DE1199518B

DE1199518B - Vorrichtung zum Messen der Unwucht von Rotoren

Info

Publication number: DE1199518B
Application number: DESCH30312A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Hack; Ludwig Arras; Dipl-Phys Herbert Becker
Original assignee: Carl Schenck Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Carl Schenck AG
Priority date: 1961-09-21
Filing date: 1961-09-21
Publication date: 1965-08-26
Also published as: GB1013266A

Description

Vorrichtung zum Messen der Unwucht von Rotoren Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen der Unwucht von Rotoren nach Größe und Winkellage mit elektrischen Meßwertgebern und mit Einspannmitteln für den Rotor.
Bei bekannten Prüfvorrichtungen und Auswuchtmaschinen für Rotoren sind schwingbeweglich angeordnete Lager vorgesehen, z. B. in Form von unter-bzw. überkritisch abgestimmten Schwingbrücken mit Einspannmitteln zur Rotorabstützung während des Auswuchtens. Auf die Schwingbrücken einwirkende treie Fliehkräfte bzw. die Schwingbewegungen der Schwingbrücken ergeben Meßwerte für die Größe der Unwucht. Die Schwingkräfte bzw. die Schwingamplituden werden in elektrische Spannungen umgewandelt, die der Unwucht äquivalent sind. Nachteilig ist jedoch, daß dabei nur verfälschte Anzeigen erhältlich sind. Außerdem werden bei den bekannten Auswuchtmaschlnen die Schwingkräfte bzw. die Schwing bewegungen, die von der Unwucht eines zu prüfenden Rotors stammen, über mehrere Konstruküons teile der Rotorlagerung oder -abstützung zum Aufnehmer geleitet, wobei sich infolge Dämpfung durch Reibung in den Verbindungsstellen die Phasenlage bzw. die Amplitude der Meßgrößen verändern könten. Zur Peststellung der Winkellage der Unwucht benötigt man bei den bekannten Emrichtungen ein mit dem Rotor gleichphasig umlaufendes Bezugssystem.
Durch die Erfindung ist eine einfachere und treffsicherere Vorrichtung zum Messen der Unwucht von Rotoren geschaffen worden. Die Erfindung besteht darin, daß die Meßwertgeber an den Einspannmitteln angebracht und über Schleifringe mit der Meßvorrichtung verbunden sind. Ausbildungsmerkmale der Erfindung, insbesondere für ihre Verwendung zum sogenannten >Wuchtzentrieren«, zeigen die Unteransprüche an.
Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsbeispiele der Erfindung in schematischer Darstellung.
F i g. 1 zeigt die Ansicht einer Vorrichtung gemäß der Erfindung mit mitumlaufenden Druck-Meßwertgebern und F i g. 2 einen Schnitt durch die Einspannmittel der neuen Vorrichtung, die auf etwas andere Art gegen die Welle des Rotors verspannt sind und Dehnungs-Meßwertgeber tragen; F 1 g. 3 stellt ein Einspannmittel dar, das zur Verschiebung der Rotorachse entsprechend dem bekannten Wuchtzentrierverfahren befähigt ist; Fig. 4 zeigt ein Einspannmittel, mit dem eine Verschiebung des Rotors mittels mitrotierender Hilfsmassen vorgenommen werden kann, und Fig. S gibt die Sehaltung einer nach dem Nullverfahren arbeitenden Meßeinrichtung für eine der erfindungsgemäßen Vorrichtungen wieder, die mit Widerstandsgebern für die Unwuehtmeßwerte aus gerüstet ist.
Bei der in Fig. i dargestellten Vorrichtung ist ein Lagerständer 1 auf dem Bett 2 mittels nicht dargestellter Schrauben od. dgl. befestigt. In dem Ständer i ist, beispielsweise mittels Wälzlager, die Spindel 3 des Aufnahmeteils 4 drehbar gelagert, das mit den Einspannmitteln 5 bis 8 für den Lager zapfen 9 des Rotors 10 versehen ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Einspannmittel5 bis 8 mit Kraftmeßgliedern 11 bis 14 als Meßwertgeber ausgerüstet. An dem anderen Ende der Spindel 3 sind Schleifringkörper 15 für die elektrischen Zuleitungen der mitumlaufenden Kraftmeßglieder 11 bis 14 und die Riemenscheiben 16 für den Antrieb des Aufnahmeteils 4 und damit des Rotors 10 angeordnet. 9a ist die Umlaufachse für Aufnahmeteil 4, Spindel 3 und Scheibe 16. Mit 9b ist die Umlaufachse des Rotors 10 bezeichnet.
Die Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch das Aufnahmeteil 4' mit Spindel 3' und Einspannmitteln 17 bis 20 fiir den Lagerzapfen 9 des Rotors 10. Die Festhaltemittel greifen hier im Gegensatz. zur Darstellung gemäß Fig. 1 in den beiden rechtwinkllg zur Achse 9b des Zapfens 9 verlaufenden Meßebenen El unnd E2 am Zapfen 9 an und sind zum Zwecke der Kraftmessung mit elektrischen Dehnungsmeßstreifen 23, 24 und 25, 26 als Meßwertgeber versehen. Der Fachmann weiß, daß hierzu auch andere Meßwertgeber vorteilhaft verwendbar sind. Der axiale Abstand der beiden Meßebenen voneinander ermöglicht es, auftretende Lagermomente an den Rotorzapfen meßtechnisch zu erfassen. Die Einspannmittel 17, 19 und 18, 20 können mittels der Schrauben 21 bzw. 22 vorgespannt werden. Über die Zwischenstücke 27 bis 29 sind die Einspannmittel mit dem Aufnahmeteil 4' verbunden. Das Aufnahmeteil 4' läuft synchron mit dem Rotor 10 um.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 zur Durchführung des Wuchtzentrierens muß das Aufnahmeteil 4" so ausgebildet sein, daß eine Verschiebung des Rotors 10, bis dieser Rotor schwingungsfrei umläuft, vorgenommen werden kann. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in F i g u r 3 jedoch Verstellmittel für nur eine Richtung vorgesehen. Da bei diesen Maschinen bei Verstellung des Wuchtkörpers nicht nur eine vom Rotorgewicht und Verschiebeweg abhängige Unwucht erzeugt bzw. kompensiert wird, sondern auch die mit dem Rotorkörper verschobenen Aufnahmemittel eine Unwucht erzeugen, werden Maßnahmen zu ihrer Kompensation getroffen. Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung gemäß Fig.3 wird dieser Fehler in an sich bekannter Weise vermieden.
Der Zapfen 9 des Rotors 10 wird von dem mittels der Stellschraube 30 vorgespannten Bügels 31 aufgenommen. Als Kraftmeßglieder dienende Meßwertgeber 12a und 14a sind zwischen dem Zapfen 9 und den Schenkeln31a, 31b des Bügels31 angeordnet.
Der Bügel 31 läßt sich mit Hilfe einer Schraubspindel 33 radial zur Umlaufachse 9a des Aufnahmeteils 4" verschieben, die von einem am Aufnahmemittel 4" befindlichen Motor 32 antreibbar ist. Um zu vermeiden, daß durch Verschiebung des Bügels 31 Unwuchtkräfte hervorgerufen werden, die sich ungünstig auf das Lager des Aufnahmeteils 4" auswirken könnten, ist die Spindel 33 mit der Ausgleichsmasse 33' versehen, die bei Verstellung des Bügels 31 entsprechend verschoben wird. Das Aufnahmemittel 4" läuft synchron mit dem Rotor 10 um.
F i g. 4 zeigt die Stirnansicht einer Rotoraufnahme 41 mit den Rollen 37 und 38. Auf dem Zapfen 9 des Rotors 10 ist ein zweiteiliger Lagerungsring 36 mit Hilfe derSchraube34, 35 unter Zwischenschaltung eines Innenringes42 festgespannt. Der äußere Lagerungsring liegt während des Rotorprüf- und -meßlaufs auf den Rollen 37, 38 der Rotoraufnahme 41.
Als Meßwertgeber dienen kraftmessende Elemente 11 bis 14 am Innenring 42. In der dargestellten Ausführung als Kraftmeßdosen können die Meßelemente gleichzeitig als radiale Abstützung des inneren Ringes42, in dem der Zapfen 9 gelagert ist, benutzt werden. Auf dem Innenring 42 sind die Verstellmotoren 43 und 44 befestigt, die mittels Spindeln 47 und 48 Ausgleichsmassen 45 bzw. 46 in zwei rechtwinklig zueinander stehenden Richtungen nach Maßgabe der Unwuchtmeßwerte so lange zu verschieben vermögen, bis der Rotor 10 schwingungsfrei umläuft. Der Innenring 42 ist bei Mittelstellung der Ausgleichsmassen 45, 46 auf den Spindeln 47 bzw. 48 durch nicht dargestellte Kompensationsmassen wuchttechnisch ausgeglichen. Die Ringe 36 und 42 laufen synchron mit dem Rotor 10 um.
Die F i g. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Schaltung für die Meßeinrichtung einer gemäß dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 ausgebildeten Auswuchtvorrichtung. Der Zapfen 9 des Rotors 10 ist in dem Bügel 31 zwischen den Meßwertgebern 12 und 14 eingespannt. Der Bügel 31 ist auf dem hier nicht dargestellten Träger 4" (vgl. Fig. 3) befestigt und rotiert synchron mit dem Zapfen 9 des Rotors 10.
Der Bügel 31 kann mittels der Verstellspindel 33, die in dem mit Innengewinde versehenen Teil 49 drehbar gelagert ist und von dem Motor 32 angetrieben wird, mit dem Zapfen 9 derart verschoben werden, daß sich das Drehzentrum des Rotors 10 relativ zu dem Träger 4" verschiebt. Die Meßwertgeber 12 und 14 sind mit einer Differenzbrückenschaltung 50 verbunden. Der Meßwertgeber 12 ist über die Leitungen 51 und 52 mit dem Diagonalzweig der Brücke 53 und der Meßwertgeber 14 über die Leitungen 54 und 55 mit dem der Brücke 56 verbunden. Die in beiden Brücken entstehenden Diagonalspannungen werden miteinander verglichen und dienen zur Aussteuerung des Verstärkers 57. Außerdem wird die Differenzspannung mit dem Meßinstrument 58 angezeigt. Die Differenzbrückenschaltung 50 ist mit dem Verstärker 57 über die Leitungen 59 und 60 verbunden. Die von der Differenzbrückenschaltung 50 über die Leitungen 59 und 60 fließenden Ströme werden in dem Verstärker 57 in der Art verstärkt, daß sie über die Leitungen 61 und 62 zur Speisung der einen Wicklung des Verstellmotors 32 dienen. Die zweite Wicklung des Verstellmotors 32 wird über die Leitungen 63 und 64 unter Zwischenschaltung des Kondensators 65 aus dem Wechselstromnetz 66 gespeist. Die Differenzbrücke 50 wird ebenfalls aus dem Wechselstromnetz66, und zwar über die Leitungen 67 und 68, einen Spannungskonstanthalter 69 und einen Stromwandler 70, der mit Sekundärwicklungen - für jede Brücke eine - versehen ist, gespeist.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Messen der Unwucht von Rotoren nach Größe und Winkellage mit elektrischen Meßwertgebern und mit Einspannmitteln für den Rotor, dadurch gekennzeichn e t, daß die Meßwertgeber (11 bis 14; 23 bis 26) an den Einspannmitteln (5 bis 8; 17 bis 20; 31; 36) angebracht und über Schleifringe (15) mit der Meßvorrichtung (50) verbunden sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit Druck-Meßwertgebern, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwertgeber (11 bis 14) radial zur Umlaufachse (9b) im Kraftfluß der Einspannmittel (11 bis 14 ; 31; 36) liegen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 mitDehnungs-Meßwertgebern, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Meßwertgeber (23 bis 26) an axial versetzten, sich senkrecht zur Umlaufachse (9b) erstreckenden Spannmitteln (17, 19 und 18, 20) befinden.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Einsteuern des Rotors in seine Hauptträgheitsachse (sogenanntes »Wuchtzentrieren«), dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Einspannmittel (31; 36) während des Meßlaufs zur Drehachse (9a) der Antriebsvorrichtung (16) radial verschiebbar und mit gegenläufigen Kompensationsmassen (33'; 45; 46) gekuppelt sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4 mit mitumlaufenden Einstellmotoren zum unmittelbaren Verschieben der Einspannmittel, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellmotoren (32) an eine von den Meßgebern (12a, 14a) gespeiste Brükkenschaltung (50) angeschlossen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 755805, 913364; deutsche Patentanmeldungen p41680 W/42kD (bekanntgemacht am 28. 5. 1953); Sch5230IXb/42k (bekanntgemacht am 11. 3. 1954).