×
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 281-290 of 364 items.
11.01.2019
№219.016.ae8b

Способ получения n-фенил-2-нафтиламина

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения N-фенил-2-нафтиламина. N-фенил-2-нафтиламин применяется как термостабилизатор резин на основе натурального и синтетических каучуков общего назначения, в качестве антиоксиданта для стабилизации полиэтилена и добавки к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002676692
Дата охранного документа: 10.01.2019
02.02.2019
№219.016.b667

Способ изготовления чувствительного элемента криогенного гироскопа

Изобретение относится к области точного приборостроения и может быть использовано при изготовлении чувствительных элементов (далее - ЧЭ) криогенного гироскопа (далее - КГ). Сущность изобретения заключается в том, что способ изготовления чувствительного элемента криогенного гироскопа...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002678706
Дата охранного документа: 31.01.2019
02.02.2019
№219.016.b676

Способ определения разницы длин плеч в двухлучевом волоконно-оптическом интерферометре

Изобретение относится к области волоконно-оптических измерительных приборов. Способ определения разницы длин плеч в двухлучевом волоконно-оптическом интерферометре заключается в формировании направляемого в двухлучевой волоконно-оптический интерферометр частотно-модулированного оптического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002678708
Дата охранного документа: 31.01.2019
02.02.2019
№219.016.b678

Способ изготовления чувствительного элемента криогенного гироскопа

Использование: для изготовления криогенного гироскопа. Сущность изобретения заключается в том, что способ изготовления чувствительного элемента криогенного гироскопа содержит: формообразование сферического ротора, представляющего собой заготовку из углеродного нанокомпозита, покрытую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002678707
Дата охранного документа: 31.01.2019
01.03.2019
№219.016.d02c

Способ выработки кож

Изобретение относится к способам производства особых видов кож. Способ включает дубление, крашение, жирование, сушку, сортировку полуфабриката на полуфабрикаты с неглубокими и глубокими дефектами лицевой поверхности. Дополнительную обработку полуфабрикатов линейно развернутым лазерным лучом с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002447159
Дата охранного документа: 10.04.2012
01.03.2019
№219.016.d0ce

Катализатор прямого синтеза триэтоксисилана и способ его получения

Изобретение относится к химии кремнийорганических соединений, а именно к разработке эффективного медьсодержащего катализатора, применяемого для прямого синтеза триэтоксисилана из металлургического кремния и этилового спирта, а также способу получения такого катализатора. Описан катализатор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002468865
Дата охранного документа: 10.12.2012
08.03.2019
№219.016.d559

Способ определения коэффициента передачи гидрофонного тракта в натурных условиях и гидрофонный тракт для его реализации

Изобретение относится к гидроакустике. Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности определения коэффициента передачи гидрофонного тракта в натурных условиях. Гидрофонный тракт для реализации способа содержит пьезочувствительный элемент, усилитель, блок обработки и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002450479
Дата охранного документа: 10.05.2012
08.03.2019
№219.016.d583

Устройство для стерилизации консервов

Изобретение относится к пищевой промышленности. Устройство содержит по меньшей мере один автоклав, подключенный к магистралям подачи и слива процессной воды, систему оборотного водоснабжения, содержащую блок очистки воды, соединенный с магистралью слива процессной воды, блок ультрафиолетового...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002437586
Дата охранного документа: 27.12.2011
08.03.2019
№219.016.d593

Устройство прогнозирования и анализа обстановки для группы подвижных объектов

Изобретение относится к устройству прогнозирования и анализа обстановки для группы подвижных объектов. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей за счет возможности прогнозирования состояния и взаимного положения каждого подвижного объекта группы в определенный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002447476
Дата охранного документа: 10.04.2012
11.03.2019
№219.016.dbce

Многослойный полимерно-текстильный материал и способ его получения

Изобретение относится к производству пластмасс и может быть использовано для изготовления герметичных надувных изделий. Материал в качестве текстильной основы содержит полиэфирную ткань, на поверхность которой вакуумным напылением осажден сплав, содержащий, мас.%: 68,2 Fe, 2,0 Mn, 11,6 Ni, 17,5...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002453442
Дата охранного документа: 20.06.2012
Showing 261-267 of 267 items.
20.01.2018
№218.016.1a13

Двигательно-движительная установка подводного аппарата

Изобретение относится к области морской подводной техники, а именно к конструкциям двигательно-движительных установок подводных аппаратов. Двигательно-движительная установка подводного аппарата содержит высокоскоростной электродвигатель, редуктор, узел уплотнения и движитель. В качестве...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002636429
Дата охранного документа: 23.11.2017
13.02.2018
№218.016.2481

Интегральный аттенюатор

Использование: для создания схем дифференциальных аттенюаторов для работы в СВЧ диапазоне. Сущность изобретения заключается в том, что интегральный аттенюатор содержит генератор дифференциального сигнала, звенья, состоящие из параллельно включенных управляемых МОП транзисторов n- и p-типа, блок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002642538
Дата охранного документа: 25.01.2018
17.02.2018
№218.016.2e56

Криогенный гироскоп

Использование: для производства криогенных гироскопов со сферическим ротором. Сущность изобретения заключается в том, что криогенный гироскоп содержит герметичный корпус, сферический ротор, выполненный из сверхпроводящего материала, комбинированный подвес ротора, включающий систему...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002643942
Дата охранного документа: 06.02.2018
04.04.2018
№218.016.30d7

Мобильная лаборатория для испытаний на электромагнитные воздействия

Изобретение относится к устройствам для испытаний на стойкость к воздействию электромагнитного поля. Мобильная лаборатория для испытаний на электромагнитные воздействия выполнена в форм-факторе микроавтобуса, салон которого разделен перегородкой в виде электромагнитного экрана, отделяющего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002644988
Дата охранного документа: 15.02.2018
04.04.2018
№218.016.3332

Система регенерации гипоксической газовоздушной среды с повышенным содержанием аргона для обитаемых герметизированных объектов

Изобретение относится к средствам обеспечения обитаемости и пожаробезопасности подводных лодок, глубоководных обитаемых аппаратов и других средств освоения мирового океана, автономных космических объектов и других герметичных обитаемых объектов. Минимизация рисков возгораний и развития пожаров...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002645508
Дата охранного документа: 21.02.2018
04.04.2018
№218.016.34c9

Рыбопромысловое судно ледового плавания

Изобретение относится к области судостроения и касается вопроса эксплуатации рыбопромыслового судна в тяжелых ледовых условиях. Предложено рыбопромысловое судно ледового плавания, включающее корпус с ледовыми обводами и ледовым усилением, размещенные в отсеках балластные цистерны с балластной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002646042
Дата охранного документа: 28.02.2018
04.04.2018
№218.016.34cf

Способ изготовления образца сотового заполнителя для испытаний

Изобретение относится к способам изготовления образцов для испытаний и может применяться при аттестации сотовых структур в области кораблестроения, авиастроения и космической техники. Изготавливают два одинаковых блока сотового заполнителя и приклеивают их торцевыми поверхностями к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002646082
Дата охранного документа: 01.03.2018
+ добавить свой РИД