專利名稱：三點稱重式靜平衡的制作方法
具有一定轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)動件，由于材質(zhì)不均勻和零件外形誤差，使通過轉(zhuǎn)子重心的主慣性軸與旋轉(zhuǎn)軸線不重合。(參看圖1)、因此在旋轉(zhuǎn)時轉(zhuǎn)子產(chǎn)生不平衡離心力，其值由下式計算。C=Gge(πn30)2(kg)]]>C離心力e偏心距h轉(zhuǎn)速g重力加速度G工件重量由上式可看出，當(dāng)重型或高速轉(zhuǎn)子，由于有很小的偏心距就會產(chǎn)生很大的離心力。從上式又可看出，當(dāng)零件的重量及轉(zhuǎn)速確定后，偏心距e決定離心力。而偏心距即是轉(zhuǎn)子重心主慣性軸與旋轉(zhuǎn)軸線的距離。因此靜平衡的目地就是使旋轉(zhuǎn)軸線與主慣性軸線盡量重合。從圖(1)中可看出如在A處去重，或在B處加重，都可以達到平衡的目的。目前在用的方法有兩種。(一)重力法(見圖2)將穿過零件形心的軸，放置在水平導(dǎo)軌上待其靜止后畫出A點。此時A點與重心形心在一條直線OA上。延長AO找到B點。如在B點上加重或在A點上去重后。將工件轉(zhuǎn)動，使零件在任一位置不轉(zhuǎn)動則達到了重心與形心的重合。(二)軟支撐離心式靜平衡(圖3)主軸(2)由彈性框架(3)支撐當(dāng)主軸(2)帶動工件轉(zhuǎn)動時工件的不平衡量將產(chǎn)生離心力。從而造成主軸(2)振動。通過傳感器產(chǎn)生與振動量成比例的電壓信號。由傳感器(2)感應(yīng)出震動的角度。這樣就能測出不平衡量值的大小及方向。
以上二種方法目前國內(nèi)外都廣泛使用，但存在使用范圍小，速度慢等缺點尤其是對大型工件。
本發(fā)明的平衡方法與上述兩種方法有本質(zhì)的不同。以上兩種方法在檢測時都要求工件轉(zhuǎn)動，而本法檢測時工件是靜止的，是用計算機算出不平衡量的大小及方向。
三點稱重式靜平衡根據(jù)理論力學(xué)原理，可把工件重力看作地球?qū)ζ湮Α?br> 如把工件看作由許多質(zhì)點組成，則工件重力就是分布在這些質(zhì)點上的一個力系。這個力系是一個鉛垂的平行力系，此力系的合力就是工件的重力。其位置就是物體的重心，靜平衡的目的就是把工件的旋轉(zhuǎn)中心與工件重心重合。由于工件幾何中心已定，所以能找到工件的中心位置就可以算出偏心量。從而算出去重(增重)的大小及方向。
若有一旋轉(zhuǎn)體(圖4)用三組力傳感器支撐，三組傳感器分布如圖。則三組傳感器感應(yīng)出電壓信號，計算機根據(jù)三組電壓信號即可算出旋轉(zhuǎn)體的重心。計算方法有多種現(xiàn)舉兩種計算方法為例。
(一)合力法(圖4)設(shè)三組傳感器A、B、C、對幾何中心的坐標(biāo)為A(X1、Y1、)，B(X2、Y2、)C(X3、Y3)，所受力為P1、P2、P3。對于A、B兩點，必有一點D為A、B、合力其大小等于P1+P2位置在A、B兩點連線上，D點對A點、B點距離為A、B兩點所受力成反比，即λ=P1P2]]>D點坐標(biāo)為X4=X1+λX21+λ,Y4=y1+λy21+λ]]>求出D點坐標(biāo)及受力大小后，再用D與C之間找到合力E。方法和求D點一樣。E點坐標(biāo)就是旋轉(zhuǎn)體重心。求出E點坐標(biāo)后可求OE長，OE=(X5-0)2+(y5-0)2]]>OE就是偏心距。偏心角度＝ 延長OE與旋轉(zhuǎn)體指定配重圓上可得到F、G兩點，若加重可在G點處配重，減重可在F點鉆孔。
(二)翻轉(zhuǎn)力距法(圖5)假設(shè)直角坐標(biāo)中心與工件中心重合。三組傳感器位置A、B、C如所示，三組傳感器受力為P1、P2、P3。對于X軸則存在三個翻轉(zhuǎn)力距OA·P1，BF·P2，CG·P3而BF＝OB·sinφ1，CG＝OC·sinφ2。對于X軸力距平衡條件為OA·P1+BF·P2+CG·P3＝0由于工件不平衡，那么對X軸兩側(cè)應(yīng)加上一附加力距Δy＝OA·P1-(BF·P2+CG·P3)對于y軸平衡條件為OF·P2+OG·P3＝0，OF＝OB·cosφ1，OG＝OC、cosφ2同理可求出對于Y軸附加力距為Δx＝OF·P2-OG·P3兩個附加力距的合力距為OO′其大小為OO′=(Δy)2+(Δx)2]]>其方向為 這樣就可求出不平衡量值的大小及方向。延長OO′可在要求指定圓上配重即可達到平衡目的。以上兩種平衡方法流程圖參看圖(6)三種平衡方法優(yōu)缺點參看表(1)


圖(1)靜平衡原理旋轉(zhuǎn)體圍繞旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，由于工件不平衡，工件主慣性軸與旋轉(zhuǎn)軸存在一偏心距e，e就是工件的不平衡量。圖(2)傳統(tǒng)靜平衡法之一，重力靜平衡將穿過工件的心軸放置在兩個平衡導(dǎo)軌上，待其靜止后，重心和O點在一條直線上，如果在A處去重或在B處加重即可使工件平衡。圖(3)傳統(tǒng)靜平衡之二，軟支撐靜平衡與工件幾何中心同心的軸在轉(zhuǎn)動時，將產(chǎn)生震動，由兩個傳感器感應(yīng)出振動的大小及方向，從而檢測出工件不平衡的大小及方向。圖(4)三點承重式靜平衡算法之一，合力法A·B·C為三支撐點座標(biāo)，P1、P2、P3為三傳感器傳出的電壓。D點為A、B兩點合力坐標(biāo)，重力為P1+P3，E點為工件重心座標(biāo)，重力為P1+P2+P3，F(xiàn)點為去重位置，G點為加重位置。圖(5)三點稱重式靜平衡算法之二，翻轉(zhuǎn)力矩法OA、OB、OC為三點對圓心力矩，OF與OG是OB，OC對y軸力矩，OA，BF、CG是對X軸的力矩。
ΔX與ΔY為如平衡時應(yīng)加的附加力矩，O O’為工件重心對形心的偏心距。圖(6)三點稱重式靜平衡工作流程圖由三個傳感器傳出的電壓信號，經(jīng)放大大后進入計算機，通過摸數(shù)轉(zhuǎn)換后，計算機算出不平衡值，經(jīng)打印機打印出結(jié)果。
權(quán)利要求
利用支撐工件的 傳感器傳出電壓信號，經(jīng)放大及模數(shù)轉(zhuǎn)換，將信號輸入到計算機，依據(jù)理論力學(xué)原理，計算出工件的不平衡量及加重或去重的一種方法。其特征是1、利用三組傳感器支撐被測物體感應(yīng)電壓信號。2、利用計算機算出不平衡量，及配重大小和方向。
全文摘要
三點稱重式靜平衡是一種完全不同于現(xiàn)在使用的平衡方法。屬于機電一體化領(lǐng)域。原理是將被測工件中心放置在由三組傳感器組成的支面內(nèi)，并和分布在同一圓周上三傳感器中心同心。根據(jù)理論力學(xué)中平面平行力系合成法，利用三個傳感器傳出電壓信號，經(jīng)放大，模數(shù)轉(zhuǎn)換，通過計算機算出工件的偏心量，同時計算出加重或去重的位置及重量。主要用于測量工件的不平衡量。
文檔編號G01M1/00GK1435682SQ0214594
公開日2003年8月13日 申請日期2002年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月25日
發(fā)明者賀良 申請人:賀良