×
27.01.2015
216.013.20a5

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТАТИЧЕСКОГО ДИСБАЛАНСА ЗАГОТОВОК НЕПОСРЕДСТВЕННО НА МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕМ СТАНКЕ

Вид РИД

Изобретение

№ охранного документа
0002539805
Дата охранного документа
27.01.2015
Аннотация: Изобретение относится к области измерений, а именно к процессу определения статического дисбаланса заготовок, и может быть использовано для балансировки заготовок. Способ заключается в следующем. Планшайба станка (поворотный стол станка) с установленной на ней заготовкой устанавливается в заданное угловое положение, контролируемое угловым датчиком положения планшайбы. Гидростатические карманы торцевой опоры планшайбы снабжены датчиками давления рабочей жидкости, по количеству, равному или кратному количеству торцевых гидростатических карманов, но не менее трех. Сигналы с датчика углового положения планшайбы и с датчиков давления вводятся через контроллер в устройство числового программного управления (УЧПУ) станка, а затем на основе полученных от датчиков углового положения и датчиков давления данных, а также постоянных параметров станка, таких как масса планшайбы, количество и размеры гидростатических карманов, расчетным путем определяются положение центра масс планшайбы и заготовки, масса заготовки, величина и направление вектора дисбаланса, место установки и необходимая масса балансировочных грузов. Технический результат заключается в повышении точности определения дисбаланса заготовок и его устранения непосредственно на станке. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области измерений, а именно к процессу определения статического дисбаланса заготовок непосредственно на металлорежущем станке, и может быть использовано в машиностроении для балансировки заготовок.

Из существующего уровня техники известны способы балансировки различных изделий, описанных, например, в источниках:

- патент RU 2311624 C2, опубл. 20.05.2007;

- патент RU 2460052 C1, опубл. 27.08.2012, бюл. №24;

- авторское свидетельство СССР №1334902, G01M 1/12, опубл. 30.06.88 г., бюл. №24;

- патент RU 2163008 C2, опубл. 10.02.2001;

- патент US 2138790, опубл. 27.09.1999;

- патент RU 2025680, опубл. 30.12.1994.

Общим недостатком предлагаемых технических решений является необходимость определять дисбаланс и производить балансировку на специальном балансировочном стенде.

Для крупногабаритных деталей использование балансировочного стенда требует существенных дополнительных производственных площадей и материальных затрат.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ статической балансировки рабочего колеса гидравлической турбины (авторское свидетельство СССР №1150391, патент №2456566, RU 2456566, дата публикации патента 20.07.2012). Недостатком данного способа является невозможность балансировки обрабатываемой заготовки непосредственно на металлорежущем станке.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является возможность определения и компенсации величины статического дисбаланса заготовки, закрепленной непосредственно на вращающемся рабочем органе металлорежущего станка с вертикальной осью вращения, например на токарно-карусельном станке, с целью компенсации дисбаланса.

Известно, что на токарно-карусельных станках производится обработка преимущественно деталей с большим диаметральным размером и относительно небольшой высотой. Можно допустить, что дисбаланс сосредоточен в одной плоскости. Для устранения дисбаланса таких деталей достаточно произвести статическую балансировку.

Данная задача решается предлагаемым способом за счет того, что планшайба станка с установленной на ней заготовкой устанавливается в заданное угловое положение, контролируемое угловым датчиком положения планшайбы. Гидростатические карманы торцевой опоры планшайбы снабжены датчиками давления рабочей жидкости, по количеству, равному или кратному количеству торцевых гидростатических карманов, но не менее трех. Сигналы с датчика углового положения планшайбы и с датчиков давления вводятся через контроллер в устройство числового программного управления (УЧПУ) станка, а затем на основе полученных от датчиков углового положения и датчиков давления данных, а также постоянных параметров станка, таких как масса планшайбы, количество и размеры гидростатических карманов, расчетным путем определяются положение центра масс планшайбы и заготовки, масса заготовки, величина и направление вектора дисбаланса, место установки и необходимая масса балансировочных грузов.

В предлагаемом способе систему измерений образуют датчики давления и датчик углового положения планшайбы, подключенные к контроллеру, соединенному с УЧПУ станка, а управление процессом измерения и обработка результатов производятся подпрограммой, заложенной в УЧПУ станка.

Техническим результатом использования предлагаемого способа определения статического дисбаланса заготовок непосредственно на металлорежущем станке является возможность компенсации выявленного дисбаланса за счет закрепления на планшайбе дополнительного груза либо смещением заготовки в необходимом для компенсации дисбаланса направлении. Рассчитанная приведенным способом величина дисбаланса позволяет однозначно определить величину и радиус расположения корректирующей массы груза или величину и направление смещения заготовки. Результатом компенсации дисбаланса является существенное уменьшение динамических нагрузок на опоры планшайбы и, как следствие, возможность увеличения частоты вращения планшайбы с заготовкой, увеличение точности вращения заготовки и увеличение долговечности станка в целом.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фигуре 1 показано расположение гидростатических карманов основания станка и расположение осей системы координат XY:

- поз.1 - один из гидростатических карманов;

- поз.2 - обозначение номера гидростатического кармана;

- поз.3 - углы αi между осью X и центрами гидростатических карманами;

- поз.4 - ось вращения планшайбы;

- оси X и Y - система координат неподвижного основания;

- R - средний радиус расположения гидростатических карманов.

На фигуре 2 показано расположение осей системы координат планшайбы X′Y′ и центра масс планшайбы с заготовкой:

- поз.5 - угол β между положительными направлениями осей координат X и X′;

- поз.6 - планшайба;

- поз.7 - центр масс планшайбы с заготовкой;

- X и Y - координаты центра масс в системе координат XY;

- X′ и Y′ - координаты центра масс в системе координат X′Y′;

- ρ - радиус-вектор центра масс;

- α′ - угол радиус-вектора центра масс в системе координат X′Y′.

Способ определения статического дисбаланса планшайбы с заготовкой станка, поз.6, заключается в следующем: для расчета величины и положения дисбаланса используется величина давления в гидростатических карманах опоры планшайбы pi, Па, и угловое положение гидростатических карманов αi, град. В осевой гидростатической опоре планшайбы имеется несколько гидростатических торцевых карманов поз.1. Измерение рабочего давления масла производится в нескольких гидростатических карманах, равномерно расположенных по окружности, при помощи датчиков давления с электрическим выходным сигналом. Минимальное количество датчиков давления - 3 штуки, максимальное количество равно количеству гидростатических карманов. Чем больше датчиков, тем точнее измерение.

Для проведения расчета дисбаланса необходимы следующие исходные данные:

1. Общее количество гидростатических карманов n.

2. Количество контролируемых гидростатических карманов k. При этом n/k обязательно целое число.

3. Давление масла в каждом из контролируемых карманов с закрепленной заготовкой, pi, Па.

4. Угол αi, град., между положительным направлением оси X, принятым за начало отсчета углов, и соответствующим центром i-го кармана. Система координат XY связана с гидростатическими карманами, расположенными на основании станка. Отсчет угла ведется против часовой стрелки для контролируемых карманов.

5. Средний радиус расположения гидростатических карманов R, м.

6. Эффективная площадь одного кармана Sэкв, м2.

Сначала производится расчет промежуточных величин

Координаты X и Y центра тяжести планшайбы с установленной на ней заготовкой для случая, когда k=n, м:

Координаты X и Y центра тяжести планшайбы с установленной на ней заготовкой для случая, когда k=n/2, м:

где r=1, 2, 3…k.

Вес планшайбы с заготовкой Q (она же суммарная реакция гидростатической опоры), H:

Масса планшайбы с заготовкой m, кг:

где g=9,807 м/с2 - ускорение свободного падения.

Результатами расчета являются:

1. Расстояние от оси вращения до центра тяжести заготовки ρцт, м:

2. Угол между осью X и радиус-вектором дисбаланса αцт, град:

3. Величина статического дисбаланса заготовки Dст, кг·м:

Для повышения точности определения дисбаланса и исключения случайных факторов производится несколько замеров давлений в карманах при различных угловых положениях планшайбы, анализируются результаты замеров на допускаемую величину отклонения, и эти замеры усредняются. При этом для координат центра тяжести планшайбы и направления радиус-вектора дисбаланса αцт необходимо использовать систему координат X′Y′, связанную с планшайбой, и угол βi между положительным направлением оси X и положительным направлением оси X′. Начало координат совпадает с осью вращения планшайбы, отсчет угла ведется против часовой стрелки.

Переход от системы координат XY к системе координат X′Y′ производится по формулам:

- угол между положительным направлением оси X′ и радиус-вектором дисбаланса ρ′, град:

- координаты центра тяжести планшайбы с заготовкой в системе координат X′Y′:

В качестве примера приведен расчет дисбаланса, выполненный в программе Microsoft Excel:

Пример расчета статического дисбаланса заготовки
Исходные данные
Наименование параметра Обоначение Значение параметра
Общее количество гидростатических карманов n 12
Количество датчиков измерения давления nизм 6
Номера карманов с датчиками измерения давления (карман №1, ближайший к положительному направлению оси X) ki 1 3 5 7 9 11
Угол между положительным направлением оси X и k-м карманом, град (против часовой стрелки от оси X) αi 15 75 135 195 255 315
Синус угла Sinαi 0.2588 0.9659 0.7071 -0.2588 -0.9659 -0.7071
Косинус угла Cosαi 0.9659 0.2588 -0.7071 -0.9659 -0.2588 0.7071
Номера карманов без датчиков измерения давления ni 2 4 6 8 10 12
Угол между положительным направлением оси X и n-м карманом, град αi 45 105 165 225 285 345
Синус угла Sinαi 0.7071 0.9659 0.2588 -0.7071 -0.9659 -0.2588
Косинус угла Cosαi 0.7071 -0.2588 -0.9659 -0.7071 0.2588 0.9659
Средний радиус расположения карманов, м R 1.195
Ускорение свободного падения, м/с2 g 9.807
Эффективная площадь одного кармана, м2 Sэкв 0.06918
Расчет
Количество замеров с поворотом планшайбы 3
Замер №1
Угол поворота планшайбы, град (против часовой стрелки от оси X) βi 30
Давление в карманах с датчиками давления, Па pi 3.60Е 3.45Е 3.45Е 3.30Е 3.45Е 3.45Е
+05 +05 +05 +05 +05 +05
Расчетное давление в карманах без датчиков, Па pi 3.53Е 3.45Е 3.38Е 3.38Е 3.45Е 3.53Е
+05 +05 +05 +05 +05 +05
Координата X центра тяжести планшайбы с заготовкой, м Xцт 0.031
Координата Y центра тяжести планшайбы с заготовкой, м Yцт 0.008
Расстояние от оси вращения до центра тяжести планшайбы с заготовкой, м ρ′цт 0.032
Угол между положительным направлением оси X′ и радиус-вектором дисбаланса, град (против часовой стрелки от оси X′) α′i -15.000
Координата X′ центра тяжести планшайбы с заготовкой в системе координат X′Y′, м X′цт 0.031
Координата Y′ центра тяжести планшайбы с заготовкой в системе координат X′Y′, м Y′цт -0.008
Замер №2
Угол поворота планшайбы, град (против часовой стрелки от оси X) βi 150
Давление в карманах с датчиками давления, Па pi 3.45Е 3.45Е 3.55Е 3.45Е 3.45Е 3.25Е
+05 +05 +05 +05 +05 +05
Расчетное давление в карманах без датчиков, Па pi 3.45Е 3.50Е 3.50Е 3.45Е 3.35Е 3.35Е
+05 +05 +05 +05 +05 +05
Координата X центра тяжести планшайбы с заготовкой, м Xцт -0.023
Координата Y центра тяжести планшайбы с заготовкой, м Yцт 0.023
Расстояние от оси вращения до центра тяжести планшайбы с заготовкой, м ρ′цт 0.032
Угол между положительным направлением оси X′ и радиус-вектором дисбаланса, град (против часовой стрелки от оси X′) α′i -15.000
Координата X′ центра тяжести планшайбы с заготовкой в системе координат X′Y′, м X′цт 0.031
Координата Y′ центра тяжести планшайбы с заготовкой в системе координат X′Y′, м Y′цт -0.008
Замер №3
Угол поворота планшайбы, град (против часовой стрелки от оси X) βi 270
Давление в карманах с датчиками давления, Па pi 3.45Е 3.32Е 3.45Е 3.45Е 3.57Е 3.45Е
+05 +05 +05 +05 +05 +05
Расчетное давление в карманах без датчиков, Па pi 3.39Е 3.39Е 3.45Е 3.51Е 3.51Е 3.45Е
+05 +05 +05 +05 +05 +05
Координата X центра тяжести планшайбы с заготовкой, м Xцт -0.007
Координата Y центра тяжести планшайбы с заготовкой, м Yцт -0.026
Расстояние от оси вращения до центра тяжести планшайбы с заготовкой, м ρ′цт 0.027
Угол между положительным направлением оси X′ и радиус-вектором дисбаланса, град (против часовой стрелки от оси X′) α′i -15.000
Координата X′ центра тяжести планшайбы с заготовкой в системе координат X′Y′, м X′цт 0.026
Координата Y′ центра тяжести планшайбы с заготовкой в системе координат X′Y′, м Y′цт -0.007
Проверка (наибольший разброс давлений по карманам) % 1.39 0.00 0.00 2.11 0.00 0.00
Результат расчета
Суммарная сила, действующая на планшайбу от всех карманов, H Q 286405
Расчетная масса планшайбы с заготовкой, кг m 29204
Расстояние от оси вращения до центра тяжести заготовки, м ρ′цт 0.031
Угол между положительным направлением оси X′ и радиус-вектором дисбаланса, град (против часовой стрелки от оси X′) α′i -15.000
Величина статического дисбаланса заготовки, кг·м DCT 893.0


СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТАТИЧЕСКОГО ДИСБАЛАНСА ЗАГОТОВОК НЕПОСРЕДСТВЕННО НА МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕМ СТАНКЕ
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТАТИЧЕСКОГО ДИСБАЛАНСА ЗАГОТОВОК НЕПОСРЕДСТВЕННО НА МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕМ СТАНКЕ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 141-150 of 364 items.
20.09.2015
№216.013.7ade

Электромеханическая форсунка для аккумуляторной топливной системы двигателя внутреннего сгорания

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к системам питания двигателей внутреннего сгорания. Электромеханическая форсунка двигателя с впрыскиванием топлива в цилиндр, имеющая гидравлическую разгрузку запорной иглы от сил давления топлива с помощью разгружающего плунжера, что...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002563051
Дата охранного документа: 20.09.2015
10.10.2015
№216.013.814e

Способ измерения добротности резонансного контура и устройство для его реализации

Изобретение относится к измерительной технике. Способ измерения добротности резонансного контура заключается в возбуждении колебаний за счет положительной обратной связи в контуре, стабилизации этих колебаний за счет введения отрицательной обратной связи по их амплитуде с помощью схемы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002564699
Дата охранного документа: 10.10.2015
20.10.2015
№216.013.8313

Способ снижения радиолокационной заметности летательного аппарата

Изобретение относится к защитным устройствам летательного аппарата. Способ снижения радиолокационной заметности летательного аппарата заключается в размещении антенны головки самонаведения в герметичной полости радиопрозрачного обтекателя, заполнении полости плазмообразующей газовой смесью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002565158
Дата охранного документа: 20.10.2015
20.10.2015
№216.013.879d

Способ управления комбинированной силовой установкой гибридного транспортного средства

Изобретение относится к гибридным транспортным средствам. Способ управления комбинированной силовой установкой гибридного транспортного средства заключается в том, что в навигационную систему транспортного средства вводят данные о проходимом маршруте в 3D-формате и по сигналам навигационной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566320
Дата охранного документа: 20.10.2015
27.10.2015
№216.013.88a9

Способ изготовления блоков термоизоляционной герметичной стенки емкости нового типа из полимерных композиционных материалов для сжиженного природного газа

Изобретение относится к области судостроения и касается создания блоков термоизоляционной герметичной стенки из полимерных композиционных материалов (ПКМ) емкостей нового типа, используемых для перевозки жидких грузов и сжиженных газов. Изготовление блока производится за один технологический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566588
Дата охранного документа: 27.10.2015
27.10.2015
№216.013.88be

Способ исследования и совершенствования аэрогидродинамических компоновок экранопланов

Изобретение относится к экспериментальной аэродинамике, в частности к проведению исследований в аэродинамической трубе аэродинамических характеристик экранопланов, и может быть использовано для совершенствования аэрогидродинамических компоновок экранопланов. Способ заключается в моделировании...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566609
Дата охранного документа: 27.10.2015
27.10.2015
№216.013.897a

Якорное устройство судна

Изобретение относится к области судостроения и касается вопроса использования нетрадиционной компоновки якорного устройства. Предложено якорное устройство судна, включающее якорный механизм, расположенный на внутренней палубе, по меньшей мере один якорь с трендом и лапами, связанный с якорным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566797
Дата охранного документа: 27.10.2015
27.10.2015
№216.013.8981

Корпус водоизмещающего судна-полутримарана

Изобретение относится к области судостроения и касается конструирования обводов корпусов водоизмещающих судов, сочетающих элементы, характерные для обводов однокорпусных судов и тримаранов. Корпус водоизмещающего судна-полутримарана имеет носовую оконечность с обводами водоизмещающего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002566804
Дата охранного документа: 27.10.2015
10.11.2015
№216.013.8b63

Водоразбавляемая композиция

Изобретение относится к области водоразбавляемых лакокрасочных покрытий, получаемых методом электроосаждения на катоде, и может быть использовано для получения защитно-декоративных покрытий на стали, алюминии и его сплавах. Водоразбавляемая композиция включает эпоксиаминокаучуковый аддукт,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567290
Дата охранного документа: 10.11.2015
10.11.2015
№216.013.8bce

Способ получения 2,4,5-триметилбензойной (дуриловой) кислоты

Изобретение относится к способу получения дуриловой кислоты, применяемой в синтезе полиэфирных смол, пластификаторов, а также в производстве высокопрочных волокон для тканей аэростатов. Сущность изобретения заключается в окислении дурола водным раствором 50-58 мас.% азотной кислоты при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002567397
Дата охранного документа: 10.11.2015
Showing 141-150 of 267 items.
20.06.2015
№216.013.55bc

Устройство для подвода к двигателю газообразного топлива

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Предложено устройство для подвода к двигателю газообразного топлива, содержащее трубку 1 для подачи газообразного топлива к впускному клапану 3 цилиндра двигателя, расположенную во впускном канале 4 головки цилиндров....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553478
Дата охранного документа: 20.06.2015
20.06.2015
№216.013.55bd

Устройство для питания двигателя газообразным топливом

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Предложено устройство для питания двигателя газообразным топливом, содержащее трубку 1 для подвода газообразного топлива к впускному клапану 3 цилиндра двигателя. Трубка 1 размещена во впускном канале 4 головки цилиндров 5...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553479
Дата охранного документа: 20.06.2015
20.06.2015
№216.013.55c6

Система охлаждения с отключаемыми радиаторами

Изобретение относится к конструкциям систем охлаждения узлов и агрегатов транспортного средства. Система охлаждения с отключаемыми радиаторами содержит не менее одного охлаждаемого объекта (1), более одного радиатора (4) с вентилятором и более одного насоса (6). Радиаторы и насосы соединены...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553488
Дата охранного документа: 20.06.2015
20.06.2015
№216.013.55de

Устройство вертостата с одним или двумя несущими винтами

Изобретение относится к области авиации, в частности к воздухоплаванию, а именно к конструкциям аэростатических летательных аппаратов с несущими винтами. Летательный аппарат вертостат содержит оболочку с несущим газом (1), один или два несущих винта (2), кабину для экипажа и пассажиров (3),...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553512
Дата охранного документа: 20.06.2015
27.06.2015
№216.013.5845

Способ изготовления резинокордных патрубков

Изобретение относится к изготовлению резинокордных изделий, в частности к изготовлению резинокордных патрубков, предназначенных для эксплуатации под давлением в маслобензостойких средах при повышенной рабочей температуре 150°C. Техническим результатом способа является повышение прочности связи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554138
Дата охранного документа: 27.06.2015
27.06.2015
№216.013.5a80

Способ изготовления клиновидного радиопрозрачного переднего обтекателя корпуса сверхзвукового летательного аппарата

Изобретение относится к способу изготовления термостойкого элемента корпуса сверхзвукового летательного аппарата (ЛА) и касается переднего радиопрозрачного обтекателя корпуса. При изготовлении клиновидного радиопрозрачного переднего обтекателя корпуса ЛА применяют объемную многослойную пряжу...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554709
Дата охранного документа: 27.06.2015
20.07.2015
№216.013.62b6

Движительно-рулевое устройство

Изобретение относится к области морской подводной техники, а именно к конструкциям движительно-рулевых устройств подводных аппаратов. Движительно-рулевое устройство содержит гребной винт, который размещен в направляющей насадке. Направляющая насадка представляет собой кольцевое крыло. На...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002556817
Дата охранного документа: 20.07.2015
20.07.2015
№216.013.62ba

Силовая установка подводного аппарата

Изобретение относится к судостроению, а именно к конструкциям силовых установок подводных аппаратов. Силовая установка подводного аппарата содержит высокооборотный электродвигатель переменного тока, который соединен с движителем аппарата через редуктор. Редуктор выполнен одноступенчатым с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002556821
Дата охранного документа: 20.07.2015
20.07.2015
№216.013.6490

Двигательно-движительная установка подводного аппарата

Изобретение относится к судостроению, а именно к конструкциям двигательно-движительных установок подводных аппаратов, работающих на больших глубинах. Двигательно-движительная установка подводного аппарата содержит высокоскоростной электродвигатель, редуктор, магнитную муфту и движитель....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002557291
Дата охранного документа: 20.07.2015
10.08.2015
№216.013.68e4

Устройство управления приводом ведущих колес транспортного средства с расширенными функциональными возможностями

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Устройство управления приводом ведущих колес транспортного средства с расширенными функциональными возможностями содержит две обратимые электрические машины, два тяговых инвертора, блоки преобразования и накопления энергии, тепловой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558405
Дата охранного документа: 10.08.2015
+ добавить свой РИД