DE583506C

DE583506C - Device for balancing rotating masses

Info

Publication number: DE583506C
Application number: DEF70446D
Authority: DE
Original assignee: Forges et Ateliers de Constructions Electriques de Jeumont SA
Current assignee: Forges et Ateliers de Constructions Electriques de Jeumont SA
Priority date: 1930-03-14
Filing date: 1931-03-07
Publication date: 1933-09-05

Description

Vorrichtung zum Auswuchten umlaufendei Massen Beim Auswuchten bedarf ein Körper außer der Verlegung seines Schwerpunktes genau in die Drehachse (statische Auswuchtung) im allgemeinen noch einer dynamischen Auswuchtung mit dem Ziele, eine der Hauptachsen des Trägheitsellipsoides mit der Drehachse in übereinstimmende Lage zu bringen. Es ist bereits bekannt, die Wuchtfehler durch sinusförmig verlaufende elektromagnetische Kräfte auszugleichen und zu messen. Ferner ist es bekannt, radial zur Drehachse der auszuwuchtenden Masse gerichtete Gegenkräfte anzuwenden.Device for balancing circumferential masses When balancing is required a body apart from the relocation of its center of gravity exactly in the axis of rotation (static Balancing) in general a dynamic balancing with the goal of a the main axes of the ellipsoid of inertia coincide with the axis of rotation bring to. It is already known that balancing errors are caused by sinusoidal to balance and measure electromagnetic forces. It is also known to be radial to apply opposing forces directed towards the axis of rotation of the mass to be balanced.

Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung kommen auch elektromagnetische Kräfte zur Anwendung. Erfindungsgemäß werden jedoch die Gegenkräfte durch zwei Drehfelder erzeugt. Hierdurch wird gegenüber den bekannten Maschinen eine größere Genauigkeit erzielt. Zweckmäßig sind die die Gegenkräfte erzeugenden Statoren zu der Prüfmasse so angeordnet, daß die Gegenkräfte radial zur Drehachse der Masse gerichtet sind.In the device according to the invention, there are also electromagnetic ones Forces to apply. According to the invention, however, the opposing forces are generated by two rotating fields generated. This results in greater accuracy compared to the known machines achieved. The stators that generate the opposing forces to the test mass are useful arranged so that the opposing forces are directed radially to the axis of rotation of the mass.

Vorteilhaft ist es ferner, daß die die Gegenkräfte erzeugenden Statoren aus die Prüfmasse umgebenden und exzentrisch zur normalen Lage ihrer Drehachse angeordneten Ringen bestehen. Zweckmäßig ist es schließlich, daß die Prüfmasse gegenüber dem initumlaufenden Läufer des Drehstromgenerators mittels eines Differentialgetriebes der Phase nach einstellbar ist. Abb. i der Zeichnung stellt schematisch in einem Schaubild ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dar. A und B sind die beiden oben erläuterten Statoren, die im Querschnitte gezeichnet sind.It is also advantageous that the stators generating the opposing forces consist of rings which surround the test mass and are arranged eccentrically to the normal position of their axis of rotation. Finally, it is expedient for the test mass to be adjustable in phase with respect to the rotating rotor of the three-phase generator by means of a differential gear. Fig. I of the drawing is a schematic diagram of an embodiment of the subject matter of the invention. A and B are the two stators explained above, which are drawn in cross-section.

Der in Dreiphasenform gewickelte Stator A ist um den auszuwuchtenden Körper D bei seinem von Schwingungen freien vorderen Teil angeordnet oder um eine Scheibe herum, die bei diesem vorderen Teil auf die Welle gekeilt ist. Dieser Stator, der gegenüber dem Körper D, den er umgibt, exzentrisch angeordnet ist, übt auf diesen eine größte Kraft F in der Exzentrierungsebene des Stators, nämlich in der waagerechten Ebene, aus. Die Kraft F verändert sich mit der Lage des Drehfeldes H, das von dem den Stator speisenden Strom erzeugt ist, den eine Drehstrommaschine T liefert, die mit der nämlichen Geschwindigkeit wie der Körper D angetrieben wird.The three-phase wound stator A is around the one to be balanced Body D arranged at its front part free of vibrations or around a Washer around, which is keyed on the shaft in this front part. This stator, which is arranged eccentrically with respect to the body D, which it surrounds, exercises on this a greatest force F in the eccentric plane of the stator, namely in the horizontal one Level, off. The force F changes with the position of the rotating field H, that of the the stator feeding current is generated, which a three-phase machine T supplies, the at the same speed as the body D is driven.

In dem Augenblick, in welchem das Drehfeld H in die waagerechte Ebene, nämlich gegen i hin (Schema der Abb.2), gerichtet ist, ist die Kraft F am stärksten. Ist H lotrecht nach unten, nämlich nach 2 hin, gerichtet, d. h. ist die Kraft F in der waagerechten Ebene gleich Null, so permutiert der Kommutator C -den Speisestrom des Stators A auf den zweiten Stator B, der mit dem Stator A gleichartig, aber im entgegengesetzten Sinn . exzentrisch angeordnet ist. Der Strom wird vom Stator B auf den Stator A zurückgebracht, wenn das Feld durch q. geht. Infolge dieser Permutierungen der Speisung haben während der halben Umdrehung von z bis 3 die auf den Rotor (den Körper D) wirkenden magnetischen Kräfte den durch die sinusähnliche Kurve der Abb. 3 gezeichneten Verlauf.At the moment when the rotating field H is directed in the horizontal plane, namely towards i (diagram in Fig. 2), the force F is strongest. If H is directed vertically downwards, namely towards 2, ie if the force F in the horizontal plane is equal to zero, then the commutator C permutes the feed current of the stator A to the second stator B, which is similar to the stator A , but in the opposite sense. is arranged eccentrically. The current is returned from stator B to stator A when the field passes through q. goes. As a result of these permutations of the supply, the magnetic forces acting on the rotor (the body D) during the half revolution from z to 3 have the course shown by the sine-like curve in Fig. 3.

Da der Speisestrom dieser Statoren A und B von der mit der nämlichen Geschwindigkeit wie der Körper D angetriebenen Drehstrommaschine T geliefert wird, so folgt, daß die Frequenz der auf diesen Körper einwirkenden wechselsinnigen Kraft F, d. h. die Frequenz der Schwingungen, die sie ihm aufdrückt, die nämliche ist wie die der durch die Störkraft unterhaltenen Schwingungen. Jedoch wirken die Störkraft und die magnetische Anziehungskraft in verschiedenen Augenblicken. Die gegenseitigen zeitlichen Lagen der einen oder der anderen dieser auf den Rotor (den Körper D) wirkenden Kräfte sind in der Abb. q. graphisch dargestellt. Diese gibt zugleich ihre Resultante S an, die der tatsächlichen Bewegung des Rotors entspricht.Since the supply current of these stators A and B is different from that of the same Speed as the body D is supplied to the three-phase driven machine T, so it follows that the frequency of the alternating force acting on this body F, d. H. the frequency of the vibrations which it imposes on it is the same like that of the vibrations maintained by the disturbing force. However, the disruptive forces work and the magnetic attraction in different moments. The mutual temporal positions of one or the other of these on the rotor (the body D) acting forces are shown in Fig. q. graphically represented. This gives at the same time their resultant S, which corresponds to the actual movement of the rotor.

Um in jedem Augenblick die Resultante S der Einwirkungen auf den Rotor herabzusetzen oder auf den Nullwert zu bringen, d. h. um den Rotor schwingungsfrei zu machen, wird die Drehbewegung des Ausgleichsfeldes gegenüber dem Rotor durch Vermittlung eines Planetenrädergetriebes X (Abb. z) der Phase nach eingestellt. Durch Einwirken auf dieses Getriebe von außen her kann man eine V oreilung oder ein Zurückbleiben des in Umlauf befindlichen beweglichen Körpers gegenüber der Antriebsbewegung der Drehstrommaschine T, also gegenüber dem von dieser abgegebenen Strom, erteilen. Durch geeignete Versetzung des sich ergebenden Winkels a kann man die Störkraft q. mit der Kraft F in Gegenphase bringen, wie dies in Abb. 5 gezeigt ist.To find the resultant S of the effects on the rotor at every moment reduce or bring to zero, d. H. vibration-free around the rotor to make, the rotary motion of the compensation field relative to the rotor is carried out Placement of a planetary gear transmission X (Fig. Z) adjusted according to the phase. By acting on this gear from the outside, you can get a V or advance a lag of the moving body in circulation with respect to the drive movement the three-phase machine T, that is, compared to the current delivered by it. A suitable offset of the resulting angle a can be used to reduce the disturbance force q. bring it into antiphase with the force F, as shown in Fig. 5.

Die resultierende, auf den Rotor einwirkende Kraft S ist nunmehr verkleinert; hierauf wird sie dadurch auf den Betrag Null heruntergebracht, daß der wirksame Betrag von F vergrößert wird, was sich dadurch erreichen läßt, daß auf die Stärke der Erregung der Drehstrommaschine eingewirkt wird.The resulting force S acting on the rotor is now reduced; then it is brought down to zero by the fact that the effective Amount of F is increased, which can be achieved by acting on the strength the excitation of the three-phase machine is acted upon.

Gemäß Abb. r greift das Getriebe des Antriebselektromotors E in ein Zahnrad a mit n Zähnen, das seinerseits mit einem auf die Antriebswelle f der Drehstroinmaschine gekeilten Rad b mit 2n Zähnen kämmt. Das Zahnrad a ist auf eine Welle gekeilt, die ein Rad c vom Durchmesser d mitnimmt, das zu einem Planetenrädergetriebe gehört. Dieses innere Rad steht in Eingriff mit zwei auf ihren Achsen lose drehbaren Räderng, die diametral einander gegenüber angeordnet sind und einen Durchmesser gleich d aufweisen.According to Fig. R, the gearbox of the drive electric motor E engages Gear a with n teeth, which in turn is connected to the drive shaft f of the rotary turbo machine splined wheel b with 2n teeth meshes. The gear a is keyed on a shaft that takes along a wheel c of diameter d, which belongs to a planetary gear train. This inner wheel meshes with two wheels that are loosely rotatable on their axes, which are arranged diametrically opposite one another and have a diameter equal to d exhibit.

Diese beiden Räder g ihrerseits kämmen mit einem innen verzahnten Kranz e, dessen Durchmesser gleich 2d ist. Da dieser Zahnkranz e festgehalten ist, weist der Bügel i, der die beiden Achsen der Räder g untereinander verbindet, eine Drehbewegung auf, deren Geschwindigkeit halb so groß ist wie die auf das Innenrad c übertragene, also mit der Geschwindigkeit der Drehstrommaschine T übereinstimmt. Diese Drehbewegung wird auf den Rotor mittels des Kardangelenkes U übertragen.These two gears in turn mesh with an internally toothed one Wreath e, the diameter of which is equal to 2d. Since this ring gear e is held, has the bracket i, which connects the two axes of the wheels g with each other, a Rotary movement, the speed of which is half as great as that of the inner wheel c transmitted, that is, corresponds to the speed of the three-phase machine T. This rotary movement is transmitted to the rotor by means of the universal joint U.

Die Winkelversetzung der Drehbewegung des Rotors gegenüber der Drehstrommaschine wird durch Verstellung einer Schnecke j erreicht, die auf ein vom Zahnkranz e getragenes Schneckenrad einwirkt.The angular displacement of the rotary movement of the rotor in relation to the three-phase machine is achieved by adjusting a worm j, which is carried by the ring gear e Worm wheel acts.

Die Winkellagen des Rotors und der Drehstrommaschine werden zu Beginn des Versuches vermerkt. Z. B. ist, wie aus Abb. 6 ersichtlich, ein auf dem Rotor vermerkter Punkt I in der waagerechten Ebene gelegen, wenn das nämliche für die Polachse x-x.' der Drehstrommaschine zutrifft.The angular positions of the rotor and the three-phase machine are noted at the beginning of the experiment. For example, as can be seen from Fig. 6, a point I noted on the rotor is located in the horizontal plane if the same is the case for the polar axis xx. ' the three-phase machine applies.

Nach Durchführung des Auswuchtvorganges wird z. B. die Stelle II vermerkt, die nach der Versetzung in die waagerechte Lage gelangt, wenn die Achse x--v' sich darin befindet. In gleicher Weise wird der Winkel a vermerkt, und x-« stellt die Versetzung der Störkraft gegenüber dem Feld H dar. Übrigens kann man es unterlassen, dies zu beobachten, denn die Maschine liefert die Angabe der Stelle, an welcher Massen hinzuzufügen sind.After carrying out the balancing process z. B. the position II noted, which comes into the horizontal position after the displacement when the axis x - v 'is is in it. The angle a is noted in the same way, and x- «represents the Displacement of the disturbing force compared to the field H. Incidentally, it can be omitted, to observe this, because the machine provides the indication of the point at which Masses are to be added.

Um sich Rechenschaft über das systematische Zurückbleiben abzulegen, das durch die Selbstinduktion der Schlüpfung der Statoren oder der Dämpfung des Körpers eingeführt wird, kann man die Maschine mittels im voraus ausgewuchteter Körper tarieren, indem nacheinander im voraus bekannte Störungen der Auswuchtung hergestellt werden.In order to account for the systematic lagging behind, that by the self-induction of the slip of the stators or the damping of the Body is introduced, you can use the machine by means of pre-balanced Tare the body by successively applying previously known balancing disorders getting produced.

Insbesondere kann man, um die Phasenverschiebung zwischen dem umlaufenden Körper und der auf die exzentrisch angeordneten Statoren gelegten Spannung zustande zu bringen, eine Drehstrommaschine mit in an sich bekannter Weise im Winkel verstellbarem Stator vorsehen, statt auf den Kranz des Planetengetriebes einzuwirken. 'In particular, one can see the phase shift between the revolving Body and the tension placed on the eccentrically arranged stators to bring a three-phase machine with adjustable angle in a known manner Provide a stator instead of acting on the ring of the planetary gear. '

Claims

PATENT CLAIMS: e.g. Device for balancing rotating masses, in which the balancing errors are compensated and measured by electromagnetic counterforces, characterized in that the counterforces are generated by two rotating fields. a. Device according to claim r, characterized in that the stators generating the counterforces are arranged relative to the test mass in such a way that the counterforces are directed radially to the axis of rotation of the mass. 3. Apparatus according to claim z and z, characterized in that the counter-forces-generating stators consist of rings surrounding the test mass and eccentrically to the normal position of their axis of rotation. q .. Device according to claim r, characterized in that the test mass can be adjusted in phase with respect to the rotating rotor of the three-phase generator by means of a differential gear. 5. Apparatus according to claim q., Characterized in that from the drive electric motor (E) on the one hand via the one sun gear (c) and the carrier (i) of the planetary gears (g) of a planetary gear transmission, the body to be dynamically grown, on the other hand via: a back gear (d, b) which corresponds in its reduction ratio to the planetary gear is driven away the rotor of the three-phase machine and that the second sun gear (e) of the planetary gear can be rotated to adjust the phase.