СТАНОК ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ БАЛАНСИРОВКИ ИЗДЕЛИЙ
MACHINE FOR DYNAMIC BALANCING OF PRODUCTS

Изобретение относится к балансировочной технике и может быть использовано для динамической балансировки изделий, например роторов моторов и генераторов, карданных валов, крыльчаток двухопорных вентиляторов и других изделий с разнесенными осями. Возможно применение в различных испытательных стендах.
Известен станок для динамической балансировки изделий (патент РФ на полезную модель №63527, М.кл. G01M 1/22, 2006 г.), содержащий основание, размещенные на направляющих две опоры, выполненные с возможностью наладочного перемещения вдоль направляющих. Станок имеет две вибровоспринимающие системы, две траверсы со спаренными сферическими роликами для размещения на них балансируемого изделия. Каждая из траверс соединена с платформой с возможностью наладочного вертикального перемещения, а платформы смонтированы с возможностью плоскопараллельного смещения относительно опор. Станок содержит привод вращения и измеритель дисбаланса, а обе траверсы выполнены с параллельными стенками, между которыми закреплены две поперечные оси с подшипниками качения, на которых расположены сферические ролики для установки и балансирования на них изделия.
Наличие двух траверс с параллельными стенками, внутренние из которых размещены в непосредственной близости к балансируемому изделию, затрудняет определение величины и направления дисбаланса изделий с короткими опорными осями или изделий с большим перепадом диаметров опорных осей и их наружных диаметров.
Известно устройство для динамической балансировки роторов (патент РФ №2336509, М.кл. G01M 1/22, 2008 г.), содержащее станину с установленной на ней опорой для балансируемого изделия, на которой закреплен один конец упругих элементов первой вибровоспринимающей системы, второй конец которых присоединен к установочному месту для ротора, двигатель вращения, балансировочную оправку и блок торможения. Устройство включает вторую вибровоспринимающую систему, датчик вращения и два датчика колебаний, соединенных с измерителем дисбаланса. Станина устройства выполнена с поперечным сечением в форме двух вертикальных, симметрично расположенных и примыкающих друг к другу двутавров, образуя верхнюю и нижнюю сплошные плоскости, а также внутреннюю и наружные полости. На верхней сплошной плоскости равномерно размещены плоские пластины с жестко закрепленными на них направляющими. На направляющих установлены первая и введенная в устройство вторая опоры, причем один конец упругих элементов второй вибровоспринимающей системы закреплен на второй опоре, а второй конец упругих элементов этой же вибровоспринимающей системы соединен с введенным в устройство и размещенным на второй опоре вторым установочным местом для балансируемого ротора. Блок торможения устройства размещен в наружной полости станины. В устройство дополнительно введен соединенный с измерителем дисбаланса датчик колебаний, неподвижная часть которого жестко закреплена на станине, а подвижная часть этого датчика колебаний имеет возможность взаимодействия с балансировочной оправкой. Данное устройство выбрано за прототип.
Известное устройство имеет следующие недостатки.
Выполнение станины с поперечным сечением в форме стандартного образца двух вертикальных, симметрично расположенных и примыкающих друг к другу двутавров, которые образуют верхнюю и нижнюю сплошные плоскости, снижает поперечную жесткость станины, так как высота двутавров превышает их суммарную ширину. При этом резко снижается устойчивость станины и станка в целом, уменьшая точность измерений дисбаланса.
Протяженные двутавры станины имеют сниженную продольную жесткость. Согласно рекомендациям ЭНИМС («Устанока станков на виброизолирующие опоры». Методические указания. М., ЭНИМС, 1983 г., стр.4) станками с жесткими станинами считаются станки, в которых соотношение L/h=4…5, где L - длина станины, h - высота сечения станины. Известное изобретение использовано в станке СБС-907 (Руководство по эксплуатации 72642.911.00,00.000, стр.9, рис.31) и имеет соотношение L/h=2300/340, поэтому не может соответствовать рекомендуемому соотношению, что снижает жесткость станка и точность определения дисбаланса балансируемых изделий, резко снижает возможность установки станка на экономичные виброизолирующие опоры.
Монтаж осей спаренных роликов на двух параллельных боковых стенках траверс, обращенных к наружному диаметру балансируемых изделий, снижает технологические возможности станка, особенно при коротких опорных осях балансируемых изделий.
Сплошные длинные направляющие станка нетехнологичны в изготовлении, так как их длина многократно превышает их ширину и толщину, что затрудняет возможность термообработки направляющих (закалку для повышения их твердости и прочности) не только из-за их собственной нежесткости, но и трудностей с подбором оборудования для их термообработки (печей, ванн).
Задача изобретения - устранение указанных недостатков.
Технический результат изобретения заключается в повышении точности определения дисбаланса изделий, в повышении технологических возможностей станков, в повышении экономичности за счет установки станков на виброизолирующие опоры.
Технический результат обеспечивается тем, что в станке, содержащем станину с установленными на направляющих первой и второй стойками с возможностью взаимного наладочного перемещения, на каждой из которых закреплен один конец упругих элементов вибровоспринимающих систем, вторые концы упругих элементов присоединены к установочным местам для балансируемого изделия, содержащим по два ролика, установленных на осях в траверсе с возможностью вертикального перемещения, двигатель вращения, балансировочную оправку, датчик вращения и два датчика колебаний, соединенных с измерителем дисбаланса, причем станина выполнена с поперечным сечением в форме двух идентичных вертикально установленных симметричных двутавров, образующих верхнюю и нижнюю плоскости, а также внутреннюю и наружную полости, при этом на верхних плоскостях двутавров равномерно размещены плоские пластины и закрепленные на них направляющие, двутавры горизонтально разнесены и жестко соединены швеллером с верхними внутренними кромками двутавров по всей их длине с образованием дополнительной наружной полости для размещения в ней механизмов перемещения стоек по направляющим, внутренние вертикальные поверхности двутавров соединены между собой по торцам и равномерно во внутренней полости ребрами жесткости, а расстояние между ребрами жесткости «l» определяется выражением l/h<4, где h - общая высота двутавра, плоской пластины и направляющей.
В станке оси, установленные в стенках траверс, несут радиальные подшипники, на которых беззазорно расположены ролики, а в стенке, обращенной к балансируемому изделию, выполнена радиальная выемка для размещения балансируемого изделия. Направляющие станка по длине выполнены составными с прямыми или угловыми стыками между их частями.
Изобретение поясняется описанием и чертежами, где на фиг,1 представлен общий вид станка, на фиг.2 - поперечный разрез станка (разрез А-А на фиг.1), на фиг.3 - вид на станок в плане, на фиг.4 - установочное место со спаренными роликами (разрез Б-Б на фиг.2), на фиг.5 - вид на радиусную выемку на боковых планках (разрез В-В на фиг.1).
Станок содержит станину 1 (фиг.1 и 2), состоящую из вертикально установленных симметрично двух двутавров 2 (фиг.2), образуя внутреннюю 3 и наружную 4 полости, а также верхние 5 и нижние 6 опорные плоскости. На верхних плоскостях 5 (фиг.2) установлены плоские пластины 7, на которых укреплены направляющие 8 с размещенными на них первой 9 и второй 10 стойками (фиг.1, 2), имеющими возможность их перемещений по направляющим 8 и установленными в положении, определяемом длиной балансируемых изделий 11 (фиг.1-3). Двутавры 2 горизонтально разнесены (фиг.2) швеллером 12, кромки которых соединены (сварены) с верхними внутренними кромками двутавров с образованием дополнительной наружной полости 13 для механизма перемещения 14 стоек 9 и 10. Между собой двутавры 2 по торцам и равномерно во внутренней полости 3 соединены ребрами жесткости 15 (фиг.1 и 2). Расстояние «l» между ребрами 15 определяется выражением l/h<4, где h - общая высота двутавра 2, плоской пластины 7 и направляющей 8. На первой и второй опорах 9 и 10 закреплены обе вибровоспринимающие системы верхними частями упругих элементов 16, а нижние части этих упругих элементов 16 закреплены на платформах 17. На скалках 18 платформ 17 с возможностью наладочного вертикального перемещения винтом 19 размещены траверсы 20 с двумя роликами 21. Это установочные места для балансируемого изделия 11 (фиг.2, 4 и 5). Траверса 20 несет на параллельных стенках 22 и 23 на осях 24 радиальные подшипники 25, на которых беззазорно закреплены крышками 26 ролики 21 (фиг.4, 5). Стенки 23, обращенные к балансируемому изделию, на обеих траверсах 20 выполнены с радиусной выемкой 27 для размещения балансируемого изделия. На первой 9 и второй 10 стойках неподвижно закреплены корпуса датчиков колебаний 28 и 29, подвижные штоки которых упираются в упругие элементы 16 (фиг.1 и 2). Двигатель вращения 30 (фиг.1) через балансировочную оправку 31 соединяется с осью балансируемого изделия 11. Датчик вращения 32 закреплен на двигателе 30. Выходы датчиков колебаний 28 и 29 и датчика вращения 32 соединены с измерителем дисбаланса 33. Плоские направляющие 8 выполнены составными с прямыми или угловыми 34 стыками между их частями. На фиг.3 направляющие 8 показаны с угловыми стыками. На скалках 18 размещены прижимы 35 изделия 11 к роликам 21.
Работает станок следующим образом.
Выставляется положение стоек 9 и 10 на направляющих 8 станка механизмом перемещения 14 в зависимости от длины изделия 11. Для компенсации диаметров опорных осей изделий 11 две траверсы 20 устанавливаются по высоте винтами 19 так, чтобы ось балансируемого изделия 11, установленного на роликах 21, и ось выходного вала двигателя вращения 30 совпали. После этого на спаренные ролики 21 при снятом прижиме 35 мягко, без толчков укладывается изделие 11 с использованием домкратов. С помощью балансировочной оправки 31 изделие 11 соединяется с двигателем вращения 30. Плавному вращению изделия 11 способствует установка его на вращающихся относительно осей 24 роликов 21, а также контроль расположения изделия 11 на роликах 21 прижимами 35.
Когда изделие 11 приводят во вращение до частоты, большей, чем частота колебаний платформ 17 траверс 20, то сигналы с датчиков колебаний 28 и 29 от колебаний упругих элементов 16 и датчика частоты вращения 32 поступают на измеритель дисбаланса 33, в котором присходитт определение составляющих дисбаланса по величине и углу неуравновешенности балансируемого изделия 11.
В процессе балансировки используется известный метод форсированного разгона в зарезонансный режим и торможения после определения дисбаланса. Дисбаланс устраняется путем установки сваркой компенсирующих пластин или высверливанием материала изделия 11. Их масса и месторасположение определяются на станке.
Преимущества изобретения в повышении точности определения фазы и амплитуды дисбаланса - из-за увеличения поперечной и продольной жесткости. Поперечная жесткость увеличивается введением швеллера 12, ребер жесткости 15. Продольная жесткость увеличивается за счет ребер жесткости 15, размещенных по торцам станины 1 и равномерно во внутренней полости 3 на расстоянии 1, где 1 - расстояние между ребрами жесткости, h - общая высота двутавра, плоской пластины и направляющей из условия l/h<4. Технологические возможности расширяются введением радиусной выемки 29 на внутренних стенках 25 траверс 20. Технологичность изготовления достигается применением составных направляющих 8 с прямыми или угловыми стыками 34. Дополнительно за счет установки станков на виброизолирующие опоры в окрестностях ребер 15 и торцов станины обеспечивается экономичность монтажа станков у потребителя.