СТЕНД БАЛАНСИРОВКИ КАРДАННЫХ ПЕРЕДАЧ
CARDAN DRIVE BALANCING STAND

Изобретение относится к устройствам уравновешивания и может быть использовано в машиностроении, на предприятиях железной дороги, автотранспорта и электротехнической промышленности для балансировки карданных передач с выполнением операции обкатки карданов.
Известно устройство по патенту РФ 2225602, G01M 1/22, (опубликовано 10.03.2004 г.), содержащее станину с установленной на ней опорой для балансируемого изделия, две вибровоспринимающие системы, балансировочные оправки, двигатель вращения, блок торможения, датчики вращения и колебаний.
Недостатком устройства является высокая трудоемкость обкатки, так как смещение балансировочной оправки от геометрической оси балансируемого изделия обеспечивается только с одной стороны и для обкатки второго кардана необходимо балансируемое изделие перевернуть. За счет неточного возврата в исходное положение увеличивается погрешность измерений.
Исключение приводного шпинделя и присоединение балансировочной оправки непосредственно на вал двигателя вращения снижает качество балансировки из-за нагрузки непосредственно на вал, что особенно ощутимо при большой массе балансируемого изделия. Точная установка подвижных узлов в исходном положении невозможна из-за отсутствия встроенной системы контроля соосности узлов.
Известно устройство для динамической балансировки карданных передач по патенту RU 2225603 С2, G01R М1/24 (опубликовано 10.03.2004 г.), наиболее близкое по технической сущности, принято за прототип.
Устройство содержит основание, размещенную на нем с возможностью перемещения по его поверхности плиту с закрепленным на ней приводом вращения, который соединен с приводным шпинделем. Этот и еще один шпиндель установлены каждый на виброизмерительной опоре. Причем и плита, и каждый шпиндель могут поворачиваться на некоторый угол. Имеются элементы блокировки колебаний и фиксации углового положения узлов конструкции при балансировке и обкатке.
Недостаток устройства - размещение приводного шпинделя и привода на разных элементах конструкции, что усложняет конструкцию устройства и увеличивает трудоемкость установки подвижных частей в положение для обкатки и при возвращении их в исходное положение. При этом отсутствуют встроенные средства для проверки исходного состояния элементов конструкции, а использование автономных измерительных средств увеличивает трудоемкость балансировки. Неточная же установка исходного положения увеличивает погрешность измерения.
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение точности уравновешивания и снижения трудоемкости балансировки карданных передач.
Указанный технический результат достигается тем, что в стенд для балансировки карданных передач, содержащий основание, две виброизмерительные опоры с пружинами, привод вращения, два шпинделя, один из которых закреплен на валу привода вращения, устройство блокировки колебаний и фиксации углового положения, датчики колебаний и вращения и измеритель, согласно изобретению дополнительно введены три излучателя и три приемника светового потока, коллектор, коммутатор электрических сигналов и видеоконтрольное устройство, при этом у первой виброизмерительной опоры на свободном конце вала привода вращения и на оси балансировочной оправки, установленной на первом шпинделе, закреплены излучатели светового потока, а у второй виброизмерительной опоры, на оси балансировочной оправки, установленной на втором шпинделе, закреплен приемник светового потока, на валу же второго шпинделя с наружной стороны виброизмерительной опоры установлен излучатель светового потока, причем с наружной стороны каждой из виброизмерительных опор соосно с каждым шпинделем на станине неподвижно установлены по одному приемнику светового потока, при этом приемник светового потока на оси балансировочной оправки, установленной на втором шпинделе, через коллектор соединен с первым входом коммутатора электрических сигналов, два других входа которого подключены к приемникам светового потока, установленным на станине, а выход коммутатора электрических сигналов присоединен к видеоконтрольному устройству, причем второй шпиндель имеет возможность перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях.
Использование встроенной в стенд оптической системы позволяет устанавливать ось вращения и геометрическую ось балансируемого изделия совпадающими в исходном положении и при возврате в исходное положение после обкатки. В результате при вращении карданной передачи смещение оси вращения будет в значительной степени определяться неуравновешенной массой. За счет этого повышается точность балансировки, а сокращение числа уточняющих балансировочных операций снижает трудоемкость балансировки.
На фиг.1 представлена схема стенда балансировки карданных передач
На фиг.2 представлена схема отображения сечения светового потока при ориентации шпинделей стенда.
На фиг.3 представлена схема расположения узлов стенда при обкатке карданной передачи.
Устройство содержит станину 1 (фиг.1), на которой с возможностью продольного перемещения установлены две плиты 2, 3 (фиг.1), на которые с возможностью поворота вокруг вертикальной оси установлены две виброизмерительные опоры: левая 4 (фиг.1) и правая 5 (фиг.1), на верхних сторонах которых закреплены верхние концы установленных вертикально плоских пружин 6 (фиг.1), а на нижних концах закреплены платформы 7 и 8 (фиг.1), соответственно.
На платформе 7 (фиг.1) установлены первый шпиндель 9 (фиг.1) и соединенный с ним соосно привод вращения 10 (фиг.1)
На свободном конце вала привода вращения 10 (фиг.1) закреплен излучатель светового потока 11 (фиг.1), а на свободном конце вала первого шпинделя 9 (фиг.1) установлена балансировочная оправка 12 (фиг.1) для присоединения одного конца балансируемого изделия, на которой расположен излучатель светового потока 13 (фиг.1). На платформе 8 (фиг.1) установлен второй шпиндель 14 (фиг.1), на левой стороне которого установлена балансировочная оправка 15 (фиг.1, фиг.3) для присоединения второго конца балансируемого изделия, с размещенным на ней приемником светового потока 16 (фиг.1). На валу второго шпинделя 14 (фиг.1) расположен излучатель светового потока 17 (фиг.1). Соосно со шпинделями 9 и 14 (фиг.1) с наружной стороны виброизмерительных опор на основании 1 (фиг.1) неподвижно установлены приемники светового потока 18, 19 (фиг.1), соответственно. Коллектор 20 (фиг.1) подключен к первому входу коммутатора электрических сигналов 21 (фиг.1), второй и третий входы которого соединены с приемниками светового потока 18, 19 (фиг.1), соответственно. Выход коммутатора электрических сигналов 21 (фиг.1) подключен к видеоконтрольному устройству 22 (фиг.1), с экраном 23 (фиг.2) и центром 24 (фиг.2), на котором фиксируется изображение 25 (фиг.2) сечения светового потока с центром 26 (фиг.2). Сигналы с датчиков вращения 27 (фиг.1) и колебаний 28, 29 (фиг.1) подаются на измеритель 30 (фиг.1).
К балансировочным оправкам 12, 15 (фиг.1, 3) присоединены карданы 31 (фиг.3) карданной передачи 32 (фиг.3)
Устройство работает следующим образом. На валы шпинделей 9 и 14 закрепляют балансировочные оправки 12, 15. Подключают вход коммутатора электрических сигналов 21 к коллектору 20. Вручную вращают ось первого шпинделя 9 и устанавливают второй шпиндель 14 в такое положение, чтобы изображение 25 сечения светового потока от излучателя светового потока 13, через приемник светового потока 16, коллектор 20 и коммутатор электрических сигналов 21, переданное на видеоконтрольное устройство 22, вращалось бы относительно собственного центра 26, совпадающего с центром 24 экрана 23 видеоконтрольного устройства 22. Коммутатор электрических сигналов 21 подключают к приемнику светового потока 19 и вращают вручную второй шпиндель 14. Изменяют положение виброизмерительной стойки 3 так, чтобы изображение 25 сечения светового потока от излучателя светового потока 17, принятого приемником светового потока 19 и переданное на видеоконтрольное устройство 22, вращалось бы относительно собственного центра 26, совпадающего с центром 24 экрана 23 видеоконтрольного устройства 22.
Подключают коммутатор электрических сигналов 21 к выходу приемника светового потока 18 и включают привод вращения 10. Изменяют положение виброизмерительной опоры 4 так, чтобы изображение 25 сечения светового потока 11, принятого приемником светового потока 18 и переданное на видеоконтрольное устройство 22, вращалось бы относительно собственного центра 26, совпадающего с центром 24 экрана 23 видеоконтрольного устройства 22.
Выполненные котировочные операции обеспечивают однозначность исходного положения узлов стенда.
Устанавливают с помощью балансировочных оправок 12, 15 карданную передачу 32 на рабочую позицию и измеряют при работе привода вращения 10 величину и угловую координату неуравновешенной массы с помощью датчиков вращения 27, колебаний 28, 29 и измерителя 30.
Устраняют неуравновешенную массу любым известным способом. Затем поворачивают виброизмерительные опоры 4, 5 относительно плит 2, 3 на определенный угол α (фиг.3) так, чтобы оси карданов 31 карданной передачи 32 были параллельными. Любым известным способом фиксируют угловое положение виброизмерительных опор 4, 5. Например, используют стопорные болты, закрепленные неподвижно относительно плиты и проходящие через основание опоры, установленной на плите. После поворота опору относительно плиты фиксируют с помощью гайки, навинчиваемой на болт.
Также любым известным способом фиксируют пружины 6 от колебаний. Например, используют стопорные болты, перемещающиеся параллельно плите в резьбовых отверстиях в опорах 4, 5. Резьбовые отверстия располагаются напротив середины пружин 6. При необходимости зафиксировать пружину 6 от колебаний болт перемещают так, чтобы он упирался в находящуюся в исходном положении пружину 6 с ее внешней стороны. После проведения указанных операций выполняют обкатку карданной передачи. Выключают привод вращения 10 и освобождают от фиксации виброизмерительные опоры 4, 5 и пружины 6. Подключая поочередно коммутатор электрических сигналов 21 к приемникам светового потока 18,19, поворачивая виброизмерительные опоры 4, 5, соответственно, и, вращая карданную передачу 32, добиваются, чтобы изображение 25 светового потока от приемников светового потока 18, 19 на экране 23 видеоконтрольного устройства 22 находилось бы в центре экрана 23 и при вращении карданной передачи 32 изображение 25 вращалось бы вокруг центра 26, совпадающего с центром 24 экрана 23 видеоконтрольного устройства 22.
После этого, вращая карданную передачу 32 с помощью привода вращения, уточняют величину неуравновешенной массы после обкатки.
Применение электронно-оптической системы юстировки, установленной на элементах конструкции стенда, обеспечивает точную установку исходного положения карданных передач, что исключает погрешность измерения от несовпадения осей геометрической и вращения на 15-20%, а исключение повторных операций по установлению в исходное состояние после обкатки, в том числе за счет исключения необходимости в использовании дополнительных средств для юстировки, снижает трудоемкость балансировки на 20-30%.