1. En drivaksel avbalanseringsmaskin for dynamisk balansering av drivaksler, omfattende minst to bærebukker som er anordnet på et maskinfundament, at hver bærebukk omfatter en øvre del som er montert på fjærer og å motta en spindel som er roterbare rundt en akse og omfatter en støtte for en ende av en drivaksel for å være i balanse og en første vibrasjonsføler som detekterer vibrasjoner av den øvre del som følge av en ubalanse av drivakselen samt ytterligere involverte krefter i det minste i en første grad av bevegelsesfrihet vinkelrett på spindelaksen , karakterisert ved at den øvre del av minst én av sokkel en andre vibrasjonsføler som detekterer vibrasjonene i den øvre del i det minste en andre grad av bevegelsesfrihet, og hvor vibrasjonssignalene fra den første og den andre vibrasjonsføler blir tilført en analysekrets som analyserer de vibrasjonssignalene og kobler dem på en slik måte at kaste vibrasjons eksitasjoner av den øvre del ikke inn i ubalanse verdien av driv s Haft beregnet i evalueringen.
2. balanseringsmaskin som angitt i krav 1, karakterisert ved at en tredje vibrasjonssensor er anordnet på den øvre del av i det minste en pidestall for å detektere vibrasjoner av den øvre del i retning av spindelens akse, og at tydningskoblingen er konfigurert å bestemme fra vibrasjonssignalene fra den tredje vibrasjonsføler en aksiell kraft eksitasjon og for å fjerne i evalueringen av en ubalanse måling komponenten av aksialkraften eksitasjon fra vibrasjonssignalene for beregning av graden av ubalanse.
3. Fremgangsmåte for dynamisk balansering av drivaksler ved hjelp av en balanseringsmaskin ifølge krav 1, karakterisert ved at en kalibreringstrinn kommer foran en ubalanse måling av drivaksler, karakterisert ved at separate referanse forsøk er utført på hvert av de to bærebukker i balanseringsmaskin, omfattende å utføre et første referanse kjøres med null eller lav tverrkraft og moment eksitasjon, en andre referansedrevet med en transversal kraft eksitasjon av kjent størrelse, og en tredje referansedrevet med en øyeblikk eksitasjon av kjent størrelse, harmonisk analysere de detekterte vibrasjonssignalene til referanse kjøringer, lagre dem som parametere, og ved å bruke dem for beregning av en kalibreringsmatrise, og evaluering av vibrasjonssignalene i den etterfølgende ubalanse måling av en drivaksel ved hjelp av den beregnede kalibreringsmatrise, slik at banen vibrasjons eksitasjoner ikke inn i ubalanse verdien av drivaksel beregnet i evalueringen.
4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at i kalibreringstrinnet en annen referanse drives med en aksial kraft eksitasjonen utføres og vibrasjonene i en øvre del av i det minste en søyle i retning av spindelens akse blir detektert ved hjelp av en vibrasjonsføler , analysert harmonisk, lagret som kalibreringsfaktor, og i det etterfølgende ubalanse måling av en drivaksel, er atskilt fra vibrasjonssignalene for beregning av ubalanse verdi. 
Beskrivelse:
CROSS referanse til besluttet søknad
Søkerne hevder prioritet under 35 USC §119 fra tysk patentsøknad nr 10 2013 101 375,9 inngitt 12.2.2013.
Foreliggende
Foreliggende oppfinnelse angår en drivaksel avbalanseringsmaskin for dynamisk balansering av drivaksler, omfattende minst to bærebukker som er anordnet på et maskinfundament, at hver bærebukk omfatter en fjærende øvre del montering av en spindel som er roterbare rundt en akse og omfatter en støtte for en ende av en drivaksel for å være i balanse og en første vibrasjonsføler som detekterer vibrasjoner av den øvre del som følge av en ubalanse av drivakselen samt ytterligere involverte krefter i det minste i en første grad av bevegelsesfrihet vinkelrett på spindelen akser. Den foreliggende oppfinnelse vedrører videre en fremgangsmåte til dynamisk utbalansering av drivaksler.
BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN
Drivaksel balansering maskiner er kjent blant annet fra DE 28 02 367 B2 og US Pat. No. 6,694,812 B2. På drivakselens balansering maskiner, drivakslene å være balansert blir mottatt i hver ende ved hjelp av en roterende spindel av en pidestall. Spindelen er utført i et lagerhus understøttet på bærebukken ved hjelp av fjærer. Fjærene, som er generelt bladfjærer, er anordnet på en måte som muliggjør den øvre del til å vibrere som et resultat av parallellforskyvning av dets spindelaksen og svarer bare til tverrkrefter som frembringes av en ubalanse av drivakselen og som overføres til den øvre del gjennom skjøtene og spindelen. Tatt i betraktning at leddene i drivakselen overfører ingen bøyemoment, blir bærebukkene av drivakselen balanserende maskinen utformet som ubalansemåleinnretninger for et enkelt plan, med en vibrasjonsføler som er anordnet på hver bærebukk for å detektere vibrasjonene fra sokkelen øvre del i den grad av bevegelsesfrihet vinkelrett på spindelaksen. Denne konfigurasjonen har siden vist seg i praksis.
I en veivaksel balanseringsmaskin er kjent fra DE 15 73 670 B2, blir lagerkonsollen av en pidestall båret på to vibrasjons-detektering av kraft-transdusere som har forskjellige måleretninger som ligger i bærelaget. Signalene fra de to kraft-transdusere er delt opp ved å evaluere kretser i henhold til deres kartesiske vibrasjonskomponenter, fra hvilke de sirkulære og polare eller anti-sirkulære komponenter er representert.
JP 57 165 731 A beskriver en ubalanse korrigeringssystem der rotoren er utført i to lagre ved hjelp av lagertapper. Hvert lager omfatter en første vibrasjonsføler for å detektere vibrasjoner av lagerbolten og, adskilt fra denne, et andre vibrasjonsføler å måle i den samme retning som den første, og å detektere vibrasjoner i koblingsdelene anordnet ved enden av lagerbolten.
OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN
Med behovet for å måle drivaksler ved relativt høye hastigheter i nærheten av deres normale løpehastigheten øker, har det imidlertid vist seg at ved høyere hastigheter kravene til nøyaktighet av ubalanse målingen ikke lenger kan oppfylles tilfredsstillende. Det er derfor et formål med den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en drivaksel balanseringsmaskin av den type som innledningsvis er nevnt som muliggjør nøyaktige målinger også ved høyere hastigheter balanserende nærheten av den vanlige løpehastigheten av drivakselen. Det er et annet formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en forbedret fremgangsmåte av den type som innledningsvis omtalt.
Med hensyn til drivakselen balanseringsmaskin, objektet referert til er oppnådd ved de trekk som er angitt i krav 1. En fordelaktig utførelsesform av balanseringsmaskin er angitt i krav 2. Med hensyn til metoden, objektet referert til er oppnådd ved de fremgangsmåtetrekk som er angitt i krav 3, og en videreutvikling av denne fremgangsmåte oppnås med de trekk som er angitt i krav 4.
På drivakselen balanseringsmaskin i henhold til oppfinnelsen, den øvre del av minst én av sokkel en andre vibrasjonsføler som detekterer vibrasjonene i den øvre del i det minste en andre grad av bevegelsesfrihet, med vibrasjonssignalene fra den første og den andre vibrasjonsføler blir matet til en beregningskrets som analyserer de vibrasjonssignalene og kobler dem på en slik måte at kaste vibrasjons eksitasjoner av den øvre del ikke inn i ubalanse verdien av drivakselen beregnet i evalueringen.
Den foreliggende oppfinnelse beror på den erkjennelse at den pidestallen øvre del, i nærvær av relativt høye balansering hastigheter og på tross av eksklusiv eksitering ved hjelp av tverrgående krefter forårsaket av ubalanse og fjærstøtte førings normalt på rotasjonsaksen, utfører vibrasjoner i hvilket spin aksen ikke lenger beveget rent parallelt, bevegelsen holdige istedenfor flere komponenter av en tonehøyde om en akse som forløper i en retning på tvers av spindelens akse og på tvers av føringsretningen av fjæren støtte. Den dynamiske stivhet av fjærene støtter den øvre del, hvilken stivhet motvirker slagbevegelser, avtar ved høye hastigheter, og med den hastighet øker, kan føre til en stigning resonans til å bli produsert ved hvilken sokkel øvre deler ikke lenger reagerer utelukkende til radielle krefter, men er svært følsomme for øyeblikket eksitasjon. På grunn av konfigurasjonen av balanseringsmaskin i henhold til oppfinnelsen, er det ved hjelp av det andre vibrasjonsføler at vibrasjonene fra den øvre del detekteres i den annen frihetsgrad for bevegelse utfører stampebevegelser, og er atskilt fra den ubalanse-induserte vibrasjonskomponenter i evaluere beregningen. På denne måte reduseres målenøyaktigheter forårsaket av høyere hastighet for balansering unngås.
I henhold til et annet forslag ved oppfinnelsen, kan en tredje vibrasjonsføler være anordnet på den øvre del av en pidestall for å detektere vibrasjoner av den øvre del i retning av spindelens akse, sammen med vurderingskretsen er konfigurert for å bestemme fra den vibrasjons signalene fra den tredje vibrasjonsføler en aksiell kraft eksitasjon og for å fjerne i evalueringen av en ubalanse måling komponenten av aksialkraften eksitasjon fra vibrasjonssignalene for beregning av graden av ubalanse.
Denne utførelsesform av balanseringsmaskin har den fordel at dreie hyppige aksiale krefter som kan forårsake en interferens-komponenten i vibrasjonssignalene som detekteres av vibrasjonsfølere er i stand til å påvirke nøyaktigheten av målingen ubalanse. Rotasjons hyppige aksiale krefter kan oppstå i ubalanse måling av drivakslene når disse har ingen aksial kompensasjon i form av et glideelement eller et aksialt forskyvbart homokinetic felles.
Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen innbefatter et kalibreringstrinn foregående ubalanse måling av drivaksler, hvor separate referanse forsøk er utført på hvert av de to bærebukker i balanseringsmaskin, omfattende å utføre en første referanse løpe med null eller lav tverrkraft og moment eksitasjon , en andre referansedrevet med en transversal kraft eksitasjon av kjent størrelse, og en tredje referansedrevet med en øyeblikk eksitasjon av kjent størrelse, harmonisk analysere de detekterte vibrasjonssignalene for referanse løper, å lagre dem som parametere, og ved å bruke dem for beregning av en kalibrerings matrise, og evaluere de vibrasjonssignaler i det etterfølgende ubalanse måling av en drivaksel ved hjelp av den beregnede kalibreringsmatrise, slik at bek vibrasjons eksitasjoner ikke trenger inn i ubalanse verdien av drivakselen beregnet i evalueringen.
I en ytterligere utførelsesform av fremgangsmåten, kan det være sørget i kalibreringstrinnet for en annen referanse drives med en aksiell kraft eksitasjon for å detektere vibrasjoner i den øvre del av sokkelen i retning av spindelens akse ved hjelp av en vibrasjonsføler , analysere dem harmonisk, lagre dem som kalibreringsfaktor, og i det etterfølgende ubalanse måling av en drivaksel, skille dem fra vibrasjonssignalene for beregning av ubalanse verdi.
KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE
Den foreliggende oppfinnelse vil bli forklart i mer detalj i det følgende med henvisning til utførelsesformer som er illustrert i den medfølgende tegning, hvori:
Fig. 1 er en skjematisk fremstilling av en tidligere kjent drivaksel balanseringsmaskin; og
Fig. 2 er en skjematisk fremstilling av en sokkel av drivaksel balanseringsmaskin ifølge oppfinnelsen.
DETALJERT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE
Fig. 1 viser den prinsipielle oppbygning av en kjent balanseringsmaskin 10 beregnet for balansering av drivakslene. Den balanseringsmaskin 10 omfatter en maskinfundament 12 på hvilken to bærebukker 13, 14 er anordnet overfor hverandre. De sokler har en basisdel 15, 16 som er montert for langsgående forskyvning i en lineær føring som strekker seg i lengderetningen av maskinunderlaget 12 og er bevegelig for å tilpasse avstanden mellom bærebukkene 13, 14 til lengden av drivakselen bli mottatt. Basene 15, 16 bærer en øvre del 17, 18, henholdsvis, båret på dem ved hjelp av fjærer 19, 20. Hver øvre del 17, 18 har plass til en respektiv spindel 21, 22 som er montert for rotasjon i lagerhusene. Spindlene 21, 22 i de to øvre delene 17, 18 er koaksialt anordnet og har på deres mot hverandre vendte ender kleminnretninger 23, 24 for nøyaktig å lokalisere en sentral festeende, for eksempel, endeflensen, av en drivaksel W. Minst en øvre del, på tegningen den øvre del 18 innbefatter en drivmotor 25 er innrettet til å stille på spindelen 22 og derved den monterte drivaksel W i roterende bevegelse. Den andre spindelen 21 er fritt roterbart sammen med den monterte ende av drivakselen W, men det kan være likt forsynt med en drivmotor. Hver øvre del 17, 18 omfatter dessuten en respektiv vibrasjonsføler 26, 27 som detekterer vibrasjoner av den respektive øvre del 17, 18 i en retning, i denne utførelsesform den vertikale retning, og sender dem i form av elektriske signaler til et elektronisk evaluere og datautstyr. For å måle rotasjonsbevegelse av spindlene 21, 22, en elektrisk vinkel-of-rotasjonssensor 28 er også anordnet som er likt koplet til å evaluere og datautstyr.
Under en måleoperasjon drivakselen W blir drevet ved en hastighet Ω, med ubalanser av drivakselen W spennende vibrasjoner av de øvre delene 17, 18 av bærebukkene 13, 14. De vibrasjoner og deres hastighet blir oppdaget, og deres faser og størrelser mulig ubalansen til drivakselen 10 som skal bestemmes i to plan av måling. Måleplanen med en drivaksel er de planene vinkelrett til rotasjonsaksen og som går gjennom sentrum av leddene, fordi de krefter som induseres ved ubalanse U overføres der som tverrkrefter Q til drivakselen flenser montert på spindlene. De ubalanser av drivakselen flenser og koplingsdeler er likeledes påvises i måleplanen. Fjærene 19, 20 av bærebukkene 13, 14 av drivaksel balanserende maskinen er konvensjonelt utformet og anordnet slik at de øvre delene 15, 16 til bærebukkene 13, 14 oscillerer som et resultat av ekssitering ved hjelp av disse tverrkrefter på en måte som forårsaker aksler av spindlene 21, 22 for å utføre parallelle bevegelser, for derved å opprettholde sin retning vinkelrett på måleplanen. Resultatet derved oppnås, er at bærebukkene 13, 14 svarer utelukkende til de tverrgående krefter som forårsakes ved hjelp av drivakselen ubalanse og overføres av leddene. Følgelig er hver bærebukk av en drivaksel balanseringsmaskin representerer konvensjonelt en ubalanse måleinnretning til en ubalanse plan.
Dette kjente og vanlig konstruksjon av drivakselens balanse maskin har vist seg i praksis, og gir tilfredsstillende resultater ved lave hastigheter. Drivaksler imidlertid ha en disposisjon mot en aksel-elastisk oppførsel, noe som resulterer i behovet for å balansere drivaksler ved relativt høye hastigheter i nærheten av den fremtidige normale turtall. Med drivakselen løpende ved høyere hastigheter, pidestallen øvre del, selv når de eksiteres utelukkende ved hjelp av tverrkrefter, ikke lenger utfører rene parallelle vibrasjoner, vibrasjonene som inneholder i stedet komponenter av slagbevegelser, jfr en posisjonsendring av bærebukken øvre del er vist på fig. 2 med stiplede linjer. Pidestallen reagerer ikke lenger tverrkrefter utelukkende, men også for bøyemoment. Signalet u 1 (t) av vibrasjonssensoren inneholder så som forårsakes av (rotasjons hyppige) tverrkrefter {høyre pil over (Q)} (t) og komponenter som forårsakes av (rotasjons hyppige) bøyemomenter {høyre pil over (M) } (t). Skille mellom disse to årsaker ikke er mulig når en enkelt vibrasjonsføler anvendes pr pidestall. Følgelig er fastsettelse av ubalanse ødelagt av momentene som virker på sokkelen øvre delen. Foreliggende oppfinnelse viser en måte hvor disse målefeil kan unngås ved bruk av en ytterligere sensor.
Ifølge den foreliggende oppfinnelse, er de øvre deler av begge sokler av en drivaksel balanseringsmaskin utstyrt med en første og en andre vibrasjonsføler. Fig. 2 viser sokkelen 13 av drivakselen balanseringsmaskin 10, hvis øvre del 17 omfatter i henhold til oppfinnelsen er to vibrasjonsfølere 26, 29. De to vibrasjonsfølere 26 og 29 i bærebukken 13 er adskilt fra hverandre ved en stor avstand, som et resultat av hvilken de leverer forskjellige signalene u 1,1 (t) U 1,2 (t) når parallelle og stampe vibrasjoner lagret. For de harmonisk analysert målesignalene av vibrasjonsfølere, som vanligvis benytter en balansering teknologi
Til magnetisering av en pidestall, de horisontale og vertikale komponenter
innføres i det koordinatsystem som er festet til rotoren.
For eksitasjon krefter og eksitasjon øyeblikk, så holder følgende lineær korrelasjon sant
hvor bare åtte frie parametre oppstå i 4 x 4 matrise kalibrering på grunn av symmetrier. Disse kan bestemmes empirisk ved å la trer i kraft i en referanse løp, for eksempel, en liten eksitering {høyre pil over (Q)} 0 ≈0, {høyre pil over (M)} 0 ≈0 og deretter en første og en annen eksitasjon av kjent størrelse, for eksempel {høyre pil i løpet av (Q)} i = Q Kal, {høyre pil over (M)} i ≈0, {høyre pil over (Q)} II ≈0, {høyre pil over ( M)} II = M Kal, med sensorsignalene blir analysert harmonisk og lagret som {høyre pil over (u)} 1 0, {høyre pil over (u)} 1 i, {høyre pil over (u)} 1 II , {høyre pil over (u)} 2 0, {høyre pil over (u)} 2 I, {høyre pil over (u)} 1 II.
Hensiktsmessig kan eksitering fremstilles ved å plassere test ubalanserte elementene på spindelen. Med denne tilnærmingen hver pidestall vurderes separat.
De åtte frie parametre a. . . h er oppnådd ved innarbeiding av ligningene ved å løse et lineært ligningssystem av skjemaet
Koeffisientene i matrisen A er avhengig av forskjellene i de harmonisk analysert målesignalene
({høyre pil over (u)} 1 I - {høyre pil over (u)} 1 0), ({høyre pil over (u)} 1 II - {høyre pil over (u)} 1 0), ({ høyre pil over (u)} 2 I - {høyre pil over (u)} 2 0), ({høyre pil over (u)} 2 II - {høyre pil over (u)} 2 0).
Såsnart kalibreringen matrise er kjent, er det mulig å separere den tverrgående kraft, og det øyeblikk eksitasjon på alle etterfølgende målinger:
og, henholdsvis,
De etterfølgende betraktninger da gjelde for hele balansering maskin med to sokler.
Tverrkraften eksitasjoner av den første og andre pidestall
kan så føres til den konvensjonelle ubalanse beregning. Selve ubalanse kalibreringen finner så sted ved å plassere kjente ubalanserte elementer i måleplanene til drivakselen. På denne måte er det mulig å eliminere målefeil forårsaket av virkningene av øyeblikkene nesten fullstendig ved hjelp av en andre sensor.
Det øyeblikk eksitasjoner i første og andre pidestall
ville normalt ignorert. Under omstendigheter, kan en test gjøres for å kontrollere hvorvidt en grenseverdi overskrides, fordi en produsent av drivakslene muligens ville søke å begrense, bortsett fra virkningen av ubalanse, også effekten av momenter på den flensede komponenter.
Måling problemer kan også oppstå hvis drivaksel har ingen aksiell kompensering (for eksempel, et glideelement eller en utskiftbar homokinetic ledd). Rotasjons hyppige aksiale krefter kan da innføre et interferenskomponent i målesignalet. I henhold til oppfinnelsen, ved påføring av et tredje vibrasjonsføler 30 til den øvre del 17 av sokkelen 13, er det mulig å detektere eksitasjon ved rotasjons hyppige aksiale krefter og betrakter det i beregningen av ubalanse. Denne tilnærmingen er helt analog med den som er beskrevet i det foregående. Først en referansedrevet utføres uten eksitasjon, deretter tre kalibrerings løper med tverrkraft eksitasjon, øyeblikk eksitasjon og aksialkraft eksitasjon. I denne fremgangsmåten, er genereringen av rotasjons hyppige aksialkrefter noe mer vanskelig, fordi det ikke kan oppnås ved plassering av test ubalanserte elementer. En mulighet kan inkludere bruk av en fase-sann kraft vibratoren, men dette ville innebære betydelige kostnader. Mer praksis orientert ville være, for eksempel, en drivaksel med lengdekompensering som er plassert i fastspenningsanordning med en definert aksial forskyvning. For referanse kjøre og de to første kalibrerings kjører lengden kompensasjon ville bli aktivert, deaktivere det imidlertid for siste kalibrering løp. Mens en påfølgende kvantifisering av de målte aksiale krefter ikke er mulig, kan de separeres ikke desto mindre og elimineres fra ubalansen målingen.
