1. En drivaxel balanseringsmaskin för dynamisk balansering av drivaxlar, innefattande minst två piedestaler anordnade på en maskinbädd, varvid varje sockel innefattar en övre del monterad på fjädrar och mottagande en spindel, som är roterande kring en axel och innefattar ett stöd för en ände av en drivaxel för att vara balanserad och en första vibrationssensor som detekterar vibrationer hos den övre delen är resultatet av en obalans av drivaxeln såväl som ytterligare inblandade krafter i åtminstone en första frihetsgrad av rörelse vinkelrätt mot spindelaxeln , varvid den övre delen av åtminstone en piedestal uppbär en andra vibrationssensor som detekterar vibrationerna hos den övre delen i åtminstone en andra frihetsgrad av rörelse, och varvid vibrationssignalerna från den första och den andra vibrationssensorn matas till en utvärderingskrets som analyserar vibrationssignaler och kopplar dem på ett sådant sätt, att tonhöjdsvibrationsexciteringar av den övre delen inte in obalansvärdet av driv s Haft beräknas i utvärderingen.
2. Balanseringsmaskin enligt krav 1, varvid tredjedel vibrationssensor är anordnad på den övre delen av åtminstone en piedestal för att detektera vibrationer hos den övre delen i riktningen för axeln för spindeln, och att utvärderingskretsen är konfigurerad att avgöra från vibrationssignalerna från den tredje vibrationssensorn en axiell kraft excitation och att avlägsna i utvärderingen av ett obalansmätning den komponent av den axiella kraften excitering från de vibrationssignaler för beräkning av nivån på obalans.
3. En metod för dynamisk balansering av drivaxlar med hjälp av en balanseringsmaskin enligt krav 1, varvid ett kalibreringssteg föregår ett obalans mätning av drivaxlar, varvid separata referenskörningar utförs på vardera av de två tapparna i balanseringsmaskin, innefattande utförande av en första referens köra med noll eller låg tvärgående kraft och moment excitation, en andra referens kör med en tvärgående kraft excitation av känd magnitud, och tredjedel referens köra med ett ögonblick excitation av känd magnitud, harmoniskt analysera de detekterade vibrationssignaler för referens körningar, lagra dem som parametrar eller användning för beräkning av en kalibreringsmatris, och utvärdering av de vibrationssignaler i den efterföljande obalans mätning av en drivaxel med hjälp av beräknade kalibreringsmatrisen, så att tonhöjdsvibrations excitationer kommer inte in obalansvärdet av drivaxel beräknas i utvärderingen.
4. Förfarande enligt krav 3, varvid i kalibreringssteget annan referens köra med en axiell kraft excitation utföres och vibrationer av en övre del av åtminstone en piedestal i riktningen för axeln för spindeln detekteras av en vibrationssensor , analyserade på övertoner, lagras som kalibreringsfaktorn, och, i den efterföljande obalans mätning av en drivaxel, separeras från de vibrationssignaler för beräkning av obalansvärdet. 
Beskrivning:
KORSREFERENS TILL RELATERADE ANSÖKNINGAR
Sökandena hävdar prioritet enligt 35 USC §119 i tyska patentansökan nr 10 2013 101 375,9 inlämnad 12 februari, 2013.
UPPFINNINGENS OMRÅDE
Denna uppfinning avser en drivaxel balanseringsmaskin för dynamisk balansering av drivaxlar, innefattande minst två piedestaler anordnade på en maskinbädd, varvid varje sockel innefattar en fjädermonterad övre delen montering av en spindel, som är roterbar kring en axel och innefattar ett stöd för en ände av en drivaxel för att vara balanserad och en första vibrationssensor som detekterar vibrationer hos den övre delen är resultatet av en obalans av drivaxeln såväl som ytterligare inblandade krafter i åtminstone en första frihetsgrad av rörelse vinkelrätt mot spindeln Axel. Föreliggande uppfinning hänför sig vidare till en metod för dynamisk balansering av drivaxlar.
UPPFINNINGENS BAKGRUND
Drivaxel balanseringsmaskiner är kända, bland annat genom DE 28 02 367 B2 och US Pat. Nr 6.694.812 B2. I drivaxelbalanseringsmaskiner, att drivaxlarna balanseras mottas vid vardera änden av en roterande spindel av en piedestal. Spindeln bärs i ett lagerhus uppburet på sockeln med hjälp av fjädrar. Fjädrarna, som i allmänhet är bladfjädrar, är anordnade på ett sätt som gör det möjligt den övre delen att vibrera som en följd av parallellförskjutning av dess spindelaxeln och bara svarar på tvärgående krafter som produceras av en obalans av drivaxeln och som överförs till den övre delen genom fogarna och spindeln. Med tanke på att lederna hos drivaxeln överför inga böjmoment, är tapparna i drivaxelbalanseringsmaskiner konfigurerad som obalansmätanordningar för ett enda plan, med en vibrationssensor är anordnad på varje piedestal för att detektera vibrationer hos piedestalen övre delen i frihetsgraden av rörelse vinkelrätt mot spindelaxeln. Denna konfiguration har sedan visat i praktiken.
I en vevaxel balanseringsmaskin känd från DE 15 73 670 B2 är lagerkonsol i en piedestal som bärs på två vibrationsdetekteringskraftgivare med olika mätnings riktningar liggande i lagerplanet. Signalerna från de två kraftgivare är uppdelade genom att utvärdera kretsar i enlighet med sina kartesiska vibrationskomponenter, från vilka de cirkulära och polära eller anti-cirkulära komponenterna finns representerade.
JP 57 165 731 A beskriver en obalans korrigeringssystem i vilket rotorn uppbäres i två lager med hjälp av lagertappar. Varje lager innefattar ett första vibrationssensor för detektering av vibrationer hos lagertappen och, åtskilda därifrån, en andra vibrationssensor som mäter i samma riktning som den första och detektera vibrationer hos kopplingsdelar är anordnade vid änden av lagerbulten.
SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN
Med behovet av att mäta drivaxlar vid relativt höga hastigheter i närheten av sin normala körhastighet ökar har det dock visat sig att vid högre hastigheter kraven på noggrannhet obalansmätningen inte längre kan uppfyllas till belåtenhet. Det är därför ett ändamål med föreliggande uppfinning att åstadkomma en drivaxel balanseringsmaskin av det inledningsvis hänvisas till som möjliggör noggranna mätningar även vid högre balanseringshastigheter nära den normala hastigheten hos drivaxeln. Det är ett annat ändamål med föreliggande uppfinning att tillhandahålla ett förbättrat förfarande av den typ som inledningsvis hänvisats till.
Med avseende på drivaxeln balanseringsmaskin, avses det föremål som åstadkommes genom de särdrag som anges i krav 1. En fördelaktig utföringsform av balanseringsmaskinen anges i patentkravet 2. Med avseende på den metod, hänvisas det föremål som åstadkommes genom metoden angivna särdragen i patentkrav 3, och en vidareutveckling av denna metod åstadkoms med de särdrag som anges i patentkrav 4.
I drivaxeln balanseringsmaskinen enligt uppfinningen, den övre delen av åtminstone en piedestal uppbär en andra vibrationssensor som detekterar vibrationerna hos den övre delen i åtminstone en andra frihetsgrad av rörelse, med vibrationssignalerna från den första och den andra vibrationssensorn matas till en utvärderingskrets som analyserar vibrationssignaler och kopplar dem på ett sådant sätt, att tonhöjdsvibrationsexciteringar av den övre delen inte in obalansvärdet av drivaxeln beräknas i utvärderingen.
Föreliggande uppfinning ligger i insikten att piedestalen övre delen, i närvaro av relativt höga balanserings hastigheter och i trots av exklusiv excitation av tvärgående krafter som orsakas av obalans och fjäderstödet vägledande normal till rotationsaxeln, exekverar vibrationer, i vilket spindeln axeln inte längre flyttas rent parallella, rörelsen innehållande stället ytterligare komponenter i en pitch kring en axel som sträcker sig i en riktning tvärs mot spindelaxeln och tvärs mot styrriktningen för fjäderstödet. Den dynamiska styvheten hos fjädrarna som stöder den övre delen, vilken styvhet motverkar stampningsrörelserna, minskar vid höga hastigheter och, med hastigheten ökar, kan orsaka en stigning resonans som skall produceras vid vilken piedestal övre delarna inte längre svarar uteslutande till radiella krafter men är mycket känsliga för ögonblicket excitation. På grund av konfigurationen av balanseringsmaskinen enligt uppfinningen, är det med hjälp av den andra vibrationssensor som vibrationerna av den övre delen detekteras i den andra frihetsgraden för rörelse utför stampningsrörelserna, och är separerade från obalansen-inducerade vibrationskomponenter i den utvärderande beräkningen. På detta sätt, reduceras noggrannmätnings orsakade av högre balanseringshastigheter undvikas.
Enligt ett annat förslag av uppfinningen kan tredjedel vibrationssensor vara anordnad på den övre delen av en piedestal för att detektera vibrationer hos den övre delen i riktningen för axeln för spindeln, med utvärderingskretsen är konfigurerad för att bestämma från vibrations signaler av den tredje vibrationssensorn en axiell kraft excitation och att avlägsna i utvärderingen av ett obalansmätning den komponent av den axiella kraften excitering från de vibrationssignaler för beräkning av nivån på obalans.
Denna utföringsform av balanseringsmaskinen har fördelen att rotations frekventa axiella krafter som kan orsaka en interferenskomponent i de vibrationssignaler som detekteras av vibrationssensorer är oförmögna att ogynnsamt påverka noggrannheten hos obalansmätning. Rotations frekventa axialkrafter kan förekomma i obalans mätning av drivaxlar, när dessa har ingen axiell ersättning i form av ett glidelement eller en axiellt förskjutbar homokinetiska leden.
Metoden enligt uppfinningen innefattar en kalibreringssteg som föregår en obalans mätning av drivaxlar, där separata referenskörningar utförs på vardera av de två piedestaler av balanseringsmaskinen, innefattande utförande av en första referenskörning med noll eller låg tvärgående kraft och moment excitation , en andra referens kör med en tvärgående kraft excitation av känd magnitud, och tredjedel referens köra med ett ögonblick excitation av känd magnitud, harmoniskt analysera de detekterade vibrationssignalerna hos referens körningar, lagra dem som parametrar och använda dem för beräkning av en kalibrerings matris, och utvärdering av vibrationssignaler i den efterföljande obalans mätning av en drivaxel med hjälp av beräknade kalibreringsmatrisen, så att tonhöjdsvibrationsexciteringar inte kommer in obalansvärdet av drivaxeln beräknas i utvärderingen.
I en ytterligare utföringsform av metoden kan åtgärder göras i kalibreringssteget för en annan referens köra med en axiell kraft excitation för att detektera vibrationer hos den övre delen av piedestalen i riktningen för axeln för spindeln med hjälp av en vibrationssensor , analysera dem på övertoner, lagra dem som kalibreringsfaktorn, och, i den efterföljande obalans mätning av en drivaxel, separera dem från de vibrationssignaler för beräkning av obalansvärdet.
KORT BESKRIVNING AV TECKNINGARNA
Föreliggande uppfinning kommer att förklaras mer i detalj i det följande med hänvisning till utföringsformer som illustreras i den bifogade ritningen, vari:
FIKON. 1 är en schematisk representation av en tidigare känd drivaxel balanseringsmaskin; och
FIKON. 2 är en schematisk framställning av en piedestal av drivaxeln balanseringsmaskin enligt uppfinningen.
DETALJERAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA
FIKON. 1 visar den grundläggande konstruktionen av en känd balanseringsmaskin 10 avsedd för balansering av drivaxlarna. Balanseringsmaskinen 10 innefattar en maskinbädd 12 på vilken två piedestaler 13, 14 är anordnade mitt emot varandra. Socklarna har en respektive bas 15, 16 vilken är monterad för längsgående förflyttning i en linjär styrning som sträcker sig i den longitudinella riktningen av maskinbädden 12 och är rörlig för att anpassa avståndet mellan socklarna 13, 14 till längden på drivaxeln för att tas emot. Baserna 15, 16 bär en övre del 17, 18, respektive, uppburen på dem med hjälp av fjädrar 19, 20. Varje övre del 17, 18 inrymmer en respektive spindel 21, 22 monterad för rotation i lagerhus. Spindlarna 21, 22 av de två övre delarna 17, är 18 koaxiellt anordnade och har till sitt motstående ändar fastspänningsanordningar 23, 24 för att noggrant centralt lokalisera en fastsättningsände, exempelvis ändflänsen, av en drivaxel W. Minst en övre del, på ritningen den övre delen 18, innefattar en drivmotor 25 anordnad att sätta spindeln 22 och därmed den monterade drivaxeln W i roterande rörelse. Den andra spindeln 21 är fritt roterbar tillsammans med den monterade änden av drivaxeln W, men den kan lika försedd med en drivmotor. Varje övre del 17, 18 innefattar dessutom en respektive vibrationssensor 26, 27 som detekterar vibrationer hos den respektive övre delen 17, 18 i en riktning, i detta utförande den vertikala riktningen, och sänder dem i form av elektriska signaler till en elektronisk utvärdering och beräkningsanordningen. Att mäta den roterande rörelsen hos spindlarna 21, 22, en elektrisk vinkel-av-rotationssensor 28 är också anordnad som lika är ansluten till den utvärderande och beräkningsanordning.
Under en mätan köra drivaxeln W drives med en hastighet Ω, med obalanser hos drivaxeln W spännande vibrationer av de övre delarna 17, 18 av piedestalerna 13, 14. De vibrationer och deras hastighet detekteras, och deras faser och magnituder möjliggöra obalansen av drivaxeln 10 som skall fastställas i två plan av mätning. Mätplan av en drivaxel är de plan vinkelräta mot rotationsaxeln och som passerar genom centrum av lederna, eftersom de krafter som induceras av obalans U sänds där som tvärkrafter Q till drivaxel flänsar monterade på spindlarna. De obalanser hos drivaxeln flänsar och kopplingsdelarna är likaledes detekteras i mätplanen. Fjädrarna 19, 20 av piedestalerna 13, 14 av drivaxelbalanseringsmaskiner är konventionellt konfigurerade och anordnade så att de övre delarna 15, 16 av piedestalerna 13, 14 oscillerar som ett resultat av excitering av dessa tvärkrafter på ett sätt som orsakar axlar av spindlarna 21, 22 att exekvera parallella rörelser, och därigenom bibehålla deras riktning normal till mätplanen. Resultatet därigenom uppnås är att socklarna 13, 14 svarar uteslutande till de tvärgående krafter som orsakas av drivaxeln obalans och överförs av lederna. Följaktligen varje piedestal av en drivaxel balanseringsmaskin representerar konventionellt ett obalansmätanordning för ett obalansplan.
Denna kända och konventionella konfigurationen av drivaxelns balanseringsmaskiner har bevisats i praktiken och ger tillfredsställande resultat vid låga hastigheter. Drivaxlar har dock en disposition mot en axel-elastiskt beteende, vilket resulterar i behovet av att balansera drivaxlar vid relativt höga hastigheter i närheten av den framtida normal löphastighet. Med drivaxeln löper vid högre hastigheter, piedestalen övre delen, även när den exciteras uteslutande av tvärkrafter, inte längre exekverar rena parallella vibrationer, dess vibrationer innehållande stället komponenter av tipprörelser, jfr den ändring av sockeln övre delen indikeras i FIG. 2 med streckade linjer. Sockeln inte längre svarar på tvärkrafter uteslutande, men också att böjmoment. Signalen u en (t) för vibrationssensorn innehåller då komponenter som orsakas av (rotations frekventa) tvärkrafter {right arrow över (Q)} (t) och komponenter som orsakas av (rotations frekvent) böjmoment {right arrow över (M) } (t). Separering mellan dessa två orsaker inte är möjligt när en enda vibrationssensor används per piedestal. Som en följd, är bestämningen av obalansen skadad av moment som verkar på piedestalen övre delen. Föreliggande uppfinning visar ett sätt hur dessa mätfel kan undvikas genom användning av en ytterligare sensor.
I enlighet med föreliggande uppfinning, är de övre delarna av de båda tapparna i en drivaxel balanseringsmaskin utrustad med en första och en andra vibrationssensor. FIKON. 2 visar sockeln 13 hos drivaxeln balanseringsmaskin 10, vars övre del 17 innefattar i enlighet med uppfinningen två vibrationssensorer 26, 29. De två vibrationssensorer 26, 29 av sockeln 13 är åtskilda från varandra med ett brett avstånd, som ett resultat av vilket de levererar olika signaler u 1,1 (t) u 1,2 (t) när parallella och pitching vibrationer är lagrad. För de övertoner analyserade mätsignaler av vibrationssensorer, som konventionellt använder balansering teknik en
För excitering av en piedestal, de horisontella och vertikala komponenterna
införes i koordinatsystemet fixerad till rotom.
För exciteringskrafter och excitation stunder håller följande linjär korrelation då sant
där endast åtta fria parametrar inträffar i 4 × 4 kalibreringsmatrisen på grund av symmetrier. Dessa kan bestämmas empiriskt genom att låta take effekt i en referenskörning, till exempel, en liten excite {right arrow över (Q)} 0 ≈0, {right arrow över (M)} 0 ≈0 och därefter en första och en andra excitation av känd magnitud, till exempel {right arrow över (Q)} i = Q Kal, {right arrow över (M)} jag ≈0, {right arrow över (Q)} II ≈0, {right arrow över ( M)} II = M Kal, med sensorsignalerna som analyseras på övertoner och sparas som {right arrow över (u)} 1 0, {right arrow över (u)} 1 i, {right arrow över (u)} 1 II , {right arrow över (u)} 2 0, {right arrow över (u)} 2 I, {right arrow över (u)} 1 II.
Lämpligen kan exciteringen framställas genom att placera provobalanselement på spindeln. Med denna metod varje piedestal behandlas separat.
De åtta fria parametrar a. . . h erhålles vid införlivande av ekvationerna genom att lösa ett linjärt ekvationssystem av formen
Koefficienterna i matrisen A beror på skillnaderna i de harmoniskt analyserade mätsignalerna
({right arrow över (u)} 1 I - {right arrow över (u)} 1 0), ({höger pil över (u)} 1 II - {right arrow över (u)} 1 0), ({ höger pil över (u)} 2 I - {right arrow över (u)} 2 0), ({höger pil över (u)} 2 II - {right arrow över (u)} 2 0).
När kalibreringsmatrisen är känd, är det möjligt att separera den tvärgående kraften och momentet excitation på alla efterföljande mätningar:
och, respektive,
De efterföljande överväganden gäller sedan för hela balanseringsmaskin med två socklar.
De tvärgående kraft excitationer av den första och andra piedestal
kan sedan matas till den konventionella obalans beräkning. Den faktiska obalans kalibrering äger sedan rum genom att placera kända obalanselement i mätningsplanen hos drivaxeln. På detta sätt, är det möjligt att eliminera mätfel orsakade av effekterna av ögonblicken nästan helt med hjälp av en andra sensor.
I samma ögonblick excitationer av första och andra piedestal
skulle normalt ignoreras. Under omständigheter kan ett test göras för att kontrollera om ett gränsvärde överskrids, eftersom en tillverkare av drivaxlar skulle kanske försöka begränsa bortsett från effekten av obalans, även effekten av stunder på fläns-on komponenter.
Mätproblem kan också uppstå om drivaxeln har någon axiell kompensering (t.ex. ett glidelement eller en förskjutbar homokinetisk led). Rotations frekventa axiella krafter kan då införa en interferenskomponent i mätsignalen. I enlighet med uppfinningen, genom att applicera tredjedel vibrationssensor 30 till den övre delen 17 av piedestalen 13, är det möjligt att detektera excitationen genom rotations frekventa axiella krafter och anser att det i beräkningen av obalansen. Detta tillvägagångssätt är helt analog med den som beskrivits i det föregående. Först en referenskörning utförs utan excitering, därefter tre kalibreringskörningar med tvärkraft excitation, ögonblick excitering och axiell kraft excitation. I detta tillvägagångssätt är något svårare alstringen av rotations frekventa axiella krafter eftersom den inte kan åstadkommas genom placering av provobalanselement. En möjlighet skulle omfatta användning av en fas-sann kraft matar, men detta skulle innebära avsevärda kostnader. Mer praktiken orienterad skulle vara, till exempel, en drivaxel med längdkompensering som ligger i spännanordningen med en definierad axiell förskjutning. För referenskörning och de två första kalibrerings löper kompensationslängden skulle vara aktiverat, inaktivera det dock för den sista kalibreringskörningen. Medan en efterföljande kvantifiering av de uppmätta axiella krafter inte är möjlig, kan de separeras ändå och elimineras från obalansmätningen.
