PL206661B1 - Urządzenie do dynamicznego wyważania wirujących elementów maszynowych - Google Patents

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 206661 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 370466 ^{(51) Int.Cl.}

G01M 1/36 (2006.01) F16F 15/22 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 04.10.2004 (54) Urządzenie do dynamicznego wyważania wirujących elementów maszynowych (73) Uprawniony z patentu:

AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA

IM. STANISŁAWA STASZICA, Kraków, PL (43) Zgłoszenie ogłoszono:

18.04.2006 BUP 08/06 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono:

(72) Twórca(y) wynalazku:

JÓZEF FELIS, Kraków, PL TADEUSZ UHL, Wieliczka, PL MICHAŁ MAŃKA, Zawiercie, PL

30.09.2010 WUP 09/10 (74) Pełnomocnik:

rzecz. pat. Elżbieta Postołek

PL 206 661 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do dynamicznego wyważania wirujących elementów podczas eksploatacji maszyny.

Wzrost prędkości pracy maszyn z wirującymi elementami oraz wymagań jakościowych bezawaryjnego czasu pracy powodują, że dotychczasowe rozwiązania urządzeń do dynamicznego wyważania stają się niewystarczające. Opracowane dotychczas rozwiązania zmian położenia mas korekcyjnych podczas ruchu obrotowego posiadają dwie tarcze z mimośrodowymi masami korekcyjnymi, łożyskowane na wale elementu wyważanego. Każda z tarcz połączona jest przez przekładnię samohamowną z wirnikiem silnika obracającego się wraz z wałem, sterującego położeniem kątowym masy korekcyjnej względem wału. Silniki zasilane są przez zespół połączeniowy z układu sterowania. Rozwiązanie takie przedstawione jest między innymi w amerykańskim opisie patentowym nr US 4,951,526. Każda z dwóch tarcz z masami korekcyjnymi połączona jest przez przekładnie zębatą i dwie przekładnie ślimakowe z wirnikiem turbinki powietrznej, łożyskowanym według osi równoległej do osi wału elementu wyważanego. Wirniki łożyskowane na obwodzie wirującej obudowy i po przeciwnych stronach wału napędzane są z zespołu zasilającego, który zawiera przyporządkowane do każdego wirnika po co najmniej dwie, przeciwnie skierowane dysze powietrzne. Dysze zasilane są sprężonym powietrzem przez zawory sterowane z układu regulacji. W zależności od parametrów drgań wału strumień powietrza wypływający z odpowiedniej dyszy napędza w odpowiednim kierunku wirnik turbinki - wywołując zmianę położenia kątowego przyporządkowanej masy korekcyjnej. Odpowiedni dobór położeń kątowych obu mas korekcyjnych pozwala na zrównoważenie siły niewyważenia wału zarówno co do kierunku jak i wartości, a co za tym minimalizację amplitudy drgań. Sterowanie prowadzone w oparciu o cyklicznie punktowe dostarczanie energii na wirnik turbinki oraz bezwładność układu pneumatycznego powodują niedokładności wydłużające okres wyważania.

W urządzeniu według niniejszego wynalazku każdy z silników kątowo wychylających masy korekcyjne jest krokowym silnikiem elektrycznym, który napędzany jest z zespołu zasilającego zawierającego transformatory pierścieniowe. Każdy z transformatorów pierścieniowych uzwojeniem wtórnym osadzony jest na wale elementu wyważanego a uzwojeniem pierwotnym zamocowany nieruchomo i połączony z układem regulacji, liczba transformatorów pierścieniowych odpowiada liczbie faz krokowego silnika elektrycznego. Rozwiązanie z silnikiem krokowym o małym momencie bezwładności, zasilanym i sterowanym bezstykowo stanowi, że urządzenie cechuje duża dokładność i krótki okres wyważania.

Wynalazek przedstawiony jest przykładowym wykonaniem urządzenia pokazanego na rysunku w przekroju osiowym i w uję ciu schematycznym.

Na wale 1 elementu wyważanego osadzona jest tuleja 2, na której niezależnie i obok siebie ułożyskowane są dwie tarcze. Każda z tarcz połączona przez samohamowną przekładnię 5,6 - przykładowo falową lub ślimakową - z wirnikiem krokowego silnika elektrycznego 7 i 8. Przeciwległa zabudowa na tulei 2 silników elektrycznych 7 i 8 oraz samohamownych przekładni 5, 6 jest wyważona względem osi wału 1. Mimośrodowo, w przyobwodowych strefach i po przeciwnych stronach tarcz znajdują się masy korekcyjne 3 i 4. Sterowanie i zasilanie krokowych silników elektrycznych 7 i 8 dokonuje się przez transformatory pierścieniowe 9 i 10. Uzwojenie pierwotne transformatorów pierścieniowych 9 i 10 zamocowane jest nieruchomo w obsadzie, natomiast uzwojenie wtórne osadzone na tulei 2 wiruje wraz z wałem 1 Oznaczone na schemacie transformatory pierścieniowe 9 i 10 stanowią zespoły transformatorów, których liczba w każdym zespole odpowiada ilości faz występujących w zastosowanym krokowym silniku elektrycznym 7 i 8.

Proces wyważania odbywa się na podstawie pomiarów amplitudy i fazy drgań mierzonych w panwi łożyska lub z czujników drgań zamontowanych na obudowach łożysk oraz pomiaru prędkości obrotowej wału 1. W sytuacji gdy zamocowany na wale 1 - a nie uwidoczniony na rysunku - element maszynowy jest wyważony i nie wywołuje drgań wału 1 masy korekcyjne 3 i 4 ustawione są naprzeciw, obrócone względem siebie o 180°. Wystąpienie niewyważenia niwelowane jest przez zmianę kątowego położenia mas korekcyjnych 3 i 4 o kąty tak dobrane, by przy danej prędkości obrotowej wygenerowana wypadkowa siła korekcyjna była równa co do wartości, lecz przeciwna w fazie w stosunku do zmierzonej niewywagi. Wyważanie może być wykonywane automatycznie lub ręcznie. W trybie automatycznym układ sterowania UR na podstawie zmierzonych sygnałów oblicza według zadanego algorytmu wymagane położenie mas korekcyjnych 3 i 4, a następnie sygnał sterujący przesyłany jest przez transformatory pierścieniowe 9 i 10 do krokowych silników elektrycznych 7 i 8.

PL 206 661 B1

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Urządzenie do dynamicznego wyważania wirujących elementów maszynowych, posiadające dwie tarcze z mimośrodowymi masami korekcyjnymi, łożyskowane na wale elementu wyważanego oraz w którym każda z tarcz połączona jest przez przekładnię samohamowną z wirnikiem silnika obracającego się wraz z wałem a napędzanego przez zespół zasilający z układu sterowania, znamienne tym, że każdy z silników kątowo wychylających masy korekcyjne (3, 4) jest krokowym silnikiem elektrycznym (7, 8) sterowanym z zespołu zasilającego zawierającego transformatory pierścieniowe (9, 10), z których każdy uzwojeniem wtórnym osadzony jest na wale (1) elementu wyważanego a uzwojeniem pierwotnym zamocowany nieruchomo i połączony z układem regulacji (UR), przy czym liczba transformatorów pierścieniowych (9, 10) odpowiada liczbie faz krokowego silnika elektrycznego (7, 8).