Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Wyważarka stołowa do wirników

DHQ 16 Paź 2013 13:16 26331 16
  • Wyważarka stołowa do wirników

    Chciałbym zaprezentować wykonaną stołową wyważarkę. Przeznaczona jest do zastosowania w warsztacie zajmującym się głównie przezwajaniem wirników małych silników od elektronarzędzi i sprzętu AGD.
    Część mechaniczna to typowy układ watometrycznej wyważarki podkrytycznej (czyli na tzw. "sztywnych podporach"), z czujnikami "piezo" mierzącymi siły działające na podpory (wywołane drganiami obracającego się niewyważonego wirnika). Powstające w tych czujnikach napięcia stanowią miarę wielkości i kąta niewyważania. Laserowy czujnik służy do śledzenia refleksyjnego znacznika naniesionego na powierzchnię wirnika. Napęd pasowy obwodowy badanego wirnika zapewnia niewielki silnik o regulowanej prędkości obrotowej.
    Całość części elektronicznej umieszczono w obudowie komputera PC. W obudowie mieści się oprócz samego PC układ elektroniczny wyważarki oraz układ zasilania i regulacji prędkości obrotowej silnika napędzającego.

    Układ elektroniczny będący sercem urządzenia zawiera:
    - wzmacniacze wstępne sygnałów z czujników piezo (o przełączanym wzmocnieniu),
    - układy mnożące,
    - układ mikroprocesorowego generatora kwadraturowego generującego sygnały odniesienia sinus i cosinus, współbieżne z obrotami badanego wirnika (częstotliwość i faza synchronizowana za pomocą impulsów z czujnika laserowego śledzącego znacznik na obracającym się wirniku),
    - układ filtrów,
    - przetworniki A/D.
    Płyta PC komunikuje się z płytką układu elektronicznego poprzez port LPT i zapewnia:
    - przełączanie wzmocnienia wzmacniaczy wstępnych,
    - przełączenie mierzonych kanałów,
    - sterowanie przetwornikami A/D,
    - wykonywanie obliczeń,
    - prezentowanie wyników na ekranie wektorowe, w postaci wykresów biegunowych pokazujących położenie i wielkość niewyważenia w 2-ch płaszczyznach.

    Zastosowana w tym urządzeniu tzw. "watometryczna zasada pomiaru" zapewnia najwyższą selektywność pomiaru, odporność na drgania zakłócające (pochodzące od napędu, tarcia czopów o podpory, itp.), przy stosunkowej prostocie metody. Metoda ta zapewnia czułość pomiaru wymaganą przy pomiarach niewyważenia wirników wysokoobrotowych.

    Wyważarka stołowa do wirników Wyważarka stołowa do wirników Wyważarka stołowa do wirników Wyważarka stołowa do wirników


    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
  • #2 16 Paź 2013 16:27
    xHaKeReK
    Poziom 20  

    Brawo dla autora! Jeszcze pare lat temu zastanawialem sie jak mozna by bylo taka wywazarke zbudowac. Mimo ze mam juz dosc wiedzy z uC by zbudowac sama wywazarke to programu jeszcze bym nie umial napisac. Nie ma w oryginalach przypadkiem oslony na element wywazany? Troszke strach stac przy wiekszym wirniku. W warsztacie moga zaistniec rozne nieprzewidziane okolicznosci.
    Orientujesz sie moze czy takie cos by wystarczylo do wywazenia wirnika turbosprezarki przy skladaniu mikroturbiny? Ja jestem elektrykiem i z mechaniki poza praktyka jestem raczej noga. Czy wywazany przedmiot trzeba rozpedzac do szybkosci pracy czy wystarczy 1 czy 2k obr*min^-1?
    Powodzenia w serwisie!

  • #3 16 Paź 2013 17:49
    arturavs
    Poziom 39  

    Bardzo przydatne urządzenie. Widać że sporo pracy włożyłeś w wykonanie . Mógłbyś , jeśli to nie tajemnica , podać jakieś szczegóły odnośnie budowy. Jakie są maksymalne obroty?
    Czy nie wystąpi przypadek , że rozpędzony wirnik "wyskoczy"?

  • #4 16 Paź 2013 19:05
    ADI-mistrzu
    Poziom 30  

    xHaKeReK odpowiedź na Twoje pytanie wynika z pędu i wzoru.
    Im wyższa prędkość tym mniejsza masa ma coraz większe znaczenie, prosty iloczyn.

  • #5 17 Paź 2013 13:21
    DHQ
    Poziom 12  

    Nie ma obaw że wirnik wyskoczy. Przy wyważaniu wystarczające są niewielkie prędkości obrotowe, do 3000 obr.min. Badany wirnik jest dociskany do pryzm paskiem napędowym. Przy dużych wartościach niewyważenia można ustawić mniejsze obroty aby uniknąć ewentualnych drgań wirnika wywołanych dużymi siłami odśrodkowymi. Regulacja obrotów pozwala ominąć przypadkowe pasożytnicze rezonanse mechaniczne jakie mogą się pojawić w układzie wirnik-podpory.
    Podpory z pryzmami należy ustawić odpowiednio do wymiarów badanego wirnika. Odległość w poziomie między pryzmami ustawiana w zakresie 50 -400mm. Oś wirnika podczas wyważania powinna być pozioma, a jako że średnice czopów wirników które opierają się o pryzmy często mają różne średnice, zastosowałem możliwość regulacji wysokości podpór. Także położenie czujnika laserowego jest regulowane tak, aby plamka lasera trafiała na znacznik na wysokości osi wirnika.
    Można wyważać wirniki wraz z ich łożyskami. Można wyważać inne elementy obrotowe (np. wirniki sprężarek).

  • #6 17 Paź 2013 21:20
    kmr
    Poziom 16  

    xHaKeReK napisał:
    ... Czy wywazany przedmiot trzeba rozpedzac do szybkosci pracy czy wystarczy 1 czy 2k obr*min^-1? ...


    W serwisie turbosprężarek tego typu wyważarka stosowana jest do montażu wstępnego. Do wyważania dokładnego obroty są ok 10-12 k (napęd strumieniem powietrza). Lepiej jest chyba finalne wyważenie zlecić.

  • #7 20 Paź 2013 12:47
    rychow1
    Poziom 9  

    Dobry i ciekawy pomysł .Kilka lat temu dużo miałem do czynienia z wyważaniem i wtedy stwierdziłem ,że napęd paskowy pogarsza dokładność wyważenia wraz z malejącą masą
    elementu.Przy małych masach podpory powinny być łożyskowane a napęd przez kardan z możliwością jego centrowania.

  • #8 21 Paź 2013 08:43
    its_me
    Poziom 10  

    Do wyważania turbin w turbosprężarkach zakres obrotów sięga 140000-210000 obr/min. W ciężarowych 1500-3000. W osobówkach powyżej 100000 pojawia się małe niewyważenie, którego przy niskich obrotach nie wyłapie.

  • #9 22 Paź 2013 13:49
    Nouvion
    Poziom 10  

    Świetny pomysł na wykorzystanie obudowy starego PC. Możesz pokazać w środku jak zamocowałeś elementy?

  • #10 22 Paź 2013 20:07
    DHQ
    Poziom 12  

    Nouvion napisał:
    Świetny pomysł na wykorzystanie obudowy starego PC. Możesz pokazać w środku jak zamocowałeś elementy?


    Nie mam akurat zdjęć środka, ale to żadna filozofia. Po prostu wewnątrz zostawiłem płytę PC i zasilacz, wyrzuciłem FD, HD, jako HD zastosowałem Compact Flash. Wewnątrz pustej wnęki po "szufladach" umieściłem płytę elektroniki, płytę regulatora obrotów silnika; z przodu wnęki umieściłem "panel operatorski" (to niebieskie na zdjęciu). Zasilanie dodatkowej elektroniki - z zasilacza PC. Płytka elektroniki "gada" z płytą PC przez port LPT. Wszystko chodzi pod DOS-em, oprogramowanie PC w Pascalu. To wszystko.

  • #11 30 Paź 2013 08:36
    znamcie
    Poziom 11  

    A skąd wziąłeś piezoelektryki? i jak są one zamocowane żeby badać powstające siły?
    Masz ich kilka na podporę aby badać 3 składowe sił?

    K

  • #12 03 Lis 2013 15:26
    DHQ
    Poziom 12  

    Trochę teorii>
    Jest to wyważarka podkrytyczna; podkrytyczna dlatego że częstotliwość drgań wywoływanych obracającym się wyważanym wirnikiem (u mnie: kilkadziesiąt Hz) leży poniżej częstotliwości rezonansowej układu „sztywne podpory + leżący na nich wirnik” (u mnie: kilkaset Hz). Podpory powinny być możliwie sztywne, aby w przybliżeniu można je uznać za nieruchome. Wówczas badany wirnik zmuszany jest do obracania się wokół swej konstrukcyjnej osi, co skutkuje znoszeniem się sił od tej części masy wirnika która jest wyważona względem osi obrotu, natomiast na reakcje w podporach mają wpływ tylko niewyważone składniki masy wirnika. Konstrukcja podpór jest tak dobrana, aby mimo zachowania możliwie dużej sztywności ulegały mikrougięciom pod wpływem sił niewyważenia, co pozwala na pomiar amplitudy tych sił za pomocą czujnika piezoelektrycznego.
    W moim rozwiązaniu zastosowałem po jednym czujniku na każą z podpór; są to popularne tanie „blaszki piezo” przyklejone z boku elementu sprężystego każdej podpory. Na każdym z takich czujników występuje napięcie zmienne o częstotliwości równej prędkości obrotowej badanego wirnika i amplitudzie proporcjonalnej do siły działającej na podporę a wywołanej przez niewyważenie. Napięcie to teoretycznie ma kształt sinusoidy, a praktycznie to sinusoida z naniesionymi zakłóceniami (wywołanymi drganiami urządzenia, napędu, tarcia czopów wirnika na pryzmy) które należy odfiltrować. Najlepszą filtrację zakłóceń a przy tym detekcję napięcia zapewnia tzw. metoda watometryczna. Polega ona na tym że sygnał z każdego czujnika jest podawany jednocześnie na 2 układy mnożące, przy czym w jednym jest on mnożony przez sygnał odniesienia sinus, a w drugim cosinus. Te sygnały odniesienia są generowane w specjalnym generatorze którego częstotliwość jest synchronizowana prędkością obrotową wirnika, zaś faza przebiegów sinus i cosinus synchronizowana z położeniem znacznika umieszczonego na powierzchni wirnika (a śledzonego czujnikiem laserowym).
    Produktem tego mnożenia są składowe pionowa i pozioma sił wywołanych niewyważeniem. Z tych składowych komputer wylicza wektor niewyważenia oraz kąt tego wektora względem położenia znacznika.

  • #13 04 Lis 2013 20:05
    zelkolektor
    Poziom 11  

    Witam , czy czujnik jest poddawany odkształceniom czy tylko drganiom
    czy mozna zdjecie jak jest zamocowany.

  • #14 10 Lis 2013 02:32
    2325823
    Użytkownik usunął konto  
  • #15 10 Lis 2013 09:18
    michaelin
    Poziom 12  

    Nomenklatura (nazewnictwo) powinno być następujące choć nie tak ścisłe

    Wyważanie obejmuje zakres od 0 do 20000 obr/min
    Doważanie obejmuje zakres od 20000 do 250000 obr/min

    Dodam że sam proces doważania powinien być realizowany w warunkach możliwie zbliżonych do roboczych.

    Bez doważania nie można mówić o wyważeniu silników wysoko obrotowych, a użycie bez doważenia może grozić kalectwem!

    Jak dla mnie ten projekt nie jest wart nawet uwagi, bez dostępu do źródeł sprzętu i oprogramowania.

    Takie reklamy jak ta wyważarka powinno się inaczej traktować a nie wstawiać na front elektrody!

  • #16 10 Lis 2013 16:58
    DHQ
    Poziom 12  

    zelkolektor napisał:
    Witam , czy czujnik jest poddawany odkształceniom czy tylko drganiom
    czy mozna zdjecie jak jest zamocowany.


    W tym rozwiązaniu muszą być spełnione 2 sprzeczne warunki: z jednej strony podpory muszą być maksymalnie sztywne , a z drugiej – powinny na tyle ulegać mikro-ugięciom, aby mierząc to ugięcie można pośrednio zmierzyć siłę działającą na tą podporę. Na załączonym obrazku widać konstrukcję podpory: z prawej strony – pasek mosiężny (grub. 0,5mm), z lewej – pasek z laminatu pcb na który nalutowano czujnik. Pod wpływem działających sił oba paski ulegają mikro-ugięciom, a wraz z nimi wygina się blaszka czujnika piezo. Czujnik piezo generuje ładunek elektryczny którego amplituda zależy od wielkości ugięcia (a także szybkości wyginania), zaś znak ładunku – od kierunku ugięcia.
    Wyważarka stołowa do wirników

  • #17 05 Wrz 2014 09:57
    DHQ
    Poziom 12  

    Popełniłem nową konstrukcję. Machanika nieco inna. Elektronika bardziej kompaktowa.
    Wyważarka stołowa do wirników Wyważarka stołowa do wirników Wyważarka stołowa do wirników