Калибровка балансировочных станков: Калибровка, ремонт балансировочных станков, Пермь

Калибровка балансировочных станков – Главная

ФБУ “Ростест-Москва”
Тел.: (495) 544-00-00
e-mail: [email protected]
www: rostest.ru

КАЛИБРОВКА БАЛАНСИРОВОЧНЫХ СТАНКОВ
тел. (495) 668-28-12 e-mail: [email protected]

Калибровка балансировочного станка

Качественное техническое обслуживание и ремонт автотранспортных средств и, как следствие, их эксплуатационные качества и безопасность могут быть обеспечены только при условии надлежащей поверки тормозных стендов и другого контрольно-диагностического оборудования и средств измерений, задействованных в технологическом процессе. Сотрудники Сектора поверки и испытаний контрольно-диагностического оборудования — метрологи, аттестованные на право поверки и калибровки средств измерений системы автосервиса.

Сектор создан в 1998 году как структурная единица ФБУ «РОСТЕСТ-МОСКВА» для решения задач по поверке, калибровке и испытаниям измерительного оборудования, предназначенного для диагностирования и ремонта автотранспортных средств.

За годы работы сотрудниками сектора:

• выполнен большой объем работ по испытаниям диагностического оборудования изготовленного такими ведущими зарубежными фирмами производителями, как «Muller Bem», «Hofmann», «Bosch», «Hunter», «Maha» и т. д.
• накоплен огромный опыт работы с этим оборудованием 
• создана эталонная база 
• сформирован фонд методик поверки и нормативной документации

Все сотрудники сектора аттестованы на право поверки и калибровки диагностического оборудования в рамках области аккредитации и периодически повышают свою квалификацию в соответствии с правилами по метрологии

Клиентами сектора являются заводы такие изготовители АТС, как «АвтоВаз», «Фольксваген», «Вольво» г. Калуга, «Автофрамос» г. Москва, автобусные парки, станции технического обслуживания, пункты технического осмотра.

Мы проводим поверку и калибровку диагностического оборудования на таких крупных фирмах, как «Рольф», «Автомир», «Ника Моторс», «Бизнес Кар» и. т.д.
Наши клиенты понимают, что одним из факторов, влияющих на качество ремонта АТС, является правильная диагностика АТС с помощью оборудования, имеющего соответствующие метрологические характеристики (точность, стабильность, диапазон измерений, чувствительность).

Мы едем к Вам

Сотрудники сектора выполняют метрологические работы по поверке оборудования на базе ФГУ «Ростест–Москва», а также выезжают на поверку стационарного оборудования, расположенного на территории клиента. География оказания метрологических услуг: город Москва и Московская область. Возможны выезды в другие субъекты Российской Федерации, если там отсутствуют аккредитованные метрологические службы.

Передвижные поверочные лаборатории

ЧТОБЫ МЫ ПОНИМАЛИ ДРУГ ДРУГА

Метрология – наука об измерениях Средство измерений – техническое средство, предназначенное для измерений Поверка средств измерений – совокупность операций, выполняемых с целью подтверждения соответствия средств измерений метрологическим требованиям Калибровка средств измерений – совокупность операций, выполняемых в целях определения действительных значений метрологических характеристик средств измерений Погрешность измерений – разность между результатом измерений и истинным значением измеряемой величины

Утверждение типа средств измерений или стандартных образцов – документально оформленное в установленном порядке решение уполномоченного на это федерального органа исполнительной власти о признании соответствия типа средств измерений или стандартных образцов метрологическим и техническим требованиям (характеристикам) на основании результатов испытаний Испытания стандартных образцов или средств измерений в целях утверждения типа – работы по определению метрологических и технических характеристик однотипных стандартных образцов или средств измерений. Испытания в целях утверждения типа проводятся в Ростест-Москва. Единство измерений – состояние измерений, при котором их результаты выражены в допущенных к применению в Российской Федерации единицах величин, а показатели точности измерений не выходят за установленные границы Методика (метод) измерений – совокупность конкретно описанных операций, выполнение которых обеспечивает получение результатов измерений с установленными показателями точности Аттестация методик измерений — исследование и подтверждение соответствия методик измерений установленным метрологическим требованиям к измерениям. Включает в себя метрологическую экспертизу комплекта документов по разработке МИ, а также теоретические и экспериментальное исследования для подтверждения соответствия аттестуемой методики требованиям нормативных документов ГСИ. Порядок аттестации методик (методов) измерений установлен в ГОСТ Р 8.563 — 2010 «ГСИ. Методики (методы) измерений». Метрологическая экспертиза – анализ и оценка правильности установления и соблюдения метрологических требований применительно к объекту, подвергаемому экспертизе. Метрологическая экспертиза проводится в обязательном (обязательная метрологическая экспертиза) или добровольном порядке.

Проверка гаражного оборудования — так часто называют комплекс работ по метрологическому обслуживанию ( испытания, поверка и калибровка) средств измерений, используемых на предприятиях автосервиса (стенды для диагностирования тормозных систем, углов установки колес (сход/развал), мощности двигателя и др. Прослеживаемость – свойство эталона единицы величины или средства измерений, заключающееся в документально подтвержденном установлении их связи с государственным первичным эталоном соответствующей единицы величины посредством сличения эталонов единиц величин, поверки, калибровки средств измерений .

МЕТОД КАЛИБРОВКИ БАЛАНСИРОВОЧНОГО СТАНКА

Заявители претендуют на приоритет в соответствии с 35 U. S.C. § 119 заявки на патент Германии № 10 2018 104 846.7, поданной 2 марта 2018 г. и ускоряется с помощью привода.

При калибровке балансировочного станка при серийном производстве мастер-деталь, например, мастер-ротор, изготавливается из серийной детали, что позволяет наложить известные контрольные дисбалансы. Используя этот мастер, процесс балансировки калибруется в смысле регулировки, путем прикрепления контрольного груза в каждом случае для каждой дисбалансированной плоскости и измерения вибрации. Кроме того, вибрация ротора измеряется без контрольных грузов. По различиям можно определить влияние дисбаланса на колебания.

Полученная при этом матрица коэффициентов влияния сохраняется в измерительном устройстве и впоследствии используется для измерения дисбаланса каждой дополнительной детали. Процедура коэффициента влияния часто используется в связи с роторами с упругим валом; однако его также можно использовать при балансировке жестких роторов. В случае жестких роторов величина матрицы коэффициентов влияния просто меньше, и используется только фиксированная скорость вращения.

{стрелка вправо над (s)} – вектор параметра вибрации измерительного участка длиной M, количество точек измерения. Измерение с использованием датчика или измерение с заданной фиксированной скоростью вращения или интервалом скорости вращения обычно обозначается как точка измерения. Если используется несколько датчиков или несколько скоростей вращения, M является произведением количества датчиков и количества точек отбора проб.

Дисбаланс самолетов хранится в векторе дисбаланса {стрелка вправо над (u)}. Длина вектора равна P, количеству плоскостей дисбаланса.

Предполагая линейное поведение передачи дисбалансов при измеренных вибрациях, система может быть выражена в виде системы линейных уравнений:

{стрелка вправо над (s)}=K{стрелка вправо над (u)}

K в данном случае это матрица коэффициентов влияния или калибровочная матрица. Он имеет размерность M×P.

Оба элемента вектора вибрации {стрелка вправо над (s)}, а также вектор дисбаланса и матрица коэффициентов влияния являются комплексными числами. Что касается параметров вибрации, то они относятся к амплитуде и фазе первого порядка датчика скорости вращения; что касается значений дисбаланса, они относятся к величине и углу дисбаланса ротора.

Калибровочная матрица K определяется в процессе калибровки посредством эталонной калибровки с использованием тестовых дисбалансов.

Когда известна матрица K, можно вычислить вектор дисбаланса из каждого цикла измерений (включая новые детали той же конструкции) из вектора значений вибрации. Это делается путем решения системы линейных уравнений, если К является квадратичной матрицей, или путем вычисления линейной поправки, если К имеет больше строк, чем столбцов, другими словами, является переопределенной.

Известные процедуры калибровки, использующие мастер-детали, могут содержать ошибки, которые впоследствии влияют на весь производственный процесс. Результатом является излишне плохая коррекция дисбаланса.

Таким образом, изобретение решает проблему обеспечения альтернативной калибровки балансировочного станка.

Цель изобретения достигается за счет предоставления способа калибровки балансировочного станка в корректирующем проходе k, в котором корректируемый ротор установлен с возможностью вращения в подшипниках и ускоряется с помощью привода, включающий следующие этапы :

• • а. в котором по крайней мере один измерительный датчик определяет первоначальную вибрацию ротора перед коррекцией дисбаланса и передает эту вибрацию на устройство оценки, которое сохраняет измеренное значение в виде вектора вибрации {стрелка вправо над (s)} ₀ ,
  • б. в котором устранен дисбаланс ротора,
  • c. в котором остаточная вибрация ротора измеряется измерительным датчиком, передается в блок обработки и сохраняется в виде вектора вибрации {стрелка вправо над (s)} ₁ ,
  • d. в котором разница δ{стрелка вправо над (s)}={стрелка вправо над (s)} ₁ -{стрелка вправо над (s)} ₀ и скорректированный дисбаланс для прогона коррекции k сохраняется как δ {стрелка вправо над (s)} _k и {стрелка вправо над (u)} _k блоком оценки,
  • e. в котором из данных измерений определяется матрица калибровки процесса K путем решения системы уравнений S=UK ^T или с использованием начальной вибрации {стрелка вправо над (s)} ₀ и/или вектора дисбаланса { стрелка вправо над (u)}, можно выбрать уже существующую матрицу калибровки процесса и
  • f. в котором матрица калибровки процесса сохраняется в соответствии с этапом e в качестве матрицы калибровки в блоке оценки и используется для вычисления неизвестного вектора дисбаланса ротора.

Таким образом, балансировочный станок калибруется во время корректирующего прогона, поэтому нет необходимости в отдельном калибровочном прогоне с использованием эталонной детали. Кроме того, калибровку балансировочного станка можно выполнять в любой корректировке или в определенные моменты времени. Ротор по смыслу изобретения представляет собой вращающееся тело. Метод может быть применен к различным балансировочным машинам, которые используются для балансировки различных тел вращения (например, валов, роторов турбокомпрессоров и т. д.). Одним из преимуществ способа согласно изобретению является то, что для каждого ротора требуется, в частности, только два измерения, а именно одно до и одно после коррекции, даже если ротор имеет более одной неуравновешенной плоскости.

Для измерения ротора, подлежащего балансировке в данный момент, используется, в частности, доступная в настоящее время матрица калибровки процесса, в которой данные измерения ротора могут использоваться для улучшения матрицы калибровки процесса.

Этот метод оказывается особенно выгодным, поскольку он применяется, в частности, когда калибровка с использованием эталона либо относительно очень подвержена ошибкам, либо коррекция не может точно следовать спецификации дисбаланса, и возникает систематическая ошибка (например, глубина сверления, угол ошибка).

Матрица калибровки процесса может быть определена с помощью системы уравнений S=UK ^T и сохранена как матрица калибровки в блоке обработки, чтобы при балансировке дополнительных роторов можно было бы использовать эту матрицу калибровки для расчета вектора дисбаланса. Однако можно также прибегнуть к уже существующей матрице калибровки процесса. В связи с этим предпочтительно, чтобы параметры балансируемого ротора (например, исходные вибрации, дисбаланс, величина геометрической погрешности, например, люфта подшипника и т. д.) совпадали с параметрами роторов, при измерении которых данных была создана сохраненная матрица калибровки процесса.

Предпочтительно, чтобы для каждого шага балансировки матрица S содержала строку, имеющую транспонированный вектор колебаний Sk=δ{стрелка вправо над (s)} _k ^T для шага k, и чтобы матрица U содержала в каждой строке транспонированный вектор дисбаланса Uk={стрелка вправо над (u)} _k ^T этапа k, а матрица калибровки процесса вычисляется путем транспонирования K ^T , при этом для расчета калибровки процесса используется множество уже сбалансированных роторов. матрица K с помощью системы уравнений S=UK ^Т . Система уравнений S=UK ^T может быть решена с помощью процедуры оптимизации, в частности, с помощью процедуры вычисления линейной поправки. Преимущественно используют данные измерений роторов, которые имеют по существу аналогичные или даже идентичные параметры с параметрами балансируемого ротора.

Одна конструкция предусматривает, что уже отбалансированные роторы объединяются в группы на основе их начальной вибрации {стрелка вправо над (s)} ₀ и/или их вектора дисбаланса {стрелка вправо над (u)}, а также на основе их начальных вибраций и/или векторов дисбаланса рассчитывается калибровочная матрица кластерного процесса, в частности, путем решения системы уравнений S=UK ^T , и используется как уже существующая матрица калибровки процесса, при этом матрица калибровки кластерного процесса выбирается как уже существующая матрица калибровки процесса, которая содержит роторы, чьи начальные векторы колебаний и/или дисбаланса по меньшей мере аналогичны начальный вектор вибрации и/или дисбаланса балансируемого ротора. Также может быть выгодно, чтобы вместо начальных вибраций {стрелка вправо над (s)} ₀ векторы дисбаланса использовались для расчета матрицы калибровки кластерного процесса. Можно выбрать любой размер кластера. Также можно использовать дополнительные параметры ротора для формирования кластеров.

Может быть предпочтительным, чтобы матрица калибровки кластерного процесса интерполировалась из выбранных матриц калибровки кластерного процесса и использовалась в качестве уже существующей матрицы калибровки процесса. При наличии дополнительных калибровочных матриц кластерного процесса и балансируемого ротора с параметрами, не позволяющими однозначно выбрать калибровочную матрицу кластерного процесса, новая калибровочная матрица кластерного процесса может быть интерполирована из уже имеющихся калибровочных матриц кластерного процесса, а именно с использованием данных ротора, которые по существу идентичны исходному вектору вибрации и/или дисбаланса балансируемого ротора.

Предпочтительно, калибровка может выполняться либо один раз для определенного количества роторов, либо обновляться при каждом запуске балансировочного станка. Таким образом, калибровку можно улучшать при каждом запуске.

Вариант осуществления настоящего изобретения показан на прилагаемом чертеже и будет описан более подробно ниже. На чертеже

РИС. 1 показан ротор, установленный на балансировочном станке.

РИС. 1 схематически изображен балансировочный станок, в котором ведомый ротор 1 устанавливается в подшипники 2 . Подшипники 2 могут быть мягкими или жесткими. Вибрации ротора 1 можно рассчитать по значениям измерения измерительного датчика 3 (например, датчика вибрации). Записанные значения измерений подаются на устройство оценки 4 . Могут быть предусмотрены дополнительные датчики, такие как, например, датчики скорости вращения и угловые датчики. Измерительный датчик 3 , выполненный в виде датчика вибрации, может измерять вибрации, например, на подшипниковых опорах, непосредственно на роторе или на корпусе. Положение измерительного датчика 3 не критично при выполнении этой процедуры. Количество датчиков также может быть адаптировано к применению в каждом конкретном случае.

Привод устройства для измерения дисбаланса разгоняет ротор 1 до соответствующей скорости вращения, при этом приводом также можно управлять таким образом, что можно задавать фиксированные скорости вращения для балансировки. Записываемые значения измерений также могут быть записаны в обычном рабочем режиме, так что, например, при запуске ротора 1 при заданной балансировочной частоте вращения значения измерений записываются и передаются на устройство оценки 4 . Ротор 1 также можно разогнать до рабочей скорости вращения.

В способе согласно изобретению вместо калибровочного прогона с использованием специального эталона выполняется технологическая калибровка, при которой калибровка происходит во время фактической балансировки ротора 1 , с использованием балансировочного прогона, другими словами корректирующий прогон, как калибровочный прогон. В этом смысле способ согласно изобретению можно также назвать калибровкой процесса. Калибровку можно использовать для последующих роторов. Ротор, используемый для калибровки, может выиграть от калибровки процесса при измерении дисбаланса после коррекции.

В способе согласно изобретению вектор вибрации измеряется для шага коррекции перед коррекцией с использованием подходящего измерительного датчика 3 и сохраняется как {стрелка вправо над (s)} ₀ устройством оценки 4 . Дисбаланс рассчитывается с использованием действующей на данный момент калибровки балансировочного станка, т. е. с использованием калибровки, которая уже сохранена в балансировочном станке. В начале производства еще нет предварительных шагов балансировки, которые можно использовать для расчета калибровки. Первую калибровку и, следовательно, расчет дисбаланса можно выполнить с помощью эталонной калибровки. В качестве альтернативы можно провести тестовые процессы балансировки, не зная фактического дисбаланса. Все дополнительные калибровки выполняются с использованием способа согласно изобретению.

Рассчитанный дисбаланс {стрелка вправо над (u)} корректируется на роторе 1 , и вибрация снова измеряется как остаточная вибрация и сохраняется как {стрелка вправо над (s)} ₁ . Разница δ{стрелка вправо над (s)}={стрелка вправо над (s)} ₁ -{стрелка вправо над (s)} ₀ и скорректированный дисбаланс для прогона коррекции k сохраняется как δ{стрелка вправо над (s)} _k и {стрелка вправо над (u)} _k , при этом прогон или этап коррекции может содержать либо тот же, либо новый ротор. Для расчета матрицы калибровки процесса K необходимо решить систему уравнений S=UK ^Т . Для каждого шага балансировки матрица S, таким образом, содержит линию с транспонированным вектором колебаний шага k, где Sk=δ{стрелка вправо над (s)} _k ^T . Соответственно, матрица U содержит в каждой строке транспонированный вектор дисбаланса шага U _k = {стрелка вправо над (u)} _k ^T .

Система уравнений содержит в правой части матрицу U, а также матрицу K ^T в качестве неизвестной и может быть решена отдельно для каждого столбца S и K ^Т . Поскольку в системе уравнений обычно больше строк, чем столбцов (используется больше шагов балансировки или роторов 1 , чем несбалансированных плоскостей), она является переопределенной и может быть решена с использованием процедуры оптимизации, такой как метод расчета линейной коррекции. Затем определяется матрица калибровки процесса путем транспонирования K ^T .

Несмотря на то, что при обычной калибровке с использованием ротора 1 для P плоскостей требуются калибровочные прогоны P+1, способ согласно изобретению также работает с использованием одного шага коррекции на ротор 1 независимо от количества самолетов. Это одно из преимуществ метода, потому что в последовательных процессах важна короткая частота цикла, и поэтому часто требуется иметь только один шаг коррекции. Было показано, что при использовании способа согласно изобретению может быть достигнута короткая скорость цикла.

В этом методе матрица калибровки процесса используется для расчета дисбаланса с использованием процедуры коэффициента влияния. В этом контексте следует отметить, что процедура определения коэффициента влияния часто используется для роторов с упругим валом. Однако процедуру определения коэффициента влияния можно рассматривать как общую процедуру, используемую при балансировке как жестких, так и упругих по валу роторов. Что касается жестких роторов, размер матрицы коэффициентов влияния, которая также называется матрицей калибровки процесса в значении изобретения, просто меньше, и используется только фиксированная скорость вращения. В качестве альтернативы для расчета дисбаланса можно использовать другую процедуру оптимизации.

Поскольку при калибровке процесса используется большое количество роторов 1 , можно получить хорошие результаты измерений, несмотря на большое количество ошибок. Ошибки рассеяния уменьшаются при решении переопределенной системы уравнений, и определяется только систематическое поведение передачи ротора 1 . Это большое преимущество по сравнению с использованием одного главного ротора, который из-за своих индивидуальных свойств подшипника не должен быть репрезентативным для разнообразия производства, поэтому нельзя гарантировать точную и безошибочную калибровку.

Калибровка процесса может выполняться однократно для определенного набора роторов 1 или шагов коррекции, либо обновляться постоянно. Шаги а. к д. Методика определения данных измерений и расчета технологической калибровочной матрицы K может быть повторена с использованием n-роторов. В этом типе обновленной калибровки всегда используется определенное количество предыдущих измерений (например, последние 200 роторов). Таким образом, можно гарантировать, что калибровка учитывает медленные изменения в процессе (например, износ инструмента или модификации на предшествующем этапе производства). В отношении выбора шагов могут быть определены дополнительные правила, например, что должны использоваться только детали, входные параметры которых находятся в определенных пределах. Таким образом, например, можно исключить особенно малые поправочные дисбалансы, диапазон неопределенности которых больше, чем их польза. Если обновление происходит автоматически без вмешательства оператора, то этот процесс можно назвать «самообучением».

При последовательной балансировке корпусных групп турбокомпрессора было показано, что поведение вибрации нелинейным образом зависит от входных дисбалансов, в результате чего возникают систематические ошибки балансировки в зависимости от величины входные колебания. При использовании входных данных с различными амплитудами получаются различные калибровочные матрицы. Систематические ошибки коррекции увеличиваются, особенно при больших начальных дисбалансах. В связи с этим оказалось выгодным, что роторы организованы в группы в соответствии с их начальной вибрацией {стрелка вправо над (s)} ₀ и/или их вектор дисбаланса {стрелка вправо над (u)}, и их начальные колебания и/или векторы дисбаланса образуют калибровочную матрицу кластерного процесса, которая используется в качестве уже имеющейся калибровочной матрицы процесса. Это означает, что можно использовать уже существующие матрицы калибровки процесса. Например, с помощью исходной вибрации в исходном состоянии можно решить, для какой калибровки можно использовать соответствующий прогон, т. е. какая матрица калибровки кластерного процесса выбрана или предпочтительна матрица калибровки текущего процесса. При расчете дисбаланса сохраненные матрицы калибровки процесса выбираются с использованием величины исходных вибраций.

Для выбора входного значения необходимо вычислить скалярное (или многомерное) значение выбора по уровню вибрации. Это может быть величина дисбаланса, например, с использованием усредненной матрицы калибровки процесса или максимальное количество вибрации. Чтобы выбрать матрицу калибровки процесса для расчета дисбаланса, можно либо выбрать матрицу калибровки кластерного процесса соответствующего кластера, либо можно интерполировать матрицу калибровки отдельного процесса из доступной матрицы калибровки кластерного процесса.

Настройка производительности для обеспечения точности — аэрокосмическое производство и проектирование

Двойные ролики, поддерживающие ротор, увенчаны, создавая линейный контакт с ротором. Широкая контактная дорожка роликов предотвратит независимое перемещение опоры относительно другой опоры.

Тридцать лет назад балансировочные станки с мягкими подшипниками были наиболее часто используемыми балансировочными станками практически во всех отраслях промышленности. Балансировочные станки с мягкими подшипниками очень точны, но имеют недостаток; они требуют калибровки для каждого сбалансированного типа ротора. Это могли быть дополнительные трудозатраты из-за необходимых калибровок или случайных сбоев в процессе, но постоянно калибруемый балансировочный станок с жесткими подшипниками в конечном итоге заменил станки с мягкими подшипниками. По сравнению с машинами с мягкими подшипниками, машины с твердыми подшипниками представляют собой системы измерения центробежной силы, в которых возможна балансировка роторов практически любого типа без необходимости калибровки для каждой установки. Все, что необходимо, это определить геометрическое расположение плоскостей коррекции с точки зрения расстояния от оси вращения (радиуса) и до опорных подшипников, обычно называемых размерами «abc». Типичная калибровка требует использования тестового ротора, тестового груза и трех циклов измерений:

• Контрольный прогон без тестовых грузов, прикрепленных к тестовому ротору
• Измерительный цикл с пробным грузом, прикрепленным к левой плоскости
• Третий прогон с пробным грузом на правой плоскости

Возможно, это звучит очень просто, но на самом деле это делается просто с помощью инструментов, интуитивно понятного программирования и некоторых основных правил, которым необходимо следовать. Единственная проблема заключается в том, что измерительные приборы стали очень умными, так что они также могут маскировать некоторые основные проблемы, которые ухудшат производительность машины во время производственного использования.

Преимущества точной балансировки

Типичный начальный дисбаланс ротора находится в диапазоне от 10 до 100 раз больше допустимого отклонения дисбаланса ротора. Рассматривая машину со спецификацией коэффициента снижения дисбаланса (URR) 95%, теоретически было бы возможно сбалансировать за один проход измерения ротор с начальным дисбалансом, в 20 раз превышающим допустимый дисбаланс. Кроме того, если машина способна уменьшить только 90%, один запуск может уменьшить дисбаланс до десятой части его первоначального дисбаланса. Так что, если для этого требуется только один дополнительный цикл измерений, зачем беспокоиться? К сожалению, не все настройки ротора на балансировочном станке идеальны, когда плоскости коррекции находятся в непосредственной близости от опоры, как на тестовом роторе. Некоторым может потребоваться консольная установка, в то время как другие имеют плоскости коррекции, расположенные слишком близко друг к другу относительно опорных подшипников и/или с большим диаметром ротора. Эти типы установок, возможно, являются наиболее сложными для балансировки роторов по сравнению с гибкими роторами. Без использования специальной измерительной функции, такой как калибровка ротора, неопытный оператор балансировочного станка может безуспешно выполнить несколько циклов балансировки на станке с 9Точность коэффициента уменьшения 0%. Для опытного оператора, хорошо разбирающегося в балансировке, это может означать несколько прогонов балансировки, в том числе дополнительный контрольный прогон после объединения всех корректировок в один угловой сектор. Множественные разбросанные поправки на роторе, расцениваемые как некачественная работа, обычно приписываются начинающим механизаторам.

Базовая механика дисбаланса ротора
Учитывая, что один диск вращается с определенной скоростью, будучи жестко закрепленным на месте, центробежная сила может быть рассчитана по уравнению:

F=mrw2 , где

F = центробежная сила
m = масса дисбаланса
w = скорость вращения

В приведенном выше уравнении силы следует отметить переменные m и r, произведение которых представляет собой дисбаланс ротора: U = m r

Примечания: Переменные m и r можно рассматривать как характерные для испытания масса, прикрепленная к ротору на определенном радиусе, или масса диска с центром тяжести, установленным эксцентрично на расстоянии r от оси вращения вала.

Два вида датчика скорости на машине Schenck h30, обратите внимание на точку крепления и конфигурацию пружины на левой фотографии.

 

Дисбаланс ротора зависит не от скорости, а от центробежной силы.
Поскольку электроника контрольно-измерительных приборов машины отслеживает и учитывает скорость вращения ротора во время измерительных циклов, термины «дисбаланс» и «центробежная сила» в последующем описании системы опорных пружин будут взаимозаменяемы.

При жесткой опоре с обеих сторон сила дисбаланса распределяется обратно пропорционально расстоянию до каждой опоры:

S1 = F (c/l) и S2 = F (a/l)

где S1, S2 – силы опорного подшипника

Несмотря на то, что дисковые роторы используются во многих областях, относительно более распространены широкие/длинные роторы. К счастью, вышеприведенная концепция дисбаланса сил остается применимой. Простая мысль состоит в том, чтобы рассматривать эти роторы как несколько дисков, собранных вместе (например, многоступенчатые компрессоры, турбины, насосы). генерируемое им значение может быть векторно преобразовано в положения опорных подшипников или в любые два произвольно выбранных положения плоскости. Если диск деформируется или ротор изгибается из-за центробежной силы дисбаланса, то можно ожидать, что результирующая сила, передаваемая на опору, будет больше и непригодна для (постоянной) калибровки.

 

Приведенные выше примеры представляют собой машины с изгибами на опоре, что облегчает независимое движение каждой из них.

Станок для балансировки жестких подшипников
Когда ротор вращается на балансировочном станке с жестким подшипником, центробежная сила, создаваемая дисбалансом, вызывает отклонение или изгиб системы опорных пружин станка. Когда датчик вибрации установлен на двух опорных стойках, отклонение вызывает перемещение датчика, который, в свою очередь, генерирует выходной сигнал. Датчики вибрации бывают разных размеров, упаковок, типов (например, акселерометр, датчик скорости, смещения). Выходная чувствительность сильно различается, единицы измерения обычно указываются в мВ-с2/мм, мВ-с/мм или мВ/мм. Вибрации, воспринимаемые датчиками опор, зависят не только от жесткости опорных пружин, но и от других факторов, таких как место установки, жесткость станины и конструкции пола и т. д. Поскольку прямой зависимости между дисбалансом ротора и выходной мощностью датчика (иногда называемого просто датчиком), необходимо, чтобы балансировочный станок был откалиброван на месте эксплуатации для получения более точного «коэффициента преобразования». Система пружин поддержки машины может быть выражена уравнением статической силы пружины: F = k x (закон Гука), где

F – статическая сила
K – жесткость пружины
X – прогиб пружины

Поскольку выходной сигнал датчика вибрации зависит от прогиба пружины, обратите внимание, что жесткость пружины k в идеале должна оставаться постоянной, чтобы надежно связывать центробежную силу дисбаланса. Однако пружина неизбежно теряет свою жесткость в динамическом режиме, при этом ее значение уменьшается обратно пропорционально скорости. Таким образом, как и в случае с ротором, работа балансировочного станка также имеет ограничения скорости, которые необходимо соблюдать, чтобы точно предсказать изгиб его системы опорных пружин (также называемой динамометром). Определение этого ограничения пружинной системы обычно содержится в спецификации балансировочного станка. как значение Wn2 (единица измерения – фунт-об/мин2). При наличии ротора для балансировки или просто для проверки балансировочного станка максимальное ограничение скорости балансировки рассчитывается как: Nb = ((Wn2 )/W)1/2, где

Nb – максимальная скорость балансировки для твердосплавных подшипников
Wn2 – заданный лимит машин
W – вес ротора и всех компонентов над системой пружин машины

Этот предел определяется примерно как одна треть резонансной частоты из уравнения: f=[k/2] ^1/2 , где

ƒ – резонансная частота
k – статическая жесткость пружины
m – масса, поддерживаемая пружиной

Пока балансировочный станок работает ниже определенного предела Wn2 станка, измеренная вибрация от отклонения пружины вместе со скоростью может использоваться для расчета дисбаланса с достаточной точностью. Попытка выполнить балансировку выше этого предела Wn2 приведет не только к более высокому, чем фактическое измерение дисбаланса, но и к ошибке фазового угла, поскольку отклонение пружины начинает отставать от местоположения дисбаланса.

Настройка роторной машины
Теперь, когда у нас есть четкое представление о механике ротора и балансировочной машины, мы можем перейти к тому, как связаны эти два предмета. Идеальным выполнением калибровки машины является приложение известной силы, создаваемой дисбалансом, непосредственно к каждой опоре, чтобы определить взаимосвязь между выходным сигналом датчика и дисбалансом. Эти процессы, однако, обычно не используются из-за того, что в существующей конструкции машины и испытательного/испытательного ротора такая возможность отсутствует. Метод, обычно используемый для калибровки балансировочных машин, заключается в использовании испытательного/проверочного ротора и контрольного груза (рекомендуемые испытательные роторы см. в SAE ARP4162) для создания желаемого известного дисбаланса. Тестовый груз прикрепляется к ротору в местах, которые находятся рядом, но не совпадают с опорой и датчиком вибрации. Это создает необходимость в математическом переводе эффекта дисбаланса испытательного груза из положения его плоскости в положение плоскости опоры/датчика. Выполнение этой задачи осуществляется с помощью электронного измерительного блока с использованием размеров «abc» установки.

Чтобы лучше понять процесс, рассмотрим установку внутреннего испытательного ротора:

Используя диаграмму сил, центробежная сила дисбаланса и система опорных пружин представляются как:

 

Сумма моментов на Pl2 (плоскость 2) для устранения Pl1 (плоскость 1):

Pl1 (b) – S1 (a + b) + S2 (c) = 0
Pl1= S1 + S1(a/b) – S2 (c/b)
(Уравнение 1 для Pl1), затем принимая
сумма моментов на Pl1:
Р12 (б) – П2 (в + б) + П1 (а)
Pl2= S2 + S2(c/b) – S1 (a/b)
(Уравнение 2 для Pl2)

Примечание. Поскольку дисбаланс и центробежная сила являются векторами (с величиной и направлением), вы должны учитывать фазовый угол в приведенном выше уравнении, полученном путем разложения каждого вектора на его компоненты x и y, а затем вернуться к полярной форме после применения приведенных выше уравнений.

При работе на балансировочном станке в его истинном режиме балансировки жестких подшипников необходимо соблюдать следующие факторы и методы: 1. Ротор должен оставаться жестким, не деформироваться и не изгибаться при балансировочной скорости 2. Знать и соблюдать предел Wn2 балансировочного станка 3. Машина должна быть прочно закреплена, прогиб должен происходить только на пружинах. 4. Должны быть предусмотрены условия, позволяющие опорным пружинам отклоняться независимо друг от друга. 5. Следите за данными калибровки. Значительное отклонение может означать только механическое и/или электрическое изменение системы по сравнению с исходным новым состоянием. 6. Регулярно проверяйте точность вашего балансировочного станка, планируя калибровки с соответствующими интервалами в соответствии с вашим производственным процессом или требованиями к качеству.

В приведенных выше уравнениях видно, как размеры a, b и c используются в качестве отношений с b в качестве общего знаменателя (члены остаются теми же, но знак ± меняется при изменении настройки). Это означает, что точность размеров a, b и c становится более важной, поскольку размер b становится меньше по сравнению со значениями a и c. На машине, оборудованной роликами, середина ширины подшипника ролика для каждой опоры используется как начальная и конечная точка измерения для размеров а и с соответственно. Зачем использовать среднюю точку ширины ролика, а не плоскость датчика? По конструкции подшипники качения имеют коронку. В идеале 1/3 валика должна занимать макушка. Если корона больше 1/3 ролика, возможно, ее необходимо переточить или заменить. Эта увенчанная форма обеспечивает вертикальную ось свободы для ротора, позволяя ему перемещать опору независимо друг от друга без ограничений. Для каждой опоры должна быть только одна вертикальная ось свободы, иначе вычисление поступательного движения будет ошибочным. Попытка откалибровать большую машину с коротким, малым (малого размера) ротором приведет к приемлемой производительности с использованием тестового ротора, но снизит точность при использовании с большими роторами. Сила дисбаланса испытательного груза может быть такой же, но более широкий контакт подшипника качения может быть слишком ограничивающим по сравнению с короткой длиной ротора. Легко идентифицировать это состояние с помощью хорошо сбалансированного тестового ротора и двух одинаковых тестовых грузов для создания статического дисбаланса, а затем парного дисбаланса для сравнения. Можно ожидать, что результат теста с разницей между измерениями более 5% будет хуже при балансировке реального ротора.

Ниже приведены некоторые варианты конфигурации машины, которые позволяют двум опорам ротора свободно перемещаться независимо друг от друга:

Электронный измерительный прибор
Благодаря постоянно растущей мощности электронного измерительного блока станка для обработки данных добавляются дополнительные функции либо для облегчения балансировки для оператора станка, либо для более точной балансировки. Это также распространяется на калибровку, поскольку современные приборы способны компенсировать менее чем идеальное механическое или электрическое состояние некоторых систем. Некоторые из них включают неправильно установленные станины, неисправные датчики вибрации, незакрепленные компоненты машин, неправильно спроектированные или неисправные инструменты или изношенные роликовые подшипники. Какой бы полезной она ни была в особых случаях или аварийных ситуациях, она не заменяет надлежащее техническое обслуживание машины. Попытка решить проблему машины с помощью калибровки технически является временным решением путем маскировки проблемы. Это приводит к приемлемой производительности с ротором для испытаний/проверки, но на меньшем уровне при балансировке роторов для реального применения/производства.

Образец данных калибровки:
В идеальных условиях процесс калибровки машины должен:

1. Коэффициенты величины C11 и C22, соответствующие жесткости опорной пружины. Большие машины будут иметь более высокие коэффициенты, чем маленькие.

2. C11 и C22, если они действительны, должны оставаться практически одинаковыми, независимо от выбранной скорости калибровки.

3. C11 и C22 не должны отклоняться более чем на 5% от значения предыдущего года.

4. Угол С11 и С22 не должен отличаться друг от друга более чем на 2 градуса.

5. C12 и C21 являются поправочными коэффициентами, которые должны иметь значение менее 2% от C11 и C22. Использование этих факторов заключается в увеличении разделения плоскостей.