Способ контроля дисбаланса ротора электродвигателя

Патент 1034127

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ДИСБАЛАНСА РОТОРА ЭЛBKTPOJCЭИГATBЛЯ, установлен ,ного на шарикоподшипниках, основанный на HenpeiaiiBH H 4 измерении частоты вращения ротора UI в процессе ее плавного увеличения, фиксации значения частоты вращения, при котором центробежная сила от дисбаланса ротора равна весу ротора, и на оценке величины дисбаланса из условия равенства этих сил, отличающий с. я тем, что, с целью упрощения способа и рас-, ширения области его применения, измеряют ток двигателя, вьщеляют из него составляющую с частотой вращения шариков . 2),.-c3cosoi t i% 2w 2D« где 2 - число шариков подшипника; Djj - диаметр подшипника по центрам тел качения; а.- дигметр шариков; ot - угол контакта; a фиксацию частоты вращения ротора производят в момент скачкооб разного уменьшения амплитуды составляющей тока с частотой .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3CS8 Н 02 К 15 26 G 01 R 3 34

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М ASTOPCH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

n0 AesrAM изОБРетений-и ОтнРытий (21) 3356594/24-07 . (22) .18 ° 11 ° 81 (46) 07 ° 08..83. Бюл, 9 29 . (72) В.Н.Потапов и A.A.cìåðäåâ (71) Рижский Красиоэнаменный инсти,тут инженеров гражданской .авиации им. Ленинского комсомола (53) 621. 313 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 390387, кл. О 01 R 31$34g 1971.

2. Намитсков К.К. и др. Эксцентриситет коллектора маыин постоянного тока при высоких способах вращения.

"Электротехника, 9 4, 1965, с. 44«

46 . (54) (57) СПО(."ОБ КОНТРОЛЯ ДИСБАЛАНСА

РОТОРА ЭЛЕКТРОДВИГАТБЛЯ, установлен,ного на ыарикоподыипниках основанный на непрерывном иэмерейии частоты вращения ротора аи в процессе ее плавного увеличения, фиксации значения

SUÄÄ1034127 А частоты вращения, .нри котором центробежная сила от дисбаланса ротора равна весу ротора, и на оценке величины диобаланса as условия равенства этих с ил, о т л и ч а ю щ и и с. я тем; что, с целью упрощения способа и рас-, ыирения области его применения, иэмеряют ток двигателя, выделяют Hs него составлякщую с частотой вращения шариков

Э -dcoscC гл, где 2 - число ыариков цодыинннка 30- диаметр подыипника по центрам тел качения . d.- диаметр ыарикову

oL - угол контакта; а Фиксацию искомой частоты вращения ротора производят в момент скачкооб-.

;разного уменьшения амплитуды составлякицей тока с частотой ы .

1034127

Изобретение относится к электрическим машинам, преимущественно авиационным, и может быть использовано при контроле дисбаланса собранных электродвигателей в процессе произаодства и эксплуатации. 5

Известны способы измерения дисбаланса, основанные на использовании даТчика неуравновешенности, преобра« аунзцего механические колебания ротоРа в электрический сигнал fl). 10

Наиболее близким к предлагаемому пе технической сущности является спо соб контроля дисбаланса ротора элект родвигателя, установленного на шарииоподшипниках, основ*нный на непрерывном изменении частоты вращения ротора и и процессе ее плавного увели- . чения, фиксации значения частоты вра ения, при котором центробежная сила Ът Дисбаланса равна весу ротора, и на оценке величины дисбаланса из условия равенства этих сил.

Способ заключается в следующем: постепенно увеличивая скорость враще. ния электрической машины, наблюдают возникновение эксцентриситета, например из-за смещения оси вращения за счет .радиального зазора в подшипниках, смещение измеряется с помощью датчика, закрепленного вблизи поверх. ности ротора, при равенстве центробежной силы и веса ротора происходит выбор радиального зазора в подшипниках, что фиксируется датчиком; это позволяет определять дисбаланс ротора машины (21. 35

Недостатком известного способа является необходимость установки на электрическую машину датчика для фиксации момента выбора зазора в подшипниках вращающегося ротора, когда нас- 40 тупает равенство центробежной силы от дисбаланса и веса ротора, усложняет реализацию способа.

Цель изобретения - упрощение и

"расширение области применения. 45

Поставленная цель достигается согласно способу контроля дисбаланса ро. тора электродвигателя, установленного на шарикоподшипниках, основанному на непрерывном измерении частоты вра- 50 щения ротора tu в процессе ее плавного увеличения, Фиксации значения частоты вращения, при котором центробеж-. ная сила от дисбаланса ротора равна весу ротора, и на оценке величины дисбаланса из условия равенства этих сил, измеряют ток двигателя, выделяют из него составляющую с частотой вращения шариков

60 и ш= 2ш

О где 2 вЂ” число шариков подшипника;

D » диаметр подшипника по центрам тел качения 65 и вЂ” диаметр шариков;

oL вЂ” угол контакта, а Фиксацию искомой частоты вращения ротора производят в момент скачкообразного уменьшения амплитуды составляющей тока с частотой со„„

На фиг. 1 приведено схематичное изображение зазора в подшипнике электрической машины горизонтального исполнения на фиг. 2 вЂ” структурная схема устройства для реализации способа.

При вращении ротора электрической машины с угловой частотой М под действием силы R являющейся результирующей сил веса ротора P и центробежной Р, от его неуравновешенности происходит движение ротора по траектории, зависящей от соотношения между этими силами. Центробежная сила F создаваемая неуравновешенной массой

m расположенной на расстоянии r от оси вращения, определяется по фсрмуле F= rYlr tate 2-, При частоте вращения ротора, когда центробежная сила F меньше силы алвеса ротора Р, ротор совершает кача-. тельное движение, перекатываясь по нижним шарикам подшипников . Амплитуда колебательного движения ротора зависит от зазоров в подшипнике,а часто та равна частоте прокатйвания ротора по шарикам и,„.

Колебания ротора модулируют магнитный поток в электрической машине, что приводит к наведению ЭДС данной частоты, а следовательно, обуславливает присутствие в спектре пульсаций тока электродвигателя составляющей, соответствующей частоты.

В случае, когда центробежная сила становится больше силы веса ротора, ротор совершает обкатывание всех шариков в подшипнике. Теперь частота колебаний ротора, обусловленная его прокатыванием по шарикам, определяется по формуле

)) + icos о

ZD о

Таким образом, при плавном увеличении частоты вращения электродвигателя в момент равенства центробежной силы и силы веса ротора происходит смена режимов движения ротора в подшипнике, а в связи с этим в спектре пульсаций тока электродвигателя вместо одной составляющей м появляется другая и„ „, что можно определить по резкому уменьшению амплитуды спектральной составляющей с шариковой час тотой см (частотой прокатывания по шарикам в режиме качания ротора) .

Это дает возможность косвенным путем контролировать дисбаланс ротора электродвигателя без использования специального датчика, что упрощает процесс контроля и расширяет область примене.1034127

4Ь Р

Тираж 687 Подпйсное

ВНИИПИ Заказ 5639/56

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектяая, 4 ния, поскольку для некоторых машин, главным образом авиационных, невозможно установ ить этот датчик . Из условия равенства вышеупомянутых сил

;величина дисбаланса определяется по формуле S

>3& t = .

И где юр - частота вращения ротора, при которой наступает равен- щ ство сил. центробежной и веса .ротора. .Устройство для реализации способа содержит датчик 1 пульсаций, режектор ный фильтр 2, два избирательных автоматически перестраиваемых фильтра 3 и 4, частотомер 5 и регистратор -6.

Датчиком 1 пульсаций является сам электродвигатель, а точнее его обмотка, например якорная. Режекторный фильтр 2 пр разначен ндля подавления 20 основной: гармоники питающего напряжения.двигателей переменного тока, а для электродвигателей постоянного то. ка .он не нужен. Избирательные автоматически перестраиваемые фильтры 3 и 25

4 служат для выцеления из спектра пульсаций тока электродвигателя соответственно составлякицих с частотой .кратной частоте вращения., ротора иг и 1о с частотой шЕК, где -К о - Ав.0 томатическая перестройка фильтров может быть осуществлена с помощью, например фазовой автоподстройкой частоты.

Частотомер 5 служит для измерения час-35 тоты обратной составляющей и выдачн . информации на регистратор 6,который .одновременно регистрирует информацию о частоте спектральной составляющей кратной частоте. вращения ротора и 40 об амплитуде составляющей с частотой вращения шариков.Это дает возможнбсть определить частоту вращения ротора s

-момент резкого уменьшения амплитуды составляющей с шариковой частотой, .45 т.е. в момент равенства сил центробежной и веса ротора.

Способ осуществляют следующим об разом.

Непрерывно выделяют-из спектра пулвсаций тока электродвигателя составляющую, кратную частоте .вращения ротора ю и составляющую с частотой вращения шариков си в процессе плавного увеличения частоты вращения электродвигателя, измеряют частоту составляющей, кратной частоте вращения ротора, одновременно регистрируют информацию о частоте спектральной состав)зияющей, кратной частоте вращения ротора и об амплитуде составляющей с частотой вращения шариков„ фиксируют значение. частоты спектральной составляющей, кратной частоте вращения ротора, в момент резкого уменьше. ния амплитуды спектральной составляю щей с частотой вращения шариков, определяют величину дисбаланса по фор.муле. .Таким образом, предлагаемое техни. ческое решение позволяет контролировать дисбаланс электродвигателя без применения специального датчика. Для реализации достаточно подключиться лишь к электрической цепи машины. Это позволяет контролировать дисбаланс электродвигателя без разборки . и препарирования, а при необходимос-, ти и не .снимая с места установки, например с рорта самолета для авиациойных электродвигателей. В связи с этим предлагаемый способ дает возможность упростить процесс контроля дисбалан

ca,ñèèçHòü òðóäîçàòðàòû на его выполнение,отсутствие датчика позволяет контролировать дисбаланс электродвигателей,на которые невозможно устано- вить специальный датчик ввиду особеМностей их конструкции или отсутствияа возможности разборки по ТУ в услови-, ях эксплуатации "(например, для авиационных микродвигателей) .