच्या निर्मितीमध्ये एक क्लायंट (LLC "Rost-Service", सेंट. पीटर्सबर्ग) द्वारे वापरल्या जाणाऱ्या स्प्रिंग पॅरामीटर्सचा विचार करूया. ही मशीन 2, 3 आणि 4-आधार ड्राइव्ह शाफ्ट संतुलन करण्यासाठी अभिप्रेत होती, ज्याचे वस्तुमान 200 किलोग्रामपेक्षा जास्त नव्हते. मशीनच्या अग्रणी आणि चालित स्पिंडलच्या आधारांमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या स्प्रिंग्सचे भौमितिक परिमाण (उंची * रुंदी * जाडी) क्लायंटद्वारे निवडले गेले अनुक्रमे 300*200*3 मिमी होते.

अभिघात उत्तेजना पद्धत वापरून प्रायोगिकदृष्ट्या निर्धारित केलेली अलोडेड आधारची नैसर्गिक वारंवारता, "Balanset 4" मशीनच्या मानक मोजमाप प्रणालीचा वापर करून, 11 - 12 हर्ज असल्याचे आढळले. आधार कंपनांच्या अशा नैसर्गिक वारंवारतेवर, संतुलनादरम्यान संतुलित रोटरची शिफारस केलेली परिभ्रमण वारंवारता 22-24 हर्ज (1320 – 1440 RPM) पेक्षा कमी नसावी.

समान निर्माताद्वारे मध्यवर्ती आधारांवर वापरल्या जाणाऱ्या सपाट स्प्रिंग्सचे भौमितिक परिमाण अनुक्रमे 200*200*3 मिमी होते. शिवाय, अभ्यासांनी दर्शविल्याप्रमाणे, या आधारांची नैसर्गिक वारंवारता जास्त होती, ती 13-14 हर्ज पर्यंत पोहोचली.

चाचणी परिणामांवर आधारित, मशीन निर्माताओं यांना स्पिंडल आणि मध्यवर्ती आधारांची नैसर्गिक वारंवारता संरेखित (समान) करण्याची सल्ला दिली गेली. हे संतुलनादरम्यान ड्राइव्ह शाफ्टच्या कार्यरत परिभ्रमण वारंवारता श्रेणीच्या निवडीला सुलभ करणे आणि आधार अनुनाद कंपन क्षेत्रामध्ये प्रवेश केल्यामुळे मोजमाप प्रणालीचे वाचन संभाव्य अस्थिरता टाळणे आवश्यक आहे.

सपाट स्प्रिंग्समध्ये आधार कंपन नैसर्गिक वारंवारता समायोजन पद्धती स्पष्ट आहेत. हे समायोजन सपाट स्प्रिंग्सचे भौमितिक परिमाण किंवा आकार बदलून प्राप्त केले जाऊ शकते, जे उदाहरणार्थ उल्लंघन किंवा आडव्या स्लॉट्समिल करून त्यांची कठोरता कमी केली जाते.

पूर्वी सांगितल्याप्रमाणे, अशा समायोजनच्या परिणामांची तपासणी विभाग 3.1.3.1 आणि 3.1.3.2 मध्ये वर्णित पद्धतींचा वापर करून आधार कंपन नैसर्गिक वारंवारता ओळखून केली जाऊ शकते.

Figure 3.6 सपाट स्प्रिंग्सवरील आधार डिजाइनचे एक शास्त्रीय संस्करण सादर करतो, जो A. Sinitsyn द्वारे त्याच्या एका मशीनमध्ये वापरला जातो. आकृतीमध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, आधारामध्ये खालील घटक समाविष्ट आहेत:

• वरचा पत्रा 1;
• दोन सपाट स्प्रिंग्स 2 आणि 3;
• खालचा पत्रा 4;
• स्टॉप ब्रॅकेट 5.

आकृती 3.6. सपाट स्प्रिंग्सवर सपोर्टचा डिজाइन भिन्नता

सपोर्टचा वरचा प्लेट 1 स्पिंडल किंवा एक मध्यवर्ती बेअरिंग बसवण्यासाठी वापरला जाऊ शकतो. सपोर्टच्या उद्देशानुसार, खालचा प्लेट 4 मशीन गाइडला कठोरपणे जोडला जाऊ शकतो किंवा हलण्यायोग्य स्लाइडवर स्थापित केला जाऊ शकतो, ज्यामुळे सपोर्ट गाइडसह हलू शकतो. ब्रॅकेट 5 सपोर्टसाठी लॉकिंग यंत्रणा स्थापित करण्यासाठी वापरले जाते, ज्यामुळे संतुलित रोटरचे प्रवेग आणि मंदावण्याच्या वेळी ते सुरक्षितपणे स्थिर केले जाऊ शकते.

सॉफ्ट बेअरिंग मशीन सपोर्टसाठी सपाट स्प्रिंग्स पत्र्याच्या स्प्रिंग किंवा उच्च-गुणवत्तेच्या मिश्रित स्टीलपासून बनवले जावेत. कमी उपज शक्तीच्या सामान्य संरचनात्मक स्टीलचा वापर सुचनीय नाही, कारण ऑपरेशनच्या दरम्यान स्थिर आणि गतिशील भारांतर्गत ते अवशिष्ट विरूपण विकसित करू शकतात, ज्यामुळे मशीनची भौमितिक अचूकता कमी होऊ शकते किंवा सपोर्ट स्थिरतेचे नुकसान देखील हो शकते.

300 - 500 किग्रा पर्यंत संतुलित रोटर वस्तुमान असलेल्या मशीनसाठी, सपोर्टची जाडी 30 – 40 मिमी पर्यंत वाढविली जाऊ शकते, आणि 1000 ते 3000 किग्रा पर्यंत कमाल वस्तुमान असलेल्या रोटर संतुलित करण्यासाठी डिজाइन केलेल्या मशीनसाठी, सपोर्टची जाडी 50 – 60 मिमी किंवा त्याहून अधिक पर्यंत पोहोचू शकते. वर नमूद केलेल्या सपोर्टच्या गतिशील वैशिष्ट्यांच्या विश्लेषणानुसार, त्यांची नैसर्गिक कंपन वारंवारता, ट्रान्सव्हर्स समतलात मोजली जाते ("लचकदार" आणि "कठोर" भागांच्या सापेक्ष विरूपणांची मापन समतल), सामान्यतः 100 हर्ट्ज किंवा त्याहून अधिक ओलांडते. हार्ड बेअरिंग सपोर्ट स्टँडची नैसर्गिक कंपन वारंवारता समोरच्या समतलात, संतुलित रोटरच्या परिभ्रमण अक्षाशी एकरूप होणार्या दिशेत मोजली जाते, ते सामान्यतः लक्षणीयरित्या कमी असते. आणि ते हीच वारंवारता आहेत ज्यांचा विचार मुख्यतः मशीनवर संतुलित केलेल्या फिरणार्या रोटरसाठी ऑपरेटिंग वारंवारता श्रेणीची वरची मर्यादा निर्धारित करताना केला पाहिजे. वर नमूद केल्याप्रमाणे, या वारंवारतांचे निर्धारण विभाग 3.1 मध्ये वर्णित प्रभाव उत्तेजना पद्धतीद्वारे केले जाऊ शकते.

आकृती 3.7. इलेक्ट्रिक मोटर रोटर संतुलित करण्याची मशीन, संयोजित, A. मोखोव्ह यांनी विकसित.

आकृती 3.8. टर्बोपंप रोटर संतुलित करण्याची मशीन, G. ग्लाজोव्ह यांनी विकसित (बिश्केक)

3.1.4.2. पट्टी स्प्रिंग्सवर निलंबनसह सॉफ्ट बेअरिंग मशीन सपोर्ट

निलंबन समर्थनासाठी वापरल्या जाणार्या पट्टी स्प्रिंग्सचे डिझाइन करताना, स्प्रिंग पट्टीची जाडी आणि रुंदी निवडण्यास लक्ष दिले पाहिजे, जी एकतर्फी रोटरचे स्थिर आणि गतिशील भार सपोर्टला सहन करू शकते, आणि दुसरीकडे, सपोर्ट निलंबनच्या टॉर्शनल कंपन संभावना प्रतिबंधित करणे आवश्यक आहे, जो अक्षीय रनआउट म्हणून प्रकट होते.

पट्टी स्प्रिंग निलंबन वापरून संतुलित करणार्या मशीनच्या संरचनात्मक अंमलबजावणीची उदाहरणे आकृती 2.1 - 2.5 (विभाग 2.1 पहा), तसेच या विभागाची आकृती 3.7 आणि 3.8 मध्ये दाखविली आहेत.

3.1.4.4. मशीनसाठी हार्ड बेअरिंग सपोर्ट

आमच्या ग्राहकांसह व्यापक अनुभवानुसार, स्वयंनिर्मित संतुलक उत्पादकांचा एक महत्त्वपूर्ण भाग अलीकडे कठोर सपोर्टसह हार्ड बेअरिंग मशीन पसंत करू लागला आहे. विभाग 2.2 मध्ये, आकृती 2.16 – 2.18 असे मशीनच्या विविध संरचनात्मक डिजाइनचे फोटोग्राफ दर्शवितात. या सपोर्टचे एक विशिष्ट स्केच, आमच्या एका ग्राहकाने त्यांच्या मशीन बांधकामसाठी विकसित केलेले, आकृती 3.10 मध्ये सादर केले आहे. हा सपोर्ट सपाट स्टील प्लेटसह P-आकाराची खोली असलेला आहे, परंपरागत म्हणून सपोर्टला "कठोर" आणि "लचकदार" भागांमध्ये विभाजित करते. असंतुलन शक्तीच्या प्रभावाखाली, सपोर्टचा "लचकदार" भाग त्याच्या "कठोर" भागाच्या सापेक्ष विरूपण करू शकतो. या विरूपणाची परिमाण, सपोर्टची जाडी, खोलीच्या खोली, आणि "लचकदार" आणि "कठोर" भागांना जोडणार्या पुलाची रुंदी यांनी निर्धारित केली जाते, मशीनच्या मापन प्रणालीच्या उपयुक्त संवेदकांचा वापर करून मोजली जाऊ शकते. असे गणना पद्धतीचा अभाव असल्यामुळे, P-आकाराच्या खोलीचे h, पुलाची रुंदी t, तसेच सपोर्टची जाडी r (आकृती 3.10 पहा) लक्षात घेऊन, या डिजाइन पॅरामीटर विशेषतः विकासकांद्वारे प्रायोगिकपणे निर्धारित केले जातात.

300 - 500 किग्रा पर्यंत संतुलित रोटर वस्तुमान असलेल्या मशीनसाठी, सपोर्टची जाडी 30 – 40 मिमी पर्यंत वाढविली जाऊ शकते, आणि 1000 ते 3000 किग्रा पर्यंत कमाल वस्तुमान असलेल्या रोटर संतुलित करण्यासाठी डिजाइन केलेल्या मशीनसाठी, सपोर्टची जाडी 50 – 60 मिमी किंवा त्याहून अधिक पर्यंत पोहोचू शकते. वर नमूद केलेल्या सपोर्टच्या गतिशील वैशिष्ट्यांच्या विश्लेषणानुसार, त्यांची नैसर्गिक कंपन वारंवारता, ट्रान्सव्हर्स समतलात मोजली जाते ("लचकदार" आणि "कठोर" भागांच्या सापेक्ष विरूपणांची मापन समतल), सामान्यतः 100 हर्ट्ज किंवा त्याहून अधिक ओलांडते. हार्ड बेअरिंग सपोर्ट स्टँडची नैसर्गिक कंपन वारंवारता समोरच्या समतलात, संतुलित रोटरच्या परिभ्रमण अक्षाशी एकरूप होणार्या दिशेत मोजली जाते, ते सामान्यतः लक्षणीयरित्या कमी असते. आणि ते हीच वारंवारता आहेत ज्यांचा विचार मुख्यतः मशीनवर संतुलित केलेल्या फिरणार्या रोटरसाठी ऑपरेटिंग वारंवारता श्रेणीची वरची मर्यादा निर्धारित करताना केला पाहिजे.

आकृती 3.26. ऑगर संतुलित करण्यासाठी हार्ड बेअरिंग मशीन उत्पादनासाठी वापरलेले खراब लेथ बेड चे उदाहरण.

आकृती 3.27. शाफ्ट संतुलित करण्यासाठी सॉफ्ट बेअरिंग मशीन उत्पादनासाठी वापरलेले खराब लेथ बेड चे उदाहरण.

आकृती 3.28. चॅनेलपासून संयोजित बेड तयार करण्याचे उदाहरण

आकृती 3.29. चॅनेलपासून वेल्डेड बेड तयार करण्याचे उदाहरण

आकृती 3.30. चॅनेलपासून वेल्डेड बेड उत्पादनाचे उदाहरण

आकृती 3.31. पॉलिमर कॉंक्रिटपासून बनविलेल्या संतुलन मशीन बेडचे उदाहरण

सामान्यतः, असे बेड्स निर्माण करताना, त्यांचा वरचा भाग स्टील इन्सर्ट्सने दृढ केला जातो जे बॅलेंसिंग मशीनच्या सपोर्ट स्टँडसाठी गाइड म्हणून वापरले जातात. अलीकडे, कंपन-ड्यांपिंग कोटिंग्सचे पॉलिमर कॉंक्रिट बेड्स व्यापकपणे वापरले जात आहेत. बेड्स निर्मितीची ही तंत्रज्ञान ऑनलाइन चांगल्या प्रकारे वर्णित आहे आणि DIY उत्पादकांद्वारे सहजपणे लागू केली जाऊ शकते. उत्पादनाची तुलनेने सरलता आणि कमी खर्चामुळे, या बेड्सचे त्यांच्या धातु समतुल्यांपेक्षा अनेक मुख्य फायदे आहेत:

• कंपन दोलनांसाठी उच्च डॅम्पिंग गुणांक;
• कमी थर्मल चालकता, बेडचे किमान थर्मल विकृतीकरण सुनिश्चित करते;
• उच्च संक्षारण प्रतिरोध;
• अंतर्गत ताणाचा अभाव.

3.1.4.3. बेलनाकार स्प्रिंग्सचा उपयोग करून तयार केलेले सॉफ्ट बेअरिंग मशीन सपोर्ट्स

सॉफ्ट बेअरिंग बॅलेंसिंग मशीनचे उदाहरण, ज्यामध्ये सपोर्ट्सच्या डिজाइनमध्ये बेलनाकार कम्प्रेशन स्प्रिंग्स वापरली जातात, चित्र 3.9 मध्ये दाखवले आहे. या डिजाइन समाधानाचा मुख्य दोष पुढील आणि मागील सपोर्ट्समध्ये स्प्रिंग विकृतीच्या भिन्न अंशांशी संबंधित आहे, जो असमान रोटरच्या बॅलेंसिंग दरम्यान सपोर्ट्सवर असमान भार असल्यास उद्भवतो. हे नैसर्गिकरित्या सपोर्ट्सचे गलबद्धपणा आणि अनुलंब समतलात रोटर अक्षाचा तिरपापणा निर्माण करते. या दोषाचा एक नकारात्मक परिणाम रोटरला फिरत असताना अक्षीय दिशेने हलवणार्या शक्तींचे उदय असू शकते.

चित्र 3.9. बेलनाकार स्प्रिंग्स वापरून बॅलेंसिंग मशीनसाठी सॉफ्ट बेअरिंग सपोर्ट कन्स्ट्रक्शन व्हेरिएंट.

3.1.4.4. मशीनसाठी हार्ड बेअरिंग सपोर्ट

आमच्या ग्राहकांसह व्यापक अनुभवानुसार, स्वयंनिर्मित संतुलक उत्पादकांचा एक महत्त्वपूर्ण भाग अलीकडे कठोर सपोर्टसह हार्ड बेअरिंग मशीन पसंत करू लागला आहे. विभाग 2.2 मध्ये, आकृती 2.16 – 2.18 असे मशीनच्या विविध संरचनात्मक डिजाइनचे फोटोग्राफ दर्शवितात. या सपोर्टचे एक विशिष्ट स्केच, आमच्या एका ग्राहकाने त्यांच्या मशीन बांधकामसाठी विकसित केलेले, आकृती 3.10 मध्ये सादर केले आहे. हा सपोर्ट सपाट स्टील प्लेटसह P-आकाराची खोली असलेला आहे, परंपरागत म्हणून सपोर्टला "कठोर" आणि "लचकदार" भागांमध्ये विभाजित करते. असंतुलन शक्तीच्या प्रभावाखाली, सपोर्टचा "लचकदार" भाग त्याच्या "कठोर" भागाच्या सापेक्ष विरूपण करू शकतो. या विरूपणाची परिमाण, सपोर्टची जाडी, खोलीच्या खोली, आणि "लचकदार" आणि "कठोर" भागांना जोडणार्या पुलाची रुंदी यांनी निर्धारित केली जाते, मशीनच्या मापन प्रणालीच्या उपयुक्त संवेदकांचा वापर करून मोजली जाऊ शकते. असे गणना पद्धतीचा अभाव असल्यामुळे, P-आकाराच्या खोलीचे h, पुलाची रुंदी t, तसेच सपोर्टची जाडी r (आकृती 3.10 पहा) लक्षात घेऊन, या डिजाइन पॅरामीटर विशेषतः विकासकांद्वारे प्रायोगिकपणे निर्धारित केले जातात.

चित्र 3.10. बॅलेंसिंग मशीनसाठी हार्ड बेअरिंग सपोर्टचे स्केच

आमच्या क्लायंट्सच्या स्वतःच्या मशीनसाठी निर्मित असे सपोर्ट्सच्या विविध अंतर्भावांचे छायाचित्र चित्र 3.11 आणि 3.12 मध्ये सादर केले आहेत. मशीन निर्माता असलेल्या आमच्या अनेक क्लायंट्सकडून मिळवलेल्या डेटाचा सारांश करून, विविध आकार आणि भार क्षमता असलेल्या मशीनसाठी सेट केलेल्या सपोर्ट्सच्या जाडीसाठी आवश्यकता तयार केल्या जाऊ शकतात. उदाहरणार्थ, 0.1 ते 50-100 किलो वजन असलेल्या रोटर्सचे संतुलन करणार्या मशीनसाठी, सपोर्टची जाडी 20 मिमी असू शकते.

चित्र 3.11. ए. सिनित्सिन द्वारे निर्मित बॅलेंसिंग मशीनसाठी हार्ड बेअरिंग सपोर्ट्स

चित्र 3.12. डी. क्रसिलनिकोव द्वारा निर्मित बॅलेंसिंग मशीनसाठी हार्ड बेअरिंग सपोर्ट

300 - 500 किग्रा पर्यंत संतुलित रोटर वस्तुमान असलेल्या मशीनसाठी, सपोर्टची जाडी 30 – 40 मिमी पर्यंत वाढविली जाऊ शकते, आणि 1000 ते 3000 किग्रा पर्यंत कमाल वस्तुमान असलेल्या रोटर संतुलित करण्यासाठी डिজाइन केलेल्या मशीनसाठी, सपोर्टची जाडी 50 – 60 मिमी किंवा त्याहून अधिक पर्यंत पोहोचू शकते. वर नमूद केलेल्या सपोर्टच्या गतिशील वैशिष्ट्यांच्या विश्लेषणानुसार, त्यांची नैसर्गिक कंपन वारंवारता, ट्रान्सव्हर्स समतलात मोजली जाते ("लचकदार" आणि "कठोर" भागांच्या सापेक्ष विरूपणांची मापन समतल), सामान्यतः 100 हर्ट्ज किंवा त्याहून अधिक ओलांडते. हार्ड बेअरिंग सपोर्ट स्टँडची नैसर्गिक कंपन वारंवारता समोरच्या समतलात, संतुलित रोटरच्या परिभ्रमण अक्षाशी एकरूप होणार्या दिशेत मोजली जाते, ते सामान्यतः लक्षणीयरित्या कमी असते. आणि ते हीच वारंवारता आहेत ज्यांचा विचार मुख्यतः मशीनवर संतुलित केलेल्या फिरणार्या रोटरसाठी ऑपरेटिंग वारंवारता श्रेणीची वरची मर्यादा निर्धारित करताना केला पाहिजे. वर नमूद केल्याप्रमाणे, या वारंवारतांचे निर्धारण विभाग 3.1 मध्ये वर्णित प्रभाव उत्तेजना पद्धतीद्वारे केले जाऊ शकते.

3.2. बॅलेंसिंग मशीनच्या सपोर्टिंग असेंब्लीज

3.2.1. सपोर्टिंग असेंब्लीजचे मुख्य प्रकार

हार्ड बेअरिंग आणि सॉफ्ट बेअरिंग बॅलेंसिंग मशीनच्या निर्मितीमध्ये, संतुलित रोटर्सच्या स्थापना आणि फिरवण्यासाठी वापरल्या जाणार्या खालील सुप्रसिद्ध प्रकारच्या सपोर्टिंग असेंब्लीजची शिफारस केली जाऊ शकते, समाविष्ट करून:

• प्रिज्मॅटिक सपोर्टिंग असेंब्लीज;
• रोटेटिंग रोलर्ससह सपोर्टिंग असेंब्लीज;
• स्पिंडल सपोर्टिंग असेंब्लीज.

3.2.1.1. प्रिज्मॅटिक सपोर्टिंग असेंब्लीज

या असेंब्लीज, विविध डिजाइन पर्यायांसह, सामान्यतः लहान आणि मध्यम आकारच्या मशीनच्या सपोर्ट्सवर स्थापित केली जातात, ज्यावर 50-100 किलोपर्यंत नसलेल्या रोटर्सचे संतुलन केले जाऊ शकते. प्रिज्मॅटिक सपोर्टिंग असेंब्लीच्या सर्वात सोप्या आवृत्तीचे उदाहरण चित्र 3.13 मध्ये सादर केले आहे. ही सपोर्टिंग असेंब्ली स्टीलची बनलेली आहे आणि टर्बाइन बॅलेंसिंग मशीनवर वापरली जाते. लहान आणि मध्यम आकारच्या बॅलेंसिंग मशीनच्या निर्माता असलेल्या अनेक निर्माताना, प्रिज्मॅटिक सपोर्टिंग असेंब्लीज निर्मितीमध्ये, अधातु (डायलेक्ट्रिक्स) सामग्री, जसे टेक्सटोलाइट, फ्लुओरोप्लास्टिक, कॅप्रोलॉन इत्यादी वापरणे पसंत आहे.

३.१३. प्रिজमॅटिक सपोर्टिंग असेंबली व्हेरिएंट, ऑटोमोबाईल टर्बाइनसाठी बॅलन्सिंग मशीनवर वापरली जाते

सारख्या सपोर्टिंग असेंबलीज (वर आकृती ३.८ पहा) लागू केल्या जातात, उदाहरणार्थ, जी. ग्लेजोव्ह यांनी त्यांच्या मशीनमध्ये, जी ऑटोमोबाईल टर्बाइनसाठी बॅलन्सिंगसाठी देखील अभिप्रेत आहे. प्रिजमॅटिक सपोर्टिंग असेंबलीचे मूळ तांत्रिक समाधान, फ्लोरोप्लास्टिकमधून बनविले (आकृती ३.१४ पहा), LLC "Technobalance" द्वारे प्रस्तावित केले आहे.

अंजीर. ३.१४. LLC "Technobalance" द्वारे प्रिजमॅटिक सपोर्ट असेंबली

ही विशिष्ट सपोर्टिंग असेंबली दोन सिलिंड्रिकल स्लीव्हज १ आणि २ वापरून तयार केली जाते, एकमेकांना कोनात स्थापित केली जाते आणि सपोर्टिंग अक्षांवर निश्चित केली जाते. संतुलित रोटर सिलिंडरच्या जेनरेटिंग लाइनसह स्लीव्हजच्या पृष्ठभागांसह संपर्कात येतो, जे रोटर शाफ्ट आणि सपोर्ट दरम्यान संपर्क क्षेत्र कमी करते, परिणामी सपोर्टमधील घर्षण शक्ती कमी होते. आवश्यकतेनुसार, सपोर्ट पृष्ठभागाच्या परिधानात किंवा नुकसान होण्याच्या स्थितीत रोटर शाफ्टच्या संपर्कात, स्लीव्हला त्याच्या अक्षाभोवती काही कोनातून फिरवून परिधान भरपाई देण्याची शक्यता दिली जाते. हे लक्षात घेणे महत्त्वाचे आहे की गैर-धातूच्या सामग्रीपासून बनविलेल्या सपोर्टिंग असेंबलीज वापरताना, संतुलित रोटरला मशीन बॉडीमध्ये ग्राउंड करण्याची संरचनात्मक संभाव्यता प्रदान करणे आवश्यक आहे, ज्यामुळे ऑपरेशन दरम्यान शक्तिशाली स्थिर विद्युत शुल्क होण्याचा धोका दूर होतो. हे, प्रथमतः, मशीनच्या मापन प्रणालीच्या कार्यक्षमतेवर परिणाम करू शकतील अशा विद्युत हस्तक्षेप आणि विघ्नांचे प्रमाण कमी करण्यास मदत करते, आणि दुसरे म्हणजे, कर्मचारी स्थिर विद्युतच्या क्रियेने प्रभावित होण्याचा धोका दूर करते.

३.२.१.२. रोलर सपोर्टिंग असेंबलीज

ही असेंबलीज सामान्यतः ५० किलोग्रामपेक्षा जास्त वजन असलेल्या रोटर्स बॅलन्स करण्यासाठी डिজाइन केलेल्या मशीनच्या सपोर्टवर स्थापित केल्या जातात. त्यांचा वापर प्रिजमॅटिक सपोर्टशी तुलनेत सपोर्टमधील घर्षण शक्तींचे लक्षणीय प्रमाण कमी करते, संतुलित रोटरच्या रोटेशनला सुविधा देते. उदाहरण म्हणून, आकृती ३.१५ सपोर्टिंग असेंबलीच्या डिজाइन व्हेरिएंट दर्शविते जेथे उत्पादनाच्या पोजिशनिंगसाठी रोलर्स वापरले जातात. या डिजाइनमध्ये, स्टँडर्ड रोलिंग बेअरिंज्ज १ आणि २ रोलर्स म्हणून वापरली जातात, ज्यांच्या बाह्य रिंगज मशीनच्या सपोर्ट बॉडी ३ मध्ये निश्चित स्थिर अक्षांवर फिरतात. आकृती ३.१६ रोलर सपोर्टिंग असेंबलीच्या अधिक जटिल डिजाइनचा स्केच दर्शविते जो बॅलन्सिंग मशीनच्या स्व-निर्मित उत्पादकांपैकी एकाद्वारे त्यांच्या प्रकल्पात लागू केला गेला. रेखांकनातून दिसते की, रोलरची लोड क्षमता वाढविण्यासाठी (आणि परिणामी संपूर्ण सपोर्टिंग असेंबली), रोलर बॉडी ३ मध्ये रोलिंग बेअरिंज्ज १ आणि २ ची जोडी स्थापित केली जाते. या डिजाइनची व्यावहारिक अंमलबजावणी, त्याच्या सर्व स्पष्ट फायद्यांनी बरोबर, रोलर बॉडी ३ च्या स्वतंत्र उत्पादनाची आवश्यकता असलेले अतिशय जटिल काम दिसते, ज्यासाठी भौमितिक अचूकता आणि सामग्रीच्या यांत्रिक गुणधर्मांसाठी अत्यंत उच्च आवश्यकता लादली जातात.

अंजीर. ३.१५. रोलर सपोर्टिंग असेंबली डिজाइनचे उदाहरण

अंजीर. ३.१६. दोन रोलिंग बेअरिंज्ज असलेल्या रोलर सपोर्टिंग असेंबली डिजाइनचे उदाहरण

आकृती ३.१७ LLC "Technobalance" च्या तज्ञांद्वारे विकसित केलेल्या स्व-संरेखित रोलर सपोर्टिंग असेंबलीचे डिजाइन व्हेरिएंट सादर करते. या डिजाइनमध्ये, रोलर्सची स्व-संरेखित क्षमता त्यांना दोन अतिरिक्त स्वातंत्र्य अंश प्रदान करून प्राप्त केली जाते, ज्यामुळे रोलर्स X आणि Y अक्षांभोवती लहान कोणीय हालचाली करू शकतात. असे सपोर्टिंग असेंबलीज, संतुलित रोटर्सच्या स्थापनामध्ये उच्च सूक्ष्मता सुनिश्चित करणे, सामान्यतः भारी बॅलन्सिंग मशीनच्या सपोर्टवर वापरण्यासाठी शिफारस केली जातात.

अंजीर. ३.१७. स्व-संरेखित रोलर सपोर्टिंग असेंबली डिजाइनचे उदाहरण

आधी नमूद केल्याप्रमाणे, रोलर सपोर्ट असेंबलीजमध्ये सामान्यतः सूक्ष्मता उत्पादन आणि कठोरतेसाठी खूपच उच्च आवश्यकता असतात. विशेषतः, रोलर्सच्या रेडियल रनआउटसाठी निर्धारित सहनशीलता ३-५ मायक्रॉनच्या ओलांडू नये.

व्यवहारात, हे सुप्रसिद्ध उत्पादकांद्वारा देखील नेहमी साध्य केले जात नाही. उदाहरणार्थ, लेखकाच्या रोलर सपोर्ट असेंबलीच्या रेडियल रनआउटच्या परीक्षणादरम्यान, बॅलन्सिंग मशीन मॉडेल H8V साठी स्पेअर पार्ट्स म्हणून खरेदी केलेल्या, ब्रँड "K. Shenk", त्यांच्या रोलर्सचा रेडियल रनआउट १०-११ मायक्रॉनपर्यंत पोहोचला.

३.२.१.३. स्पिंडल सपोर्टिंग असेंबलीज

बॅलन्सिंग मशीनवर फ्लेंज माउंटिंग असलेल्या रोटर्स बॅलन्स करताना (उदाहरणार्थ, कार्डन शाफ्ट्स), स्पिंडल्स संतुलित उत्पादनांच्या पोजिशनिंग, माउंटिंग आणि रोटेशनसाठी सपोर्टिंग असेंबलीज म्हणून वापरले जातात.

स्पिंडल्स बॅलन्सिंग मशीनचे सर्वात जटिल आणि महत्त्वपूर्ण घटक आहेत, मोठ्या प्रमाणात आवश्यक बॅलन्सिंग गुणवत्ता प्राप्त करण्यासाठी जबाबदार आहेत.

स्पिंडल्सच्या डिजाइन आणि उत्पादनाचे सिद्धांत आणि व्यवहार बरेच सुविकसित आहेत आणि विविध प्रकाशनांमध्ये प्रतिबिंबित होतात, त्यापैकी, मोनोग्राफ "Details and Mechanisms of Metal-Cutting Machine Tools" [1], डॉ. इंजिनिअर D.N. Reshetov द्वारा संपादित, विकासकर्त्यांसाठी सर्वात उपयुक्त आणि सुलभ म्हणून उभा राहतो.

बॅलन्सिंग मशीन स्पिंडल्सच्या डिजाइन आणि उत्पादनमध्ये विचारात घेतली जावी अशा मुख्य आवश्यकतांपैकी, पुढीलांना प्राधान्य दिले पाहिजे:

अ) स्पिंडल असेंबली संरचनाची उच्च कठोरता प्रदान करणे, संतुलित रोटरच्या असंतुलन शक्तींच्या प्रभावाखाली असमर्थनीय विकृतीहरू प्रतिबंधित करण्यासाठी पुरेशी;

ब) स्पिंडल रोटेशन अक्षाच्या स्थितीची स्थिरता सुनिश्चित करणे, रेडियल, अक्षीय, आणि अक्षीय रनआउटच्या अनुमत मूल्यांद्वारे वैशिष्ट्यीकृत;

क) स्पिंडल जर्नल्सचा योग्य परिधान प्रतिरोध सुनिश्चित करणे, तसेच संतुलित उत्पादनांच्या माउंटिंगसाठी वापरल्या जाणारी सीटिंग आणि सपोर्टिंग पृष्ठभाग.

या आवश्यकता यांचे व्यावहारिक अंमलबजावणी काम [1] च्या VI विभागात "स्पिंडल आणि त्यांचे समर्थन" मध्ये तपशीलवार दिलेली आहे.

विशेषतः, स्पिंडलच्या कठोरपणा आणि घूर्णन अचूकता यांची पडताळणी करण्याच्या पद्धती, बेअरिंग निवडण्याची शिफारसी, स्पिंडल सामग्री निवडणे आणि त्याच्या कठोरीकरणाच्या पद्धती तसेच या विषयावर इतर बरेच उपयुक्त माहिती आहे.

काम [1] मध्ये नोंद आहे की बहुतेक प्रकारच्या धातु-कतरण मशीन साधनांच्या स्पिंडलच्या डिजाइनमध्ये मुख्यतः दोन-बेअरिंग योजना वापरली जाते.

मिलिंग मशीन स्पिंडलमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या असे दोन-बेअरिंग योजनेच्या डिजाइन प्रकारचे उदाहरण (तपशील काम [1] मध्ये आढळू शकतात) अंजीर 3.18 मध्ये दर्शविले आहे.

ही योजना संतुलन मशीन स्पिंडलच्या निर्मितीसाठी अत्यंत योग्य आहे, ज्यांच्या डिजाइन प्रकारांची उदाहरणे खाली अंजीर 3.19-3.22 मध्ये दर्शविली आहेत.

अंजीर 3.18. दोन-बेअरिंग मिलिंग मशीन स्पिंडलचे स्केच

अंजीर 3.19 संतुलन मशीनच्या अग्रणी स्पिंडल असेंबलीच्या डिजाइन प्रकारांपैकी एक दर्शवते, जे दोन रेडियल-थ्रस्ट बेअरिंगवर फिरते, ज्यांच्या प्रत्येकाचे स्वतंत्र आवरण 1 आणि 2 आहे. एक फ्लेंज 4, कार्डन शाफ्टच्या फ्लेंज माउंटिंगसाठी हेतू असलेला, आणि एक पुली 5, व्ही-बेल्ट ड्राइव्हवरून इलेक्ट्रिक मोटरपासून स्पिंडलला रोटेशन प्रेषित करण्यासाठी वापरलेला, स्पिंडल शाफ्ट 3 वर माउंट केलेले आहेत.

अंजीर 3.19. दोन स्वतंत्र बेअरिंग समर्थनावर स्पिंडल डिजाइनचे उदाहरण

अंजीर 3.20 आणि 3.21 अग्रणी स्पिंडल असेंबलीच्या दोन निकट संबंधित डिजाइन दर्शवते. दोन्ही प्रकरणांमध्ये, स्पिंडल बेअरिंग एक सामान्य आवरण 1 मध्ये स्थापित केलेले आहेत, ज्याचा अक्षीय छिद्र स्पिंडल शाफ्ट स्थापित करण्यासाठी आवश्यक आहे. या छिद्राच्या प्रवेश आणि बाहेरीकडे, आवरणाकडे विशेष बोर (आकृतीमध्ये दर्शविलेले नाहीत) आहेत, रेडियल थ्रस्ट बेअरिंग (रोलर किंवा बॉल) आणि विशेष फ्लेंज कव्हर 5 समावेश करण्यासाठी डिजाइन केलेले, बेअरिंगच्या बाहेरील रिंगांना सुरक्षित करण्यासाठी वापरलेले.

अंजीर 3.20. सामान्य आवरणात स्थापित दोन बेअरिंग समर्थनावर अग्रणी स्पिंडल डिजाइनचे उदाहरण 1

अंजीर 3.21. सामान्य आवरणात स्थापित दोन बेअरिंग समर्थनावर अग्रणी स्पिंडल डिजाइनचे उदाहरण 2

पूर्वीच्या आवृत्तीप्रमाणे (अंजीर 3.19 पहा), स्पिंडल शाफ्टवर एक फेसप्लेट 2 स्थापित केलेली आहे, ड्राइव्ह शाफ्टच्या फ्लेंज माउंटिंगसाठी हेतू असलेली, आणि एक पुली 3, बेल्ट ड्राइव्हवरून इलेक्ट्रिक मोटरपासून स्पिंडलला रोटेशन प्रेषित करण्यासाठी वापरलेली. एक अंग 4 देखील स्पिंडल शाफ्टला स्थिर केले आहे, जो स्पिंडलच्या कोनीय स्थितीचे निर्धारण करण्यासाठी वापरला जातो, संतुलन सময स्पिंडलावर चाचणी आणि सुधारक वजन स्थापित करताना वापरला जातो.

अंजीर 3.22. संचालित (मागील) स्पिंडलच्या डिजाइनचे उदाहरण

Figure 3.22 मशीनच्या संचालित (मागील) स्पिंडल असेंबलीच्या डिजाइन प्रकार दर्शवते, जो अग्रणी स्पिंडलपेक्षा केवळ ड्राइव्ह पुली आणि अंग न असल्याने वेगळा आहे, कारण ते आवश्यक नाहीत.

अंजीर 3.23. संचालित (मागील) स्पिंडलच्या डिजाइन अंमलबजावणीचे उदाहरण

As seen in अंजीर 3.20 – 3.22वर चर्चा केलेली स्पिंडल असेंबली विशेष क्लॅम्प (पट्टी) 6 वापरून संतुलन मशीनच्या सॉफ्ट बेअरिंग समर्थनांना जोडली जातात. आवश्यक असल्यास इतर संलग्नन पद्धती देखील वापरल्या जाऊ शकतात, स्पिंडल असेंबलीची समर्थनावर योग्य कठोरपणा आणि अचूकता स्थिति सुनिश्चित करतात.

Figure 3.23 त्या स्पिंडलच्या सारख्या फ्लेंज माउंटिंगच्या डिजाइनचे उदाहरण देते, जो संतुलन मशीनच्या हार्ड बेअरिंग समर्थनावर त्याच्या स्थापनेसाठी वापरला जाऊ शकतो.

3.2.1.3.4. स्पिंडल कठोरपणा आणि रेडियल रनआउट मोजणे

स्पिंडल कडकपणा आणि अपेक्षित रेडियल रनआउट निर्धारित करण्यासाठी, सूत्र 3.4 वापरला जाऊ शकतो (चित्र 3.24 मधील गणना योजना पहा):

where:

• Y - स्पिंडल कन्सोलच्या शेवटी स्पिंडलचे लोचदार विस्थापन, सेमी;
• P - स्पिंडल कन्सोलवर कार्यरत गणना केलेला भार, किग्रा;
• A - स्पिंडलचा मागील बेअरिंग सपोर्ट;
• B - स्पिंडलचा अग्रभाग बेअरिंग सपोर्ट;
• g - स्पिंडल कन्सोलची लांबी, सेमी;
• c - स्पिंडलच्या A आणि B सपोर्टमधील अंतर, सेमी;
• J1 - सपोर्टमधील स्पिंडल विभागाची सरासरी जडत्व क्षण, सेमी⁴;
• J2 - स्पिंडल कन्सोल विभागाची सरासरी जडत्व क्षण, सेमी⁴;
• jB and jA - स्पिंडलच्या अग्रभाग आणि मागील सपोर्टच्या बेअरिंगचा कडकपणा, अनुक्रमे, किग्रा/सेमी।

सूत्र 3.4 रूपांतरित करून, स्पिंडल असेंबलीच्या कडकपणाचे इच्छित गणना केलेले मूल्य jшп निर्धारित केले जाऊ शकते:

मध्यम आकारच्या संतुलन यंत्रांसाठी कार्य [1] च्या शिफारशांचा विचार करून, हे मूल्य 50 किग्रा/µm पेक्षा कमी नसावे।

रेडियल रनआउट गणनेसाठी, सूत्र 3.5 वापरला जाऊ शकतो:

where:

• ∆ स्पिंडल कन्सोल शेवटी रेडियल रनआउट आहे, µm;
• ∆B अग्रभाग स्पिंडल बेअरिंगचा रेडियल रनआउट आहे, µm;
• ∆A मागील स्पिंडल बेअरिंगचा रेडियल रनआउट आहे, µm;
• g स्पिंडल कन्सोलची लांबी आहे, सेमी;
• c हे स्पिंडलचे आधार A आणि B यांच्यातील अंतर आहे, सेमी.

3.2.1.3.5. स्पिंडल संतुलन आवश्यकता सुनिश्चित करणे

संतुलन मशीनच्या स्पिंडल असेंबली सुंदरपणे संतुलित असणे आवश्यक आहे, कारण कोणत्याही वास्तविक असंतुलनता संतुलित केल्या जाणार्या रोटरमध्ये अतिरिक्त त्रुटी म्हणून हस्तांतरित होईल. स्पिंडलच्या अवशिष्ट असंतुलनतेसाठी तांत्रिक सहिष्णुता निर्धारित करताना, सामान्यतः सूचित केले जाते की त्याच्या संतुलनचा अचूकता वर्ग मशीनवर संतुलित केल्या जाणार्या उत्पादनाच्या तुलनेत कमीतकमी 1-2 वर्ग उच्च असावा.

वर चर्चा केलेल्या स्पिंडलच्या डिজाइन वैशिष्ट्यांचा विचार करून, त्यांचा संतुलन दोन विमानांमध्ये केला जावा.

3.2.1.3.6. स्पिंडल बेअरिंगच्या भार क्षमता आणि टिकाऊपणा आवश्यकता सुनिश्चित करणे

When designing spindles and selecting bearing sizes, it is advisable to preliminarily assess the durability and load capacity of the bearings. The methodology for performing these calculations can be detailed in ISO 281 "Rolling Bearings - Dynamic Load Ratings and Rating Life" [3], as well as in numerous (including digital) rolling bearing handbooks.

3.2.1.3.7. स्पिंडल बेअरिंग्जच्या स्वीकार्य हीटिंगसाठी आवश्यकता सुनिश्चित करणे

कार्य [1] मधील शिफारशींनुसार, स्पिंडल बेअरिंगच्या बाह्य रिंगांचे जास्तीत जास्त अनुज्ञेय तापमान 70°C पेक्षा जास्त नसावे. तथापि, उच्च-दर्जाचे बॅलन्सिंग सुनिश्चित करण्यासाठी, बाह्य रिंगांचे शिफारस केलेले तापमान 40 – 45°C पेक्षा जास्त नसावे.

3.2.1.3.8. स्पिंडलच्या बेल्ट ड्राइव्हचा प्रकार आणि ड्राइव्ह पुली डिजाइन निवडणे

संतुलन मशीनच्या ड्राइविंग स्पिंडल डिझाइन करताना, समतल बेल्ट ड्राइव्ह वापरून त्याचे परिभ्रमण सुनिश्चित करण्याची सुप्तावस्था आहे. स्पिंडल ऑपरेशनसाठी अशा ड्राइव्हच्या योग्य वापराचे उदाहरण आकृती 3.20 आणि 3.23. Using v-belt or toothed belt drives is undesirable, as they can apply additional dynamic loads to the spindle due to geometric inaccuracies in the belts and pulleys, which in turn can lead to additional measurement errors during balancing. Recommended requirements for pulleys for flat drive belts are outlined in the national standard GOST 17383-73 "Pulleys for flat drive belts" [4].

ड्राइव्ह पुली स्पिंडलच्या मागील टोकाला, बेअरिंग असेंबलीच्या शक्य तितक्या जवळ (किमान संभाव्य ओव्हरहँगसह) स्थित असावी. पुलीच्या ओव्हरहँगिंग प्लेसमेंटचा डिजाइन निर्णय Figure 3.19मध्ये दाखविलेल्या स्पिंडलच्या उत्पादनामध्ये घेतला गेलेला, अयशस्वी मानला जाऊ शकतो, कारण त्यामुळे स्पिंडल आधारांवर कार्य करणारे डायनामिक ड्राइव्ह भाराचा क्षण लक्षणीयरीत्या वाढतो.

या डिजाइनचा आणखी एक महत्त्वपूर्ण दोष म्हणजे V-बेल्ट ड्राइव्हचा वापर, ज्याची उत्पादन आणि असेंबली अयोग्यता देखील स्पिंडलवर अवांछनीय अतिरिक्त भाराचा स्त्रोत असू शकते.

3.3. बेड (फ्रेम)

अंतःपाद संतुलन मशीनची मुख्य आधार संरचना आहे, ज्यावर त्याचे मुख्य घटक, आधार स्तंभ आणि ड्राइव्ह मोटर यांसह आधारित आहेत. संतुलन मशीनचे अंतःपाद निवडताना किंवा निर्माण करताना, आवश्यक कठोरपणा, भौमितिक अचूकता, कंपन प्रतिरोध आणि त्याच्या गाइडांचा पोषक प्रतिरोध सारख्या अनेक आवश्यकता पूरण्याची खात्री करणे आवश्यक आहे.

व्यवहारात असे दिसते की मशीनची स्वतःच्या गरजांसाठी उत्पादन करताना, खालील अंतःपाद पर्याय सर्वात सामान्यतः वापरले जातात:

• वापरल्या गेलेल्या मेटल-कटिंग मशीनमधून (लेथ, वुडवर्किंग इ.) उपयोग केलेली कास्ट आयरन अंतःपाद;
• बोल्ट कनेक्शन वापरून एकत्रित चॅनेलच्या आधारावर एकत्रित अंतःपाद;
• चॅनेलच्या आधारावर वेल्डेड अंतःपाद;
• कंपन-शोषक कोटिंगसह पॉलिमर कॉंक्रिट अंतःपाद.

आकृती 3.25. कार्डन शाफ्टचे संतुलन करण्यासाठी मशीन तयार करण्यासाठी वापरल्या गेलेल्या लाकडकाम मशीन बेडचे वापरणे - उदाहरण।

3.4. संतुलन यंत्रांसाठी ड्राइव्ह्स

संतुलन मशीनच्या उत्पादनात आमच्या ग्राहकांद्वारे वापरल्या जाणारे डिজाइन समाधानांचे विश्लेषण दर्शविते की, ड्राइव्हची डिजाइनिंग करताना ते मुख्यतः व्हेरिएबल फ्रिक्वेन्सी ड्राइव्हने सुसज्ज असलेल्या एसी मोटर्सच्या वापरावर लक्ष केंद्रित करतात. या दृष्टिकोनाने संतुलित रोटर्सच्या रोटेशनचा गती श्रेणीच्या व्यापक समायोजनासाठी किंवा कमी खर्चावर अनुमती देते. संतुलित रोटर्सला फिरवण्यासाठी वापरल्या जाणार्या मुख्य ड्राइव्ह मोटर्सची शक्ती सामान्यतः या रोटर्सच्या वस्तुमानावर आधारित निवडली जाते आणि अंदाजे असू शकते:

• ≤ 5 किग्रा वस्तुमानाच्या रोटर्सचे संतुलन करण्यासाठी डिजाइन केलेल्या मशीनसाठी 0.25 - 0.72 किवॅ;
• > 5 ≤ 50 किग्रा वस्तुमानाच्या रोटर्सचे संतुलन करण्यासाठी डिजाइन केलेल्या मशीनसाठी 0.72 - 1.2 किवॅ;
• > 50 ≤ 100 किग्रा वस्तुमानाच्या रोटर्सचे संतुलन करण्यासाठी डिजाइन केलेल्या मशीनसाठी 1.2 - 1.5 किवॅ;
• > 100 ≤ 500 किग्रा वस्तुमानाच्या रोटर्सचे संतुलन करण्यासाठी डिजाइन केलेल्या मशीनसाठी 1.5 - 2.2 किवॅ;
• > 500 ≤ 1000 किग्रा वस्तुमानाच्या रोटर्सचे संतुलन करण्यासाठी डिजाइन केलेल्या मशीनसाठी 2.2 - 5 किवॅ;
• > 1000 ≤ 3000 किग्रा वस्तुमानाच्या रोटर्सचे संतुलन करण्यासाठी डिजाइन केलेल्या मशीनसाठी 5 - 7.5 किवॅ।

या मोटर्स मशीन बेड किंवा त्याच्या पायावर कडकपणे आरोहित केल्या पाहिजेत. मशीनवर (किंवा स्थापनेच्या स्थानावर) स्थापनेपूर्वी, मुख्य ड्राइव्ह मोटर त्याच्या आउटपुट शाफ्टवर आरोहित पुली सोबत काळजीसह संतुलित केली पाहिजे. व्हेरिएबल फ्रिक्वेन्सी ड्राइव्हद्वारे होणारे विद्युत चुंबकीय हस्तक्षेप कमी करण्यासाठी, त्याच्या इनपुट आणि आउटपुटवर नेटवर्क फिल्टर स्थापित करण्याची शिफारस केली जाते. हे ड्राइव्हच्या उत्पादकांद्वारे पुरविल्या जाणार्या मानक-तयार उत्पादने किंवा फेराइट रिंग्स वापरून बनविल्या गेलेल्या घरगुती फिल्टर असू शकतात.

4. संतुलन यंत्रांची मापन प्रणाली

संतुलन मशीनचे बहुतेक हौद्दा निर्मातेद्वारे, जे एलएलसी "किनेमॅटिक्स" (Vibromera) शी संपर्क साधतात, त्यांच्या डिजाइनमध्ये आमच्या कंपनीद्वारे निर्मित "Balanset" मालिका मापन प्रणाली वापरण्याची योजना करत आहेत. तथापि, असे काही ग्राहक देखील आहेत जे स्वतंत्रपणे असे मापन प्रणाली तयार करण्याची योजना करत आहेत. त्यामुळे, संतुलन मशीनच्या मापन प्रणालीचे बांधकाम अधिक तपशीलात चर्चा करणे योग्य आहे. या प्रणालींचे मुख्य आवश्यकता म्हणजे संतुलित रोटरच्या रोटेशन वारंवारतेवर प्रकट होणार्या कंपन संकेताचे परिभ्रमण घटक यांच्या मोठेपणा आणि टप्प्याचे उच्च-अचूक मापन प्रदान करणे आवश्यक आहे. हा लक्ष्य सामान्यतः तांत्रिक उपायांचे संयोजन वापरून साध्य केला जातो, ज्यामध्ये समावेश होतो:

• उच्च संकेत रूपांतरण गुणांक असलेल्या कंपन संवेदकांचा वापर;
• आधुनिक लेজर टप्प्याचे कोन संवेदकांचा वापर;
• संवेदक संकेतांचे प्रवर्धन आणि डिजिटल रूपांतरण करण्यास अनुमती देणार्या हार्डवेअरचे निर्माण (किंवा वापर) (प्राथमिक संकेत प्रक्रिया);
• कंपन संकेतांची सॉफ्टवेअर प्रक्रिया यांचा अंमलबजावणी, ज्यामुळे संतुलित रोटरच्या रोटेशन वारंवारतेवर प्रकट होणार्या कंपन संकेतांचे परिभ्रमण घटके उच्च-संकल्प आणि स्थिर निष्कर्षण करण्यास अनुमती देणे आवश्यक आहे (गौण प्रक्रिया).

खाली, आम्ही असे ज्ञात तांत्रिक उपायांच्या विविध प्रकारांचा विचार करतो, जे अनेक सुप्रसिद्ध संतुलन साधनांमध्ये लागू केले गेले आहेत.

4.1. कंपन सेन्सरांची निवड

संतुलन मशीनच्या मापन प्रणालीमध्ये, कंपन संवेदकांच्या (ट्रान्सड्यूसरांच्या) विविध प्रकारांचा वापर केला जाऊ शकतो, ज्यामध्ये समावेश होतो:

• कंपन त्वरण संवेदक (अ‍ॅक्सेलरोमीटर);
• कंपन वेग संवेदक;
• कंपन विस्थापन संवेदक;
• Force sensors.

4.1.1. कंपन त्वरण संवेदक

कंपन त्वरण सेन्सरमध्ये पायझो आणि कॅपॅसिटिव्ह (चिप) अॅक्सिलरोमीटर सर्वाधिक वापरले जातात, जे Soft Bearing प्रकारच्या बॅलन्सिंग मशीनमध्ये प्रभावीपणे वापरता येतात. व्यवहारात, साधारणपणे 10 ते 30 mV/(m/s²) पर्यंत रूपांतरण गुणांक (Kpr) असलेले कंपन त्वरण सेन्सर वापरणे अनुज्ञेय असते. ज्या बॅलन्सिंग मशीनना विशेषतः उच्च बॅलन्सिंग अचूकता आवश्यक असते, त्यात 100 mV/(m/s²) आणि त्याहून अधिक Kpr असलेले अॅक्सिलरोमीटर वापरणे उचित ठरते. बॅलन्सिंग मशीनसाठी कंपन सेन्सर म्हणून वापरता येणाऱ्या पायझो अॅक्सिलरोमीटरचे उदाहरण म्हणून, आकृती 4.1 मध्ये LLC "Izmeritel" यांनी उत्पादित केलेले DN3M1 आणि DN3M1V6 पायझो अॅक्सिलरोमीटर दाखवले आहेत.

आकृती 4.1. पायजो अॅक्सेलरोमीटर DN 3M1 आणि DN 3M1V6

विद्युत अनुरणन मापन यंत्र आणि प्रणालीशी अशा सेंसरचे कनेक्शन करण्यासाठी बाह्य किंवा अंतर्निर्मित चार्ज अॅम्प्लिफायर वापरणे आवश्यक आहे.

आकृती 4.2. कॅपेसिटिव्ह अॅक्सेलरोमीटर AD1 LLC "Kinematics" (Vibromera) द्वारे उत्पादित

हे लक्षात घेतले पाहिजे की या सेंसरमध्ये कॅपेसिटिव्ह अॅक्सेलरोमीटर ADXL 345 चे व्यापकपणे वापरलेले मार्केट बोर्ड समाविष्ट आहेत (आकृती 4.3 पहा), ज्यांचे पायजो अॅक्सेलरोमीटरपेक्षा अनेक महत्त्वपूर्ण फायदे आहेत. विशेषतः, ते समान तांत्रिक वैशिष्ट्यांसह 4 ते 8 पट स्वस्त आहेत. शिवाय, त्यांना पायजो अॅक्सेलरोमीटरसाठी आवश्यक असलेल्या महाग आणि अस्थिर चार्ज अॅम्प्लिफायरच्या वापरण्याची आवश्यकता नाही.

असा प्रकरणांमध्ये जेथे संतुलन यंत्रांच्या मापन प्रणालीमध्ये दोन्ही प्रकारचे अॅक्सेलरोमीटर वापरले जातात, सेंसर सिग्नलचे हार्डवेअर समकलन (किंवा दुहेरी समकलन) सामान्यतः केले जाते.

आकृती 4.2. कॅपेसिटिव्ह अॅक्सेलरोमीटर AD 1, एकत्रित.

आकृती 4.2. कॅपेसिटिव्ह अॅक्सेलरोमीटर AD1 LLC "Kinematics" (Vibromera) द्वारे उत्पादित

हे लक्षात घेतले पाहिजे की या सेंसरमध्ये कॅपेसिटिव्ह अॅक्सेलरोमीटर ADXL 345 चे व्यापकपणे वापरलेले मार्केट बोर्ड समाविष्ट आहेत (आकृती 4.3 पहा), ज्यांचे पायजो अॅक्सेलरोमीटरपेक्षा अनेक महत्त्वपूर्ण फायदे आहेत. विशेषतः, ते समान तांत्रिक वैशिष्ट्यांसह 4 ते 8 पट स्वस्त आहेत. शिवाय, त्यांना पायजो अॅक्सेलरोमीटरसाठी आवश्यक असलेल्या महाग आणि अस्थिर चार्ज अॅम्प्लिफायरच्या वापरण्याची आवश्यकता नाही.

आकृती 4.3. कॅपेसिटिव्ह अॅक्सेलरोमीटर बोर्ड ADXL 345.

या प्रकरणात, प्रारंभिक सेंसर सिग्नल, विद्युत अनुरणन त्वरणाशी समान, त्यानुसार विद्युत अनुरणन वेग किंवा विस्थापनाशी समान सिग्नलमध्ये रूपांतरित होतो. विद्युत अनुरणन सिग्नलचे दुहेरी समकलन हे प्रक्रिया विशेषतः कमी-गती संतुलन यंत्रांच्या मापन प्रणालीच्या भागाप्रमाणे अॅक्सेलरोमीटर वापरताना संबंधित असते, जेथे संतुलन दरम्यान रोटर परिभ्रमण वारंवारतेची निम्न श्रेणी 120 rpm आणि त्यापेक्षा खाली पोहोचू शकते. संतुलन यंत्रांच्या मापन प्रणालीमध्ये कॅपेसिटिव्ह अॅक्सेलरोमीटर वापरताना, असे विचारात घेतले पाहिजे की समकलनानंतर, त्यांचे सिग्नल कमी-वारंवारता व्यत्यय असू शकतात, जो 0.5 ते 3 Hz ची वारंवारता श्रेणीमध्ये प्रकट होतो. हे या सेंसरच्या वापरासाठी अभिप्रेत असलेल्या यंत्रांवर संतुलनच्या निम्न वारंवारता श्रेणीला मर्यादित करू शकते.

4.1.2. विद्युत अनुरणन वेग सेंसर

4.1.2.1. प्रेरक विद्युत अनुरणन वेग सेंसर.

या सेंसरमध्ये एक प्रेरक कुंडल आणि एक चुंबकीय कोर समाविष्ट असतो. जेव्हा कुंडल स्थिर कोरच्या संदर्भात कंपन करते (किंवा कोर स्थिर कुंडलच्या संदर्भात), कुंडलमध्ये एक EMF प्रेरित होतो, ज्याचा व्होल्टेज सेंसरच्या चलनशील घटकाच्या विद्युत अनुरणन वेगाशी थेट समान असतो. प्रेरक सेंसरचे रूपांतरण गुणांक (Кпр) सामान्यतः अगदी उच्च असतात, दहाव्या किंवा अगदी शतके mV/mm/sec पर्यंत पोहोचतात. विशेषतः, Schenck मॉडेल T77 सेंसरचा रूपांतरण गुणांक 80 mV/mm/sec आहे, आणि IRD Mechanalysis मॉडेल 544M सेंसरसाठी, तो 40 mV/mm/sec आहे. काही प्रकरणांमध्ये (उदाहरणार्थ, Schenck संतुलन यंत्रांमध्ये), यांत्रिक अॅम्प्लिफायरसह विशेष उच्च संवेदनशील प्रेरक विद्युत अनुरणन वेग सेंसर वापरले जातात, जेथे Кпр 1000 mV/mm/sec ओलांडू शकतात. जर प्रेरक विद्युत अनुरणन वेग सेंसर संतुलन यंत्रांच्या मापन प्रणालीमध्ये वापरले जातात, तर विद्युत अनुरणन वेगाशी समान विद्युत सिग्नलचे हार्डवेअर समकलन देखील केले जाऊ शकते, ते विद्युत अनुरणन विस्थापनाशी समान सिग्नलमध्ये रूपांतरित करून.

आकृती 4.4. IRD Mechanalysis द्वारे मॉडेल 544M सेंसर.

आकृती 4.5. Schenck द्वारा मॉडेल T77 सेंसर

असे लक्षात घेतले पाहिजे की त्यांच्या उत्पादनाच्या श्रम तीव्रतेमुळे, प्रेरक विद्युत अनुरणन वेग सेंसर अत्यंत दुर्लभ आणि महाग वस्तू आहेत. म्हणून, या सेंसरचे स्पष्ट फायदे असूनही, संतुलन यंत्रांचे हौशी उत्पादक त्यांचा अत्यंत क्वचित वापर करतात.

4.2. फेज कोण सेन्सर

संतुलित रोटरच्या परिभ्रमण कोनाशी विद्युत अनुरणन मापन प्रक्रिया समन्वयित करण्यासाठी, लेजर (फोटोइलेक्ट्रिक) किंवा प्रेरक सेंसर यासारखे फेज कोन सेंसर वापरले जातात. या सेंसर घरेलू आणि आंतरराष्ट्रीय उत्पादकांद्वारे विविध डिজाइनमध्ये निर्मित केले जातात. या सेंसरसाठी किंमतीची श्रेणी लक्षणीयरित्या बदलू शकते, अंदाजे 40 ते 200 डॉलरपर्यंत. अशा डिव्हाइसचे एक उदाहरण "Diamex" द्वारे निर्मित फेज कोन सेंसर आहे, जो आकृती 4.11 मध्ये दर्शविला आहे.

आकृती 4.11: "Diamex" द्वारा फेज कोन सेंसर

दुसरे उदाहरण म्हणून, आकृती 4.12 LLC "Kinematics" (Vibromera) द्वारा लागू केलेले एक मॉडेल दर्शविते, जो चीनमध्ये तयार केलेल्या DT 2234C मॉडेलच्या लेजर तॅकोमीटरचा फेज कोन सेंसर म्हणून वापर करते. या सेंसरचे स्पष्ट फायदे समाविष्ट आहेत:

• एक विस्तृत कार्यश्रेणी, जी प्रति मिनिट 2.5 ते 99,999 फेऱ्यांपर्यंत रोटर फिरण्याची वारंवारता मोजण्यास परवानगी देते, ज्याचे रिझोल्यूशन एका फेरीपेक्षा कमी नसते;
• डिजिटल डिस्प्ले;
• मापनासाठी तॅकोमीटर सेट अप करण्याची सुलभता;
• परिपालनीयता आणि कमी बाजार खर्च;
• संतुलन यंत्र मापन प्रणालीमध्ये एकीकरणासाठी सुधारणेची सापेक्ष सरलता.

आकृती 4.12: लेজर टेकोमीटर मॉडेल DT 2234C

काही परिस्थितीत, जेव्हा ऑप्टिकल लेজर सेंसरचा वापर अव्हेलनीय असल्यास, त्यांची जागा ISAN E41A मॉडेल किंवा इतर उत्पादकांच्या समान उत्पादनांसारख्या प्रेरक संपर्क-रहित विस्थापन सेंसरने घेतली जाऊ शकते.

4.3. कंपन सेन्सरमध्ये सिग्नल प्रक्रिया वैशिष्ट्य

संतुलन उपकरणामध्ये कंपन सिग्नलच्या रोटेशनल घटकाचे मोठेपणा आणि टप्पा अचूकपणे मोजण्यासाठी, सामान्यतः हार्डवेअर आणि सॉफ्टवेअर प्रक्रिया करणारे साधनांचे संयोजन वापरले जाते. या साधनांमुळे सक्षम होते:

• सेंसरच्या अॅनालॉग सिग्नलचे विस्तृत-बँड हार्डवेअर फिल्टरिंग;
• सेंसरच्या अॅनालॉग सिग्नलचा विस्तार;
• अॅनालॉग सिग्नलचे एकीकरण आणि/किंवा दुहेरी एकीकरण (यदि आवश्यक असेल तर);
• ट्रॅकिंग फिल्टर वापरून अॅनालॉग सिग्नलचे संकीर्ण-बँड फिल्टरिंग;
• सिग्नलचे अॅनालॉग-टू-डिजिटल रूपांतर;
• डिजिटल सिग्नलचे सिंक्रोनस फिल्टरिंग;
• डिजिटल सिग्नलचे हार्मोनिक विश्लेषण.

4.3.1. विस्तृत-बँड सिग्नल फिल्टरिंग

हा प्रक्रिया कंपन सेंसर सिग्नलला संभाव्य हस्तक्षेपांपासून स्वच्छ करण्यासाठी आवश्यक आहे जे डिव्हाइसच्या वारंवारता श्रेणीच्या खालच्या आणि वरच्या सीमांवर होऊ शकतात. संतुलन यंत्रांच्या मापन डिव्हाइसासाठी बँड-पास फिल्टरची खालची मर्यादा 2-3 Hz आणि वरची मर्यादा 50 (100) Hz पर्यंत सेट करणे सुचनीय आहे. "खालची" फिल्टरिंग कमी-वारंवारता आवाजांना दबाण्यास मदत करते जे विविध प्रकारच्या सेंसर मापन प्रवर्धकांच्या आउटपुटवर दिसू शकतात. "वरची" फिल्टरिंग संयोजन वारंवारता आणि यंत्रातील वैयक्तिक यांत्रिक घटकांच्या संभाव्य अनुनादी कंपनांमुळे हस्तक्षेपाची शक्यता दूर करते.

4.3.2. सेंसरपासून अॅनालॉग सिग्नलचा विस्तार

संतुलन यंत्राच्या मापन प्रणालीची संवेदनशीलता वाढवण्याची आवश्यकता असल्यास, कंपन सेंसरपासून मापन इकाईच्या इनपुटमध्ये सिग्नल वाढविले जाऊ शकतात. स्थिर लाभ असलेले मानक प्रवर्धक आणि बहु-स्तरीय प्रवर्धक, ज्यांचा लाभ सेंसरपासून वास्तविक सिग्नल स्तरानुसार प्रोग्रामेटिकपणे बदलला जाऊ शकतो, दोन्ही वापरले जाऊ शकतात. प्रोग्रामेबल बहु-स्तरीय प्रवर्धकाचा उदाहरण E154 किंवा E14-140 सारख्या व्होल्टेज मापन रूपांतरणकर्ताद्वारे लागू केलेल्या प्रवर्धकांचा समावेश करते, LLC "L-Card".

4.3.3. एकीकरण

आधी नोंद केल्याप्रमाणे, कंपन सेंसर सिग्नलचे हार्डवेअर एकीकरण आणि/किंवा दुहेरी एकीकरण संतुलन यंत्रांच्या मापन प्रणालीमध्ये सुचनीय आहे. अशाप्रकारे, प्रारंभिक प्रवेग मापक सिग्नल, कंपन-प्रवेगच्या प्रमाणात, एक संकेतामध्ये रूपांतरित केले जाऊ शकते जो कंपन-गती (एकीकरण) किंवा कंपन-विस्थापन (दुहेरी एकीकरण) च्या प्रमाणात आहे. त्याचप्रमाणे, कंपन-गती सेंसरचा संकेत एकीकरणानंतर कंपन-विस्थापनच्या प्रमाणात संकेतामध्ये रूपांतरित केला जाऊ शकतो.

4.3.4. ट्रॅकिंग फिल्टर वापरून अॅनालॉग सिग्नलचे संकीर्ण-बँड फिल्टरिंग

संतुलन यंत्रांच्या मापन प्रणालीमध्ये कंपन सिग्नल प्रक्रियाकरणामध्ये हस्तक्षेप कमी करण्यासाठी आणि गुणवत्ता सुधारण्यासाठी, संकीर्ण-बँड ट्रॅकिंग फिल्टर वापरले जाऊ शकतात. या फिल्टरची मध्य वारंवारता संतुलित रोटरच्या परिभ्रमण वारंवारतेत स्वयंचलितपणे ट्यून केली जाते रोटरच्या क्रांती सेंसर सिग्नलचा वापर करून. MAX263, MAX264, MAX267, MAX268 सारख्या आधुनिक समाकलित परिपथांचा वापर "MAXIM"द्वारे असे फिल्टर तयार करण्यासाठी केला जाऊ शकतो.

४.३.५. सिग्नलचे अॅनॅलॉग-टू-डिजिटल रूपांतरण

अॅनॅलॉग-टू-डिजिटल रूपांतरण हा एक महत्त्वपूर्ण प्रक्रिया आहे जी आंपलिट्यूड आणि फेज मापनादरम्यान व्हायब्रेशन सिग्नल प्रोसेसिंगची गुणवत्ता सुधारण्याची शक्यता सुनिश्चित करते. ही प्रक्रिया सर्व आधुनिक बॅलेंसिंग मशीनच्या मापन प्रणालींमध्ये लागू केली जाते. अशा ADC च्या प्रभावी कार्यान्वयनाचे उदाहरण म्हणून LLC "L-Card" च्या E154 किंवा E14-140 प्रकारचे व्होल्टेज मेजरमेंट कन्व्हर्टर समाविष्ट आहेत, जे LLC "Kinematics" (Vibromera) द्वारे निर्मित अनेक बॅलेंसिंग मशीन्सच्या मापन प्रणालीमध्ये वापरले जातात. शिवाय, LLC "Kinematics" (Vibromera) ला "Arduino" कंट्रोलरवर आधारित स्वस्त मायक्रोप्रोसेसर सिस्टम, "Microchip" द्वारे PIC18F4620 मायक्रोकंट्रोलर आणि समान उपकरणे वापरण्याचा अनुभव आहे.

४.१.२.२. पिज़ोइलेक्ट्रिक अॅक्सेलेरोमीटरवर आधारित व्हायब्रेशन वेलोसिटी सेंसर

या प्रकारचा सेंसर मानक पिज़ोइलेक्ट्रिक अॅक्सेलेरोमीटरपेक्षा आलेल्या सिग्नलच्या अंदरुन बिल्ट-इन चार्ज अॅम्प्लिफायर आणि इंटिग्रेटर असल्याने वेगळा आहे, जो व्हायब्रेशन वेलोसिटीशी समानुपाती सिग्नल आउटपुट करण्यास अनुमती देतो. उदाहरणार्थ, घरेलू निर्माताने (ZETLAB कंपनी आणि LLC "Vibropribor") बनवलेले पिज़ोइलेक्ट्रिक व्हायब्रेशन वेलोसिटी सेंसर अंजीर 4.6 आणि 4.7 मध्ये दर्शविले आहेत.

अंजीर 4.6. ZETLAB (Russia) द्वारे मॉडल AV02 सेंसर

अंजीर 4.7. LLC "Vibropribor" द्वारा मॉडल DVST 2 सेंसर

असे सेंसर विविध निर्माताने (घरेलू आणि विदेशी दोन्ही) बनवले जातात आणि सध्या मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात, विशेषतः पोर्टेबल व्हायब्रेशन उपकरणांमध्ये. या सेंसरची किंमत अगदी जास्त आहे आणि 20,000 ते 30,000 रुबल प्रत्येक पर्यंत पोहोचू शकते, घरेलू निर्माताकडूनही.

४.१.३. डिस्प्लेसमेंट सेंसर

बॅलेंसिंग मशीन्सच्या मापन प्रणालीमध्ये, नॉन-कॉन्टॅक्ट डिस्प्लेसमेंट सेंसर – कॅपॅसिटिव्ह किंवा इंडक्टिव्ह – देखील वापरले जाऊ शकतात. हे सेंसर स्टॅटिक मोडमध्ये काम करू शकतात, 0 Hz पासून सुरू होणारी व्हायब्रेशनल प्रक्रिया नोंदवतात. 120 rpm आणि त्याखाली घूर्णन गतीसह कमी-गती रोटर्सच्या बॅलेंसिंगच्या बाबतीत त्यांचा वापर विशेषतः प्रभावी असू शकतो. या सेंसरचे रूपांतरण गुणांक 1000 mV/mm आणि त्याहून अधिक पर्यंत पोहोचू शकतात, जे अतिरिक्त अॅम्प्लिफिकेशन न करताही डिस्प्लेसमेंट मापनात उच्च अचूकता आणि रिजोल्यूशन प्रदान करते. या सेंसरचा एक स्पष्ट फायदा म्हणजे त्यांची तुलनेने कमी किंमत, जी काही घरेलू निर्माताकडून 1000 रुबल ओलांडत नाही. बॅलेंसिंग मशीन्समध्ये या सेंसर वापरताना, हे लक्षात घेणे महत्त्वाचे आहे की सेंसरचे संवेदनशील घटक आणि कंपनशील वस्तूच्या पृष्ठभागामधील नॉमिनल वर्किंग गॅप सेंसर कॉइलचा व्यास यावरून मर्यादित आहे. उदाहरणार्थ, अंजीर 4.8 मध्ये दर्शविलेल्या सेंसरसाठी, "TEKO" द्वारे मॉडल ISAN E41A, निर्दिष्ट वर्किंग गॅप सामान्यतः 3.8 ते 4 mm आहे, जो कंपनशील वस्तूचा डिस्प्लेसमेंट ±2.5 mm च्या श्रेणीमध्ये मापन करण्यास अनुमती देतो.

अंजीर 4.8. TEKO (Russia) द्वारा इंडक्टिव्ह डिस्प्लेसमेंट सेंसर मॉडल ISAN E41A

४.१.४. फोर्स सेंसर

पूर्वी नोंदविल्याप्रमाणे, Hard Bearing बॅलेंसिंग मशीन्समध्ये स्थापित मापन प्रणालीमध्ये फोर्स सेंसर वापरले जातात. हे सेंसर, विशेषतः निर्मितीची सरलता आणि तुलनेने कमी खर्चामुळे, सामान्यतः पिज़ोइलेक्ट्रिक फोर्स सेंसर असतात. अशा सेंसरचे उदाहरण अंजीर 4.9 आणि 4.10 मध्ये दर्शविले आहेत.

अंजीर 4.9. Kinematika LLC द्वारा फोर्स सेंसर SD 1

अंजीर 4.10: "STO Market" द्वारे विकलेले ऑटोमोटिव्ह बॅलेंसिंग मशीन्ससाठी फोर्स सेंसर

स्ट्रेन गेज फोर्स सेंसर, जे विविध घरेलू आणि विदेशी निर्माताने बनवले जातात, Hard Bearing बॅलेंसिंग मशीन्सच्या सपोर्टमधील सापेक्ष विकृतीमापन करण्यासाठी देखील वापरले जाऊ शकतात.

4.4. संतुलन यंत्राच्या मापन प्रणालीची कार्यात्मक योजना, "Balanset 2"

"Balanset-2" मापन प्रणाली बॅलेंसिंग मशीन्समध्ये मापन आणि कंप्यूटिंग कार्यांचा एकीकरण करण्याचा आधुनिक दृष्टिकोन प्रतिनिधित्व करते. ही प्रणाली प्रभाव गुणांक पद्धतीचा वापर करून सुधारक वजनांची स्वयंचलित गणना प्रदान करते आणि विविध मशीन कॉन्फिगरेशनसाठी अनुकूल केली जाऊ शकते.

कार्यात्मक योजनेमध्ये सिग्नल कंडिशनिंग, अॅनॅलॉग-टू-डिजिटल रूपांतरण, डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग आणि स्वयंचलित गणना अल्गोरिदम समाविष्ट आहेत. प्रणाली उच्च अचूकतेसह द्वि-प्लेन आणि बहु-प्लेन बॅलेंसिंग परिस्थितींना हाताळू शकते.

4.5. रोटर संतुलनामध्ये वापरलेल्या सुधारणा वजनांच्या मापदंडांची गणना

सुधारक वजनांची गणना प्रभाव गुणांक पद्धतीवर आधारित आहे, जी विविध प्लेनमध्ये टेस्ट वजनांना रोटरची प्रतिक्रिया निश्चित करते. ही पद्धत सर्व आधुनिक बॅलेंसिंग प्रणालींसाठी मूलभूत आहे आणि कठोर आणि लचकदार दोन्ही रोटर्ससाठी अचूक परिणाम प्रदान करते.

4.5.1. द्वि-समर्थन रोटर्सचे संतुलन कार्य आणि त्याच्या समाधानाची पद्धती

द्वि-सपोर्ट रोटर्ससाठी (सर्वात सामान्य कॉन्फिगरेशन), बॅलेंसिंग कार्यामध्ये दोन सुधारक वजन निश्चित करणे समाविष्ट आहे - प्रत्येक सुधार प्लेनसाठी एक. प्रभाव गुणांक पद्धत खालील दृष्टिकोन वापरते:

1. प्रारंभिक मापन (Run 0): कोणतेही चाचणी वजन न वापरता कंपन मोजा
2. पहिली चाचणी धाव (धाव 1): तल 1 मध्ये ज्ञात चाचणी वजन जोडा, प्रतिक्रिया मोजा
3. दुसरी चाचणी धाव (धाव 2): चाचणी वजन तल 2 मध्ये हलवा, प्रतिक्रिया मोजा
4. Calculation: सॉफ्टवेअर मापन केलेल्या प्रतिक्रियांच्या आधारे स्थायी सुधार वजन मोजते

गणितीय पाधारण दोन्ही तलांमध्ये चाचणी वजन प्रभाव आणि आवश्यक सुधारांशी संबंधित रेखीय समीकरण यंत्रणा सोडविण्यामध्ये समाविष्ट आहे.

आकृतियां 3.26 आणि 3.27 खराद बेडच्या वापराची उदाहरणे दर्शवते, ज्यांच्या आधारे औरा संतुलनासाठी विशेषीकृत हार्ड बेअरिंग मशीन आणि दंडगोल रोटर्सच्या लिए सार्वत्रिक सॉफ्ट बेअरिंग संतुलन मशीन निर्मित केली गेली. DIY उत्पादकांसाठी, असे समाधान किमान वेळ आणि खर्चासह संतुलन मशीनसाठी कठोर समर्थन प्रणाली तयार करण्यास अनुमती देते, ज्यावर विविध प्रकारचे समर्थन स्टँड (हार्ड बेअरिंग आणि सॉफ्ट बेअरिंग दोन्ही) माउंट केले जाऊ शकते. या प्रकरणात उत्पादकाचे मुख्य कार्य संतुलन मशीनच्या मार्गदर्शक यंत्र ज्यावर समर्थन स्टँड आधारित असतील त्यांची भौमितिक परिशुद्धता सुनिश्चित करणे (आणि यावश्यक असल्यास पुनर्संचयित करणे) आहे. DIY उत्पादन परिस्थितीमध्ये, मार्गदर्शक यंत्राच्या आवश्यक भौमितिक सापेक्षता पुनर्संचयित करण्यासाठी सामान्यतः सूक्ष्म उखडणे वापरले जाते.

Figure 3.28 दोन चॅनेलपासून बनवलेली एकत्रित बेडची आवृत्ती दर्शवते. या बेडच्या निर्मितीमध्ये, विच्छेद्य बोल्टेड कनेक्शन वापरले जातात, ज्यामुळे अतिरिक्त तांत्रिक ऑपरेशन न करता असेंबली दरम्यान बेडचे विकृती कमी केले जाऊ शकते किंवा पूर्णपणे दूर केले जाऊ शकते. निर्दिष्ट बेडच्या मार्गदर्शक यंत्राच्या योग्य भौमितिक सापेक्षता सुनिश्चित करण्यासाठी, वापरलेल्या चॅनेलच्या शीर्ष फ्लँजच्या यांत्रिक प्रक्रिया (ग्राइंडिंग, सूक्ष्म मिलिंग) आवश्यक असू शकते.

आकृतियां 3.29 आणि 3.30 वेल्डेड बेडच्या भिन्नता प्रस्तुत करते, ते देखील दोन चॅनेलपासून बनवलेले आहेत. अशा बेडच्या उत्पादन तंत्रज्ञानासाठी अतिरिक्त ऑपरेशनची मालिका आवश्यक असू शकते, जसे की वेल्डिंग दरम्यान होणाऱ्या अंतर्गत ताणांमुळे मुक्त करण्यासाठी उष्णता उपचार. असेंबली बेडप्रमाणेच, वेल्डेड बेडच्या मार्गदर्शक यंत्राच्या योग्य भौमितिक सापेक्षता सुनिश्चित करण्यासाठी, वापरलेल्या चॅनेलच्या शीर्ष फ्लँजच्या यांत्रिक प्रक्रिया (ग्राइंडिंग, सूक्ष्म मिलिंग) नियोजित केली पाहिजे.

4.5.2. बहु-समर्थन रोटर्सचे गतिशील संतुलन करण्याची पद्धती

बहु-समर्थन रोटर्स (तीन किंवा चार बेअरिंग पॉइंट) अधिक जटिल संतुलन प्रक्रियांची आवश्यकता असते. प्रत्येक समर्थन बिंदू सामान्य गतिशील वर्तनमध्ये योगदान देते, आणि सुधार सर्व तलांमध्ये परस्परक्रिया विचारात घेतला पाहिजे.

पद्धती दोन-तल दृष्टिकोनास विस्तारित करते:

• सर्व समर्थन बिंदूवर कंपन मोजा
• एकाधिक चाचणी वजन स्थिती वापरा
• रेखीय समीकरणांची मोठी यंत्रणा सोडवा
• सुधार वजन वितरण अनुकूल करा

कार्डन शाफ्ट आणि समान लांब रोटर्ससाठी, या दृष्टिकोनाने सामान्यतः ISO गुणवत्ता श्रेणी G6.3 किंवा त्यापेक्षा चांगल्या अनुरूप अवशेष असंतुलन स्तर प्राप्त होते.

4.5.3. बहु-समर्थन रोटर्सचे संतुलन करण्यासाठी कॅलक्युलेटर

तीन-समर्थन आणि चार-समर्थन रोटर कॉन्फिगरेशनसाठी विशेषीकृत गणना अल्गोरिदम विकसित केल्या गेल्या आहेत. हे कॅलकुलेटर Balanset-4 सॉफ्टवेअरमध्ये लागू केले जातात आणि जटिल रोटर भूमिती स्वयंचलितपणे हाताळू शकतात.

कॅल्क्युलेटर खालील गोष्टींचा विचार करतात:

• परिवर्तनशील समर्थन कठोरता
• सुधार समतलांमधील क्रॉस-कपलिंग
• प्रवेशयोग्यतेसाठी वजन स्थान मिळवणीकरण
• गणना केलेल्या परिणामांची पडताळणी

5. संतुलन यंत्रांचे ऑपरेशन आणि अचूकता तपासण्यासाठीची शिफारसी

संतुलन मशीनची अचूकता आणि विश्वसनीयता अनेक घटकांवर अवलंबून असते, ज्यामध्ये त्याच्या यांत्रिक घटकांची भौमितिक अचूकता, समर्थनांची गतिशील वैशिष्ट्ये आणि मापन प्रणालीची ऑपरेशनल क्षमता समाविष्ट असते. या पॅरामीटरची नियमित पडताळणी सातत्यपूर्ण संतुलन गुणवत्ता सुनिश्चित करते आणि संभाव्य समस्या उत्पादनास प्रभावित करण्याआधी ओळखण्यास मदत करते.

5.1. यंत्राची भौमितिक अचूकता तपासणे

भौमितिक अचूकता पडताळणीमध्ये समर्थनांचा संरेखन, मार्गदर्शकांची समांतरता आणि स्पिंडल असेंब्लीची केंद्रीयता तपासणे समाविष्ट असते. ही तपासणी प्रारंभिक सेटअपच्या दरम्यान आणि ऑपरेशन दरम्यान नियतकालिकरित्या केली जावी जेणेकरून अचूकता कायम राहते.

5.2. यंत्राच्या गतिशील वैशिष्ट्यांची तपासणी

गतिशील वैशिष्ट्ये पडताळणीमध्ये समर्थन आणि फ्रेम घटकांच्या नैसर्गिक वारंवारतेचे मापन करणे समाविष्ट असते जेणेकरून ते ऑपरेटिंग वारंवारतांपासून योग्यरित्या वेगळे असतील. हे अनुरणन समस्या प्रतिबंधित करते जे संतुलन अचूकता बिघडू शकतात.

5.3. मापन प्रणालीची कार्यात्मक क्षमता तपासणे

मापन प्रणाली पडताळणीमध्ये सेंसर कॅलिब्रेशन, फेज संरेखन पडताळणी आणि सिग्नल प्रक्रिया अचूकता तपास समाविष्ट असतात. हे सर्व ऑपरेटिंग गतीवर कंपन मोठेपणा आणि फेजचे विश्वसनीय मापन सुनिश्चित करते.

5.4. Checking the Accuracy Characteristics according to ISO 21940-21 (formerly ISO 2953)

ISO 21940-21 (formerly ISO 2953) provides standardized procedures for verifying balancing machine accuracy using calibrated test rotors. These procedures help validate the machine's performance against internationally recognized standards.

Literature

1. Reshetov D.N. (editor). "Details and Mechanisms of Metal-Cutting Machine Tools." Moscow: Mashinostroenie, 1972.
2. Kellenberger W. "Spiral Grinding of Cylindrical Surfaces." Machinery, 1963.
3. ISO 281 "Rolling Bearings - Dynamic Load Ratings and Rating Life."
4. GOST 17383-73 (national standard) "Pulleys for flat drive belts."
5. ISO 21940-11 (formerly ISO 1940-1) "Mechanical vibration - Rotor balancing - Part 11: Procedures and tolerances for rotors with rigid behaviour."
6. ISO 21940-21 (formerly ISO 2953) "Mechanical vibration - Rotor balancing - Part 21: Description and evaluation of balancing machines."