Procédé de détermination des défauts d'équilibrage statique et dynamique de corps rotatifs, et dispositif pour sa mise en #uvre. La présente invention se rapporte à un procédé et a un dispositif de détermination des défauts d'équilibrage statique et dyna mique de corps rotatifs.
On sait, d'une part, que le défaut d'équi librage statique ou balourd statique d'un corps animé d'un mouvement de rotation résulte du fait que le centre de gravité du corps ne se trouve pas sur l'axe de rotation et, d'autre part, que le défaut d'équilibrage dynamique, ou balourd dynamique, résulte du fait que l'axe de rotation n'est pas en coïncidence ou. en parallélisme avec l'axe principal d'inertie.
Le procédé suivant l'invention a pour but de déterminer d'une fagon rigoureuse simul tanément l'orientation et la valeur des deux balourds, statique et dynamique, pour per mettre d'en effectuer la compensation, en ré duisant l'ensemble des effets de ces deux ba lourds à une force centrifuge et un couple cen trifuge agissant dans des plans différents. Ce procédé consiste à faire tourner le corps sur lui-même, son axe reposant horizontalement," par ses roulements habituels, sur des paliers qui sont susceptibles de se déplacer horizon talement perpendiculairement à la direction moyenne de cet axe, et qui sont ramenés à leur position normale par des moyens élas tiques, et en ce que, d'une part,
la grandeur du balourd statique est déterminée par la me sure de l'amplitude de l'oscillation du centre de gravité du corps en rotation et, d'autre part, la grandeur du balourd dynamique est déter minée par la mesure de l'amplitude angulaire de l'oscillation de l'axe de rotation du corps autour de sa direction moyenne, lesdites me sures étant effectuées par des moyens optiques.
Le dispositif pour la mise en #uvre du procédé est notamment remarquable par les particularités suivantes Les deux paliers mobiles dans une direc tion perpendiculaire à celle de l'axe de rota tion du corps au repos peuvent se déplacer dans cette direction simultanément et @indé- pendamment l'un de l'autre.
Ces deux paliers mobiles et les moyens élastiques de rappel sont liés à une barre ri- gide par des articulations telles que cette barre reste constamment parallèle à l'axe de rota tion du corps et à une distance constante de cet axe quels que soient ses déplacements.
L'ensemble des efforts exercés par les moyens élastiques sur les paliers mobiles peut toujours être réduit à une force horizontale agissant dans le plan vertical qui contient le centre de gravité du corps en rotation, et un couple horizontal ayant son centre dans ce même plan et son bras de levier parallèle à l'axe de rotation. L'ensemble des paliers, des moyens élas tiques de rappel, de la barre rigide et des pièces d'articulation peut être amené au moyen d'une masse compensatrice réglable, à avoir, quelles que soient les positions des deux pa liers, son centre de gravité dans le plan ver tical perpendiculaire à l'axe de rotation qui contient l'axe vertical de symétrie des moyens élastiques et le centre de gravité du corps.
L'indication des plans méridiens dans les quels se trouvent les forces ou couples tra- duisanit les balourds peut, par exemple, être obtenue au moyen d'un dispositif indicateur monté autour de l'axe de rotation et suscep tible d'être déplacé angulairement autour de cet axe pendant le fonctionnement de l'appa reil, de facon que le signal ou indication qu'il produit à chaque tour du corps en rotation, puisse être mis en phase avec l'un des niaxi- inum d'amplitude d'oscillation soit du centre de gravité soit de la direction de l'axe de rotation.
La position de l'indicateur qui cor respond à la mise en phase permet alors de repérer la direction du balourd produisant l'oscillation avec laquelle la mise en phase a été faite, en tenant compte d'un retard qu'on élimine par une seconde opération dans la quelle on fait tourner le corps en sens opposé à vitesse égale.
Le dessin annexé représente schématique- nient, à titre d'exemple, deux formes d'exé cution du dispositif.
La fig. 1 montre en plan la première forme, et La fig. 2 en est inne vue en élévation ; La fig. 3 montre en plan un dispositif indicateur de la, grandeur du balourd sta tique; La fig. 4 montre en plan un dispositif in dicateur de la grandeur du boulard dyna mique, et La fig. 5 montre en élévation la seconde forme d'exécution.
Sur les fig. 1 et 2, 1 désigne le bâti de l'appareil, analogue à un banc de tour et muni de glissières longitudinales sur lesquelles peu vent se déplacer parallèlement à l'axe ZZ des pylônes 2 et 3, que l'on fixe à la posi tion convenable par un serrage analogue à celui des porte-outils de tour.
Les pylones 2 et<B>'à</B> sont terminés à leur partie supérieure par des chemins de glisse ment rectilignes à billes, sur lesquels deux paliers 4 et 5 peuvent se déplacer perpendi- culaireinent à l'axe ZZ'. Les paliers 4 et 5 ree;oivent les roulement,, ou coussinets V et 7 du corps à étudier 8.
Les paliers 4 et 5 sont réunis à une barre horizontale cylindrique 9, au moyen de deux tiges verticales 10 et 11 solidaires desdits paliers, et de deux noix 12 et 13 formées de deux mancherons perpendiculaires dans les quels la barre 9 et la tige 10 respectivement 11 coulisse librement mais sans jeu.
La barre 9 est liée rigidement par uni manchon 14 à l'extrémité supérieure d'une laine élastique 15 qui est encastrée elle-mème à. sa partie inférieure dans un bossage fixe 20 faisant corps avec le bâti 1. Le manchon 1-1 porte dans ,l'axe vertical de symétrie de la lame de ressort 15 un miroir concave verti cal 16 dont le plan est parallèle à l'axe de rotation du corps 8 et qui renvoie sur un écran 17 l'image d'une source lumineuse punctiforme 18.
Sur la barre 9 peut se déplacer une masse 19, dont on règle et fixe la position suivant la position des paliers 4 et 5, de manière que cette masse ramène dans le plan vertical de symétrie XX' du ressort 15 le centre de gra vité de l'ensemble 'constitué par les paliers 4 et 5, les tiges 10 et 11, les noix 12 et 13, la barre 9, le manchon 14 et la masse 19 elle-même. Le réglage de la masse 19 est obtenu sans peine si la barre 9 porte une graduation permettant de lire les distances des paliers au plan XX' et si l'on a dressé un abaque 'des positions à donner à ladite masse 19 pour toutes les distances de ces pa liers au plan XX'.
Le corps 8 est mis en rotation par un moyen quelconque, par exemple par une cour roie qui l'attaque d'une façon symétrique par rapport au plan vertical XX' qui contient son centre de gravité ou bien par deux courroies l'attaquant dans deux plans symétriques par rapport au plan XX'. Ces courroies passent, d'autre part, sur des poulies motrices placées au-dessus et au-dessous du banc 1, et ayant leur axe dans le plan vertical de l'axe de rotation du corps 8.
Lorsque le corps 8 tourne, les paliers 4 et â prennent chacun un mouvement oscillatoire sous l'influence des composantes horizontales des forces ou couples centrifuges provenant des balourds. Ces mouvements sont transmis par les tiges 10 et 11 et les noix 12 et 13 à la barre 9, qui d'autre part transmet aux paliers l'effort de rappel à la position moyenne produit par le ressort 15.
Le mouvement de la barre 9 peut être décomposé en deux autres : un déplacement horizontal alternatif perpendiculaire à sa di rection moyenne, c'est-à-dire à l'axe ZZ', et un déplacement angulaire alternatif par rap port à ladite direction moyenne. Dans le pre mier de ces mouvements composants, dû au balourd statique, la barre 9 reste parallèle à elle-même mais oscille de part et d'autre de .son axe longitudinal dans lequel elle tend à être ramenée par le ressort 15, en sorte que le mouvement se traduit par un déplacement vertical de l'image de la source 18 fournie par le miroir 16 sur l'écran 17. Le second desdits mouvements composants, qui est du au balourd dynamique, se traduit par un dé placement horizontal de l'image de la source 18.
La trajectoire de l'image de la source<B>18</B> sur l'écran qui résulte de ces deux déplace ments est une droite ou une courbe fermée, cercle ou ellipse, suivant les positions rela tives des plans méridiens dans lesquels agis sent les forces dues aux balourds.
Quelle que soit cette trajectoire, il est facile de déterminer les amplitudes verticale et horizontale du déplacement de l'image. Ces amplitudes sont assez sensiblement proportion nelles à la valeur de. la force et du couple centrifuges traduisant les balourds qui les pro duisent respectivement. La machine étant préalablement tarée, pour un corps déterminé et à une vitesse déterminée, avec des balourds connus, résultant par exemple de masses ad ditionnelles fixées sur- le corps, on peut donc dresser des tables qui indiquent la correspon dance entre les amplitudes et la valeur des balourds.
Dans la fig. 3 qui montre un dispositif indicateur de la -valeur du balourd statique, 14 désigne comme précédemment un-manchon porté par la barre 9 et dans lequel est en castrée l'extrémité supérieure de la lame élas tique 15. Une tige cylindrique verticale 21, solidaire du manchon 14, est portée par ce manchon de telle manière que son axe coïn cide avec l'axe vertical de symétrie de la lame élastique 15. Cette tige est reliée à une tige horizontale 22 par l'intermédiaire d'une noix 23 formée de deux manchons assemblés perpendiculairement l'un à l'autre, et d'un axe 24 qui traverse l'extrémité en forme de fourche de la tige 22.
Les manchons de la noix 23 peuvent glisser et tourner librement sur les axes 21 et 24 et constituent ainsi un joint universel.
La tige 22 étant guidée dans un manchon fixe 25, son extrémité libre vient appuyer sur une lame de ressort 26 dont l'axe est hori zontal et dont une extrémité est encastrée dans une pièce 27 solidaire du bâti 1 de la machine, et dont l'autre extrémité porte un miroir concave vertical 28 dont le plan est perpendiculaire à l'axe de la barre 9. Lorsque la barre 9 se déplace, la tige cylindrique 21 prend un mouvement alternatif parallèle l'aie YY', dont l'amplitude correspond à la valeur du balourd statique seul.
Le mouvement de la tige 21 est transmis par la noix 23 et l'axe 24 à la tige 22 dont l'extrémité imprime au ressort 26 et au mi roir 28 qui en est solidaire, des déplacements angulaires, qui, pour de petits angles, sont sensiblement proportionnels aux déplacements de la tige 21. L'amplification est d'autant plus grande que le ressort 26 est plus court.
.Ainsi, le mouvement du centre de gravité des organes liés à la barre 9, qui ainsi qu'on l'a v u est le même que le mouvement du centre de gravité du corps 8 se traduit par un déplacement horizontal de l'image fournie par le miroir 28 d'une source lumineuse fixe ; ce déplacement indique donc le balourd sta tique.
Dans la fig. 4, qui montre un dispositif indicateur de la valeur du balourd dynami que, 14 désigne comme précédemment le manchon porté par la barre 9 et dans lequel est encastrée l'extrémité supérieure de la lame élastique 15. Une pièce 29 solidaire du man chon 14 se termine à son extrémité par un petit manchon 30 dans lequel coulisse un doigt 31 ; celui-ci est maintenu en contact avec une pièce 27 solidaire du bàti de la ma chine par une lame de ressort 32 dont l'axe est horizontal, dont une extrémité est fixée sur un bossage 33 de la pièce 29 et dont l'autre porte un miroir concave 34 dont le plan est perpendiculaire à l'axe de la barre 9.
L'axe du doigt 31 est rigoureusement paral lèle à l'axe de la barre 9, et le plan de con tact de la pièce 27 lui est rigoureusement perpendiculaire.
La pièce 29 solidaire du manchon 14 reste parallèle à la pièce 27 pour tout déplu ment de la barre 9 perpendiculairement à elle-même, mais s'en écarte ou s'en rapproche pour toute variation de la direction de cette barre. Les déplacements angulaires de la barre 9 se traduisent donc p'ar des déplacements du doigt 31 dans le manchon 30 par des dépla- cements angulaires correspondants de la lame de ressort 32 et du miroir 34, d'où résultent des déplacements horizontaux de l'image fournie par ce miroir d'une source lumineuse fixe.
Ces déplacements angulaires étant dus uniquement aux variations de la direction de la barre 9 qui proviennent elles-mêmes de celles de l'axe de rotation du corps 8, indi quent donc le balourd dynamique.
L'emploi simultané sur un même dispo sitif des organes représentés par fig. 3 et 4 perrnet de mesurer simultanément et indépen damment l'une de l'autre les valeurs des deux balourds par les déplacements horizontaux des images données par deux miroirs con caves d'une même source lumineuse fixe, comme le montre la fig. 5, qui représente un dispositif analogue à celui décrit en référence aux fig. 1 et 2, et dans laquelle les signes de référence de cette fig. 5 correspondent à ceux des figures précédentes.
Selon cette figure, la source lumineuse 18 envoie un faisceau lumi neux d'abord sur une lentille convergente 3:5 puis sur un miroir plan 36 disposé en avant du plan de front passant par les miroirs con caves 28 et 34 de manière que ceux-ci réflé chissent les images de la source 18 sur l'écran 17. Le miroir 36 est solidaire d'une palette en fer 37 qui peut osciller autour d'un axe horizontal perpendiculaire au plan de la figure sous l'action d'un électro-aimant 38, et dont le but va être expliqué. 39 est un plateau muni d'un manchon qui permet de le fixer sur Marbre du corps 8; soit en bout, comme représenté, soit clans une région in- termédiaire quelconque.
Ce plateau porte à sa périphérie une couronne isolante 40, qui possède une étroite bande conductrice reliée à la masse et parallèle à l'axe de rotation. Sur cette couronne isolante vient appuyer un balai métallique 41 qui est porté par un man- chéri 42 qui peut tourner à frottement doux dans mie bague 4portée elle-même par un support isolant de hauteur réglable 44 et so lidaire du palier 4.
Le balai 41 est relié à-l'un des pôles d'une source d'électricité 45 dont l'autre pôle est relié à l'une des bornes de l'électro-aimant 18 ; l'autre borne de ce dernier est reliée à la masse métallique du bâti de manière que le circuit d'excitation se ferme au travers des diverses pièces métalliques de la machine.
A chaque tour du corps à équilibrer, le balai 41 ferme pendant un temps très court le circuit de l'électro-aimant 38, et celui-ci attire la palette 37 solidaire du miroir 36. Le déplacement de ce miroir se traduit par un léger crochet dans les lignes lumineuses constituant les images de la source 18 four nies par les miroirs 28 et 34 sur l'écran 17.
En faisant - tourner le manchon 42 dans la bague 53, on peut déplacer le balai 41 jusqu'à ce que le crochet dans la ligne lumi neuse fournie par le miroir 28 par exemple, se trouve à l'une des extrémités de cette ligne ; dans ces conditions, la fermeture du circuit se produit au moment où le centre de gravité du corps 8 est à son maximum d'am plitude de déplacement horizontal. A ce mo ment, le plan méridien contenant la force cen trifuge correspondant au balourd statique se trouve non pas dans le plan horizontal, mais déphasé en avant d'un angle So qui est en fonction des inerties en jeu et de la vitesse de rotation.
Pour éliminer cet angle So in connu, il suffit de recommencer l'opération en faisant tourner le corps étudié à la même vi tesse en sens opposé. On trouve une seconde position du balai 41.
Pour connaître le plan exact du balourd statique il suffit alors d'amener le balai 41 exactement au milieu des deux positions trou vées par les deux sens de rotation, puis de placer le corps 8 dans un azimuth tel que le circuit de l'électro-aimant 38 soit fermé. Le plan méridien contenant la force centrifuge du balourd statique se trouve alors être exac tement horizontal, et cette force est dirigée du même côté que le maximum d'amplitude où a été produit le crochet dans l'image de la source 18 formée par le miroir 28.
On opère de façon identique avec le mi roir 34 pour connaître le plan méridien du balourd dynamique.
Bien entendu, les dispositions constructives représentées et ci-dessus décrites n'ont été choisies qu'à titre d'exemples et ne sont pas limitatives de l'invention.