1. Una máquina equilibradora de árbol de accionamiento para el equilibrado dinámico de ejes de accionamiento, que comprende al menos dos pedestales dispuestos sobre un lecho de máquina, comprendiendo cada pedestal una parte superior montada sobre muelles y recibiendo un husillo que es giratorio alrededor de un eje e incluye un soporte para Un extremo de un eje de accionamiento a equilibrar y un primer sensor de vibración que detecta vibraciones de la parte superior que resultan de un desequilibrio del árbol de accionamiento así como otras fuerzas implicadas en al menos un primer grado de libertad de movimiento normal al eje del husillo , En el que la parte superior de al menos un pedestal monta un segundo sensor de vibración que detecta las vibraciones de la parte superior en al menos un segundo grado de libertad de movimiento y en el que las señales de vibración del primer y el segundo sensor de vibración son alimentadas a Un circuito de evaluación que analiza las señales de vibración y las enlaza de tal manera que las excitaciones de vibración de paso de la parte superior no entran en el valor de desequilibrio de la unidad s Calculado en la evaluación.
2. La máquina equilibradora de acuerdo con la reivindicación 1, en la que un tercer sensor de vibración está dispuesto sobre la parte superior de al menos un pedestal para detectar vibraciones de la parte superior en la dirección del eje del husillo y porque el circuito de evaluación está configurado Para determinar a partir de las señales de vibración del tercer sensor de vibración una excitación de fuerza axial y para eliminar en la evaluación de una medición de desequilibrio la componente de la excitación de fuerza axial de las señales de vibración para calcular el nivel de desequilibrio.
3. Un método para el equilibrado dinámico de ejes de accionamiento utilizando una máquina equilibradora de acuerdo con la reivindicación 1, en el que una etapa de calibración precede a una medición de desequilibrio de ejes de accionamiento, en la que se realizan recorridos de referencia separados sobre cada uno de los dos pedestales de la equilibradora, Realizar una primera carrera de referencia con excitación de fuerza y momento transversal cero o baja, una segunda carrera de referencia con una excitación de fuerza transversal de magnitud conocida y una tercera carrera de referencia con una excitación momentánea de magnitud conocida, analizar armónicamente las señales de vibración detectadas de la referencia Se almacenan como parámetros y se utilizan para el cálculo de una matriz de calibración y se evalúan las señales de vibración en la medición de desequilibrio subsiguiente de un árbol de transmisión utilizando la matriz de calibración calculada, de tal manera que las excitaciones de vibración de paso no entran en el desequilibrio de la Calculado en la evaluación.
4. Un método de acuerdo con la reivindicación 3, en el que en el paso de calibración se realiza otra carrera de referencia con una excitación de fuerza axial y las vibraciones de una parte superior de al menos un pedestal en la dirección del eje del husillo son detectadas por un sensor de vibración , Se analiza armónicamente, se almacena como factor de calibración y, en la medición de desequilibrio posterior de un árbol de accionamiento, se separan de las señales de vibración para calcular el valor de desequilibrio. 
Descripción:
REFERENCIA CRUZADA A LAS APLICACIONES RELACIONADAS
Los solicitantes reclaman prioridad bajo 35 USC §119 de la solicitud alemana No. 10 2013 101 375.9 presentada el 12 de febrero de 2013.
CAMPO DE LA INVENCIÓN
Esta invención se refiere a una máquina equilibradora de árbol de accionamiento para el equilibrado dinámico de árboles de accionamiento, que comprende al menos dos pedestales dispuestos sobre un lecho de máquina, comprendiendo cada pedestal una parte superior montada en resorte montando un husillo que gira alrededor de un eje e incluye un soporte Para equilibrar un extremo de un árbol de accionamiento y un primer sensor de vibración que detecta vibraciones de la parte superior resultantes de un desequilibrio del árbol de accionamiento, así como otras fuerzas implicadas en al menos un primer grado de libertad de movimiento normal al husillo eje. La presente invención se refiere además a un método para el equilibrado dinámico de ejes de accionamiento.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Las máquinas de equilibrado de ejes motrices son conocidas, entre otras cosas, por la DE 28 02 367 B2 y la Patente de EE.UU. Nº 6.694.812 B2. En las máquinas de equilibrado de ejes de accionamiento, los ejes de accionamiento a equilibrar son recibidos en cada extremo por un husillo giratorio de un pedestal. El husillo se lleva en una carcasa de cojinete apoyada en el pedestal por medio de muelles. Los muelles, que son generalmente resortes de láminas, están dispuestos de manera que la parte superior vibre como resultado de un desplazamiento paralelo de su eje de husillo y que responde solamente a fuerzas transversales producidas por un desequilibrio del árbol de transmisión y transmitidas a la parte superior A través de las articulaciones y del husillo. Teniendo en cuenta que las articulaciones del árbol de transmisión no transmiten momentos de flexión, los pedestales de las máquinas de equilibrado del eje de accionamiento están configurados como dispositivos de medición de desequilibrio para un solo plano, estando dispuesto un sensor de vibración en cada pedestal para detectar las vibraciones de la parte superior del pedestal El grado de libertad de movimiento normal al eje del husillo. Esta configuración se ha demostrado desde entonces en la práctica.
En una máquina de equilibrado de cigüeñal conocida por el documento DE 15 73 670 B2, el soporte de cojinete de un pedestal está soportado por dos transductores de fuerza de detección de vibraciones que tienen diferentes direcciones de medición situadas en el plano de cojinete. Las señales de los dos transductores de fuerza se dividen mediante circuitos de evaluación según sus componentes de vibración cartesiana, a partir de los cuales se representan los componentes circular y polar o anti-circular.
El documento JP 57 165 731 A describe un sistema de corrección de desequilibrios en el que el rotor está soportado en dos cojinetes por medio de pasadores de cojinete. Cada cojinete incluye un primer sensor de vibración para detectar las vibraciones del pasador de cojinete y, separado de éste, un segundo sensor de vibración que mide en la misma dirección que el primero y que detecta vibraciones de partes de acoplamiento dispuestas en el extremo del pasador de cojinete.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN
Con la necesidad de medir ejes de accionamiento a velocidades relativamente altas en la proximidad de su velocidad de marcha normal, aumentó, sin embargo ha mostrado que a velocidades más altas las demandas de precisión de la medición de desequilibrio ya no pueden satisfacerse satisfactoriamente. Por lo tanto, un objeto de la presente invención es proporcionar una máquina equilibradora de eje de accionamiento del tipo mencionado inicialmente que permite mediciones precisas también a velocidades de equilibrado más altas próximas a la velocidad normal de marcha del árbol de accionamiento. Es otro objeto de la presente invención proporcionar un método mejorado del tipo mencionado inicialmente.
Con respecto a la máquina equilibradora del eje de accionamiento, el objeto al que se hace referencia se consigue mediante las características enumeradas en la reivindicación 1 . Una realización ventajosa de la máquina equilibradora se expone en la reivindicación 2 . Con respecto al método, el objeto al que se hace referencia se lleva a cabo mediante las características del método expuestas en la reivindicación 3 , y se lleva a cabo un desarrollo adicional de este método con las características enumeradas en la reivindicación 4 .
En la máquina equilibradora de árbol de accionamiento de la invención, la parte superior de al menos un pedestal monta un segundo sensor de vibración que detecta las vibraciones de la parte superior en al menos un segundo grado de libertad de movimiento, con las señales de vibración de la primera y Siendo el segundo sensor de vibración alimentado a un circuito de evaluación que analiza las señales de vibración y las enlaza de tal manera que las excitaciones de vibración de paso de la parte superior no entran en el valor de desequilibrio del eje de accionamiento calculado en la evaluación.
La presente invención reside en la realización de que la parte superior del pedestal, en presencia de velocidades de equilibrado relativamente altas ya pesar de la excitación exclusiva por fuerzas transversales provocadas por desequilibrio y guía de soporte de resorte normal al eje de rotación, ejecuta vibraciones en las que el husillo El eje no se mueve más que puramente paralelo, conteniendo el movimiento componentes adicionales de un paso alrededor de un eje que se extiende en una dirección transversal al eje del husillo y transversal a la dirección de guía del soporte del muelle. La rigidez dinámica de los resortes que soportan la parte superior, cuya rigidez contrarresta los movimientos de paso, disminuye a altas velocidades y, con la velocidad creciente, puede producir una resonancia de tono en la que las partes superiores del pedestal ya no responden exclusivamente a las fuerzas radiales, Son altamente sensibles a la excitación momentánea. Debido a la configuración de la máquina equilibradora de la invención, es por medio del segundo sensor de vibración que las vibraciones de la parte superior se detectan en el segundo grado de libertad de movimiento que realiza movimientos de paso y se separan de la desequilibrada inducida Componentes de vibración en el cálculo de evaluación. De esta manera, se evitan las precisiones de medición reducidas causadas por velocidades de equilibrado más altas.
De acuerdo con otra propuesta de la invención, se puede disponer un tercer sensor de vibración en la parte superior de un pedestal para detectar vibraciones de la parte superior en la dirección del eje del husillo, estando configurado el circuito de evaluación para determinar a partir de la vibración Señales del tercer sensor de vibración una excitación de fuerza axial y para eliminar en la evaluación de una medición de desequilibrio la componente de la excitación de fuerza axial de las señales de vibración para calcular el nivel de desequilibrio.
Esta realización de la máquina de equilibrado tiene la ventaja de que las fuerzas axiales con rotación frecuente que pueden causar una componente de interferencia en las señales de vibración detectadas por los sensores de vibración son incapaces de afectar negativamente a la precisión de la medición del desequilibrio. En la medición de desequilibrio de ejes de accionamiento pueden producirse fuerzas axiales de rotación frecuentes cuando éstas no tienen compensación axial en forma de un miembro deslizante o una unión homocinética axialmente desplazable.
El método de la invención incluye una etapa de calibración que precede a una medición de desequilibrio de ejes de accionamiento, en la que se realizan recorridos de referencia separados sobre cada uno de los dos pedestales de la equilibradora, que comprende realizar un primer recorrido de referencia con fuerza transversal y excitación momentánea , Un segundo recorrido de referencia con una excitación de fuerza transversal de magnitud conocida, y un tercer recorrido de referencia con una excitación momentánea de magnitud conocida, analizando armónicamente las señales de vibración detectadas de las pistas de referencia, almacenándolas como parámetros y usándolas para el cálculo de una calibración Matriz y evaluar las señales de vibración en la medición de desequilibrio posterior de un eje de accionamiento utilizando la matriz de calibración calculada, de tal manera que las excitaciones de vibración de paso no entren en el valor de desequilibrio del eje de accionamiento calculado en la evaluación.
En una realización adicional del método, se puede prever en la etapa de calibración para otra carrera de referencia con una excitación de fuerza axial para detectar vibraciones de la parte superior del pedestal en la dirección del eje del husillo por medio de un sensor de vibración , Analizarlos armónicamente, almacenarlos como factor de calibración y, en la posterior medición de desequilibrio de un eje de accionamiento, separarlos de las señales de vibración para calcular el valor de desequilibrio.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La presente invención se explicará con más detalle a continuación con referencia a realizaciones ilustradas en los dibujos adjuntos, en los que:
HIGO. 1 es una representación esquemática de una máquina equilibradora de eje de accionamiento de la técnica anterior; y
HIGO. 2 es una representación esquemática de un pedestal de la máquina equilibradora de eje de accionamiento de la invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LOS DIBUJOS
HIGO. La figura 1 muestra la construcción básica de una máquina de equilibrado conocida 10 destinada al equilibrado de ejes de accionamiento. La máquina de equilibrado 10 incluye un lecho de máquina 12 sobre el cual están dispuestos dos pedestales 13 , 14 opuestos uno al otro. Los pedestales tienen una base respectiva 15 , 16 que está montada para desplazamiento longitudinal en una guía lineal que se extiende en la dirección longitudinal del lecho de máquina 12 y es móvil para adaptar la distancia entre los pedestales 13 , 14 a la longitud del eje de accionamiento a ser recibido. Las bases 15 , 16 llevan una parte superior 17 , 18 , respectivamente, soportadas sobre ellas por medio de muelles 19 , 20 . Cada parte superior 17 , 18 aloja un husillo respectivo 21 , 22 montado para girar en alojamientos de cojinete. Los husillos 21 , 22 de las dos partes superiores 17 , 18 están dispuestos coaxialmente y tienen en sus extremos enfrentados unos dispositivos de sujeción 23 , 24 para situar con precisión un extremo de fijación, por ejemplo, la brida extrema de un eje de accionamiento W. Al menos Una parte superior, en el dibujo, la parte superior 18 , incluye un motor de accionamiento 25 adaptado para ajustar el husillo 22 y por lo tanto el eje de accionamiento montado W en movimiento giratorio. El otro eje 21 puede girar libremente junto con el extremo montado del árbol de accionamiento W, pero puede estar igualmente provisto de un motor de accionamiento. Cada parte superior 17 , 18 incluye además un respectivo sensor de vibración 26 , 27 que detecta vibraciones de la parte superior respectiva 17 , 18 en una dirección, en esta realización la dirección vertical, y las transmite en forma de señales eléctricas a una señal electrónica de evaluación Y el dispositivo informático. Para medir el movimiento de rotación de los husillos 21 , 22 , se proporciona también un sensor eléctrico de ángulo de rotación 28 que está igualmente conectado al dispositivo de evaluación y de cálculo.
Durante un recorrido de medición, el árbol de accionamiento W es accionado a una velocidad Ω, con los desequilibrios del eje de accionamiento W que excitan las vibraciones de las partes superiores 17 , 18 de los pedestales 13 , 14 . Se detectan las vibraciones y su velocidad, y sus fases y magnitudes permiten determinar el desequilibrio del árbol de accionamiento 10 en dos planos de medida. Los planos de medición de un árbol de accionamiento son los planos normales al eje de rotación y que pasan a través del centro de las uniones, porque las fuerzas inducidas por desequilibrio U se transmiten allí como fuerzas transversales Q a las bridas del árbol de accionamiento montadas en los husillos. Los desequilibrios de las bridas y de las piezas de acoplamiento del eje motriz también se detectan en los planos de medición. Los resortes 19 , 20 de los pedestales 13 , 14 de las máquinas de equilibrado de los ejes de accionamiento están configurados y dispuestos de forma convencional de tal modo que las partes superiores 15 , 16 de los pedestales 13 , 14 oscilan como resultado de la excitación por estas fuerzas transversales, Ejes de los husillos 21 , 22 para ejecutar movimientos paralelos, manteniendo así su dirección normal a los planos de medición. El resultado así conseguido es que los pedestales 13 , 14 responden exclusivamente a las fuerzas transversales provocadas por el desequilibrio del árbol de accionamiento y transmitidas por las juntas. Por consiguiente, cada pedestal de una máquina equilibradora de eje de accionamiento representa convencionalmente un dispositivo de medición de desequilibrio para un plano de desequilibrio.
Esta configuración conocida y convencional de máquinas equilibradoras de ejes motrices ha sido probada en la práctica y produce resultados satisfactorios a bajas velocidades. Sin embargo, los ejes motrices tienen una disposición hacia un comportamiento elástico del eje, lo que resulta en la necesidad de equilibrar los ejes de accionamiento a velocidades relativamente altas en la proximidad de la velocidad de funcionamiento normal futura. Con el árbol de accionamiento funcionando a velocidades más altas, la parte superior del pedestal, aún cuando excitada exclusivamente por fuerzas transversales, ya no ejecuta vibraciones paralelas puras, sus vibraciones contienen en su lugar componentes de movimientos de cabeceo, cf. El cambio de posición de la parte superior del pedestal indicado en la FIG. 2 en líneas discontinuas. El pedestal ya no responde exclusivamente a las fuerzas transversales, sino también a los momentos de flexión. La señal u 1 (t) del sensor de vibración contiene entonces componentes causados por fuerzas transversales (rotacionalmente frecuentes) (t) y componentes causados por momentos de flexión (rotacionalmente frecuentes) } (T). La separación entre estas dos causas no es posible cuando se utiliza un solo sensor de vibración por pedestal. En consecuencia, la determinación del desequilibrio se corrompe por momentos que actúan sobre la parte superior del pedestal. La presente invención muestra una manera de evitar estos errores de medición mediante el uso de un sensor adicional.
Según la presente invención, las partes superiores de ambos pedestales de una máquina equilibradora de eje de accionamiento están equipadas con un primer y un segundo sensor de vibración. HIGO. La figura 2 muestra el pedestal 13 de la máquina equilibradora de eje de accionamiento 10 cuya parte superior 17 incluye según la invención dos sensores de vibración 26 , Los dos sensores de vibración 26 , 29 del pedestal 13 están espaciados entre sí por una amplia distancia, como resultado de lo cual suministran diferentes señales u 1,1 (t) u 1,2 (t) cuando se producen vibraciones paralelas y de cabeceo Superpuesto Para las señales de medición armonizadas de los sensores de vibración, la tecnología de equilibrado utiliza
Para la excitación de un pedestal, los componentes horizontal y vertical
Se introducen en el sistema de coordenadas fijado al rotor.
Para las fuerzas de excitación y los momentos de excitación, la siguiente correlación lineal es entonces verdadera
Donde sólo ocurren ocho parámetros libres en la matriz de calibración 4 × 4 debido a simetrías. Éstas pueden determinarse empíricamente dejando que surta efecto en una serie de referencia, por ejemplo, una pequeña excitación { 0 } { 0 } { 0 } y después una primera y una segunda Excitación de magnitud conocida, por ejemplo, I = QKal, I = 0, flecha hacia la derecha (Q) M)} II = M Kal , con las señales de los sensores siendo analizadas armónicamente y guardadas como { 1 }, { 1 } , { 2 }, { 2 } (derecha) encima de (u)} 1 II .
Adecuadamente, la excitación puede producirse colocando elementos de desequilibrio de prueba en el husillo. Con este enfoque cada pedestal se considera por separado.
Los ocho parámetros libres a. . . H se obtienen tras la transposición de las ecuaciones mediante la resolución de un sistema de ecuaciones lineales de la forma
Los coeficientes de la matriz A dependen de las diferencias de las señales de medida armonizadas
( 1 ), ( 1 ), 1 ( 1 ), 1 ( 2 ), ( 1 ) Flecha hacia la derecha sobre (u)} 2 I - {flecha hacia la derecha sobre (u)} 2 0 ), ( 2 ).
Una vez que se conoce la matriz de calibración, es posible separar la fuerza transversal y la excitación momentánea en todas las mediciones posteriores:
Y, respectivamente,
Las consideraciones posteriores se aplican entonces a toda la máquina de equilibrado con dos pedestales.
Las excitaciones de fuerza transversal del primer y segundo pedestal
Puede entonces alimentarse al cálculo de desequilibrio convencional. La calibración de desequilibrio real se realiza colocando los elementos de desequilibrio conocidos en los planos de medición del eje de accionamiento. De esta manera, es posible eliminar casi por completo los errores de medición causados por los efectos de los momentos por medio de un segundo sensor.
Las excitaciones momentáneas del primer y segundo pedestal
Sería normalmente ignorado. Bajo circunstancias, se podría hacer una prueba para comprobar si se supera un valor límite, ya que un fabricante de ejes de accionamiento posiblemente buscaría limitar, además del efecto de desequilibrio, también el efecto de momentos sobre los componentes con bridas.
También pueden producirse problemas de medición si el eje de accionamiento no tiene compensación axial (por ejemplo, un miembro deslizante o una junta homocinética desplazable). Las fuerzas axiales de rotación frecuentes pueden entonces introducir una componente de interferencia en la señal de medición. Según la invención, aplicando un tercer sensor de vibración 30 a la parte superior 17 del pedestal 13 , es posible detectar la excitación por fuerzas axiales frecuentes en rotación y considerarla en el cálculo del desequilibrio. Este enfoque es perfectamente análogo al descrito en lo que antecede. Primero se ejecuta una carrera de referencia sin excitación, luego se realizan tres series de calibración con excitación de fuerza transversal, excitación de momento y excitación de fuerza axial. En este enfoque, la generación de fuerzas axiales con rotación frecuente es algo más difícil porque no puede lograrse mediante la colocación de elementos de desequilibrio de prueba. Una posibilidad incluiría el uso de un excitador de fuerza de fase verdadera, pero esto implicaría un gasto considerable. Más orientado a la práctica sería, por ejemplo, un árbol de accionamiento con compensación de longitud que está situado en el dispositivo de sujeción con un desplazamiento axial definido. Para la carrera de referencia y los dos primeros ciclos de calibración se habilitaría la compensación de longitud, desactivándola para la última ejecución de calibración. Aunque no es posible una cuantificación posterior de las fuerzas axiales medidas, éstas pueden ser separadas y eliminadas de la medición del desequilibrio.
