Dispositivo de apoyo para rotores, particularmente árboles articulados, en una máquina equilibradora.

Apoyo para árboles articulados para una máquina equilibradora con un bastidor para cojinetes (10) y una parte superior de bastidor (11),

que está apoyada, con capacidad de oscilación, en el bastidor para cojinetes (10) y que presenta un husillo (12), que está apoyado en forma rotatoria y orientado horizontalmente, con un mandril de sujeción (13) para sujetar un extremo de árbol articulado, y un motor (14) para el accionamiento rotatorio del husillo (12), caracterizado porque la parte superior de bastidor (11) está apoyada con capacidad de oscilación en el bastidor para cojinetes, únicamente mediante varillas elásticas (3, 25, 27), en donde en dos planos paralelos y verticales, que tienen la misma distancia respecto al eje de rotación del husillo (12), están dispuestos distanciados unos de otros respectivamente, al menos dos grupos (19, 19') de varillas elásticas (3), estando presentes las varillas elásticas (3) de los grupos (19, 19') en cada plano en igual cantidad y alineadas paralelas al eje de rotación (6) del husillo (12), y teniendo las varillas elásticas (3) de los grupos (19, 19') una forma alargada y delgada, de tal modo que su rigidez en dirección axial es al menos 100 veces mayor que su rigidez radial a la flexión.

Dispositivo de apoyo para rotores, particularmente árboles articulados, en una máquina equilibradora.

El invento trata de un apoyo para árboles articulados en una máquina equilibradora con un bastidor para cojinetes y una parte superior de bastidor, que está apoyada, con capacidad de oscilación, en el bastidor para cojinetes mediante varillas elásticas y que presenta un husillo, que está orientado horizontalmente y apoyado en forma rotatoria, con un mandril de sujeción para sujetar un extremo de un árbol articulado, y un motor para el accionamiento rotatorio del husillo.

En un dispositivo conocido por la DE 37 16 210 A1, del tipo mencionado al principio, las varillas elásticas están dispuestas en planos perpendiculares al eje del rotor. El rotor puede oscilar en este caso en un plano perpendicular a las varillas elásticas y realizar en este caso también oscilaciones de cabeceo.

Para el equilibrado, los árboles articulados se fijan usualmente en posición horizontal con sus extremos a dos husillos rotatorios. El desequilibrio se mide a velocidades de rotación comparativamente elevadas, usualmente hasta la velocidad operativa de rotación. Las velocidades de rotación de medición se prefijan y se rigen según las condiciones de instalación ulteriores, porque el estado de desequilibrio de árboles articulados puede modificarse en función de la velocidad de rotación. Una causa para ello son el juego y la fricción en las articulaciones y, dado el caso, en una pieza deslizante y codo del tubo de árbol articulado.

Para equilibrar árboles articulados en forma lo más adaptada posible a las necesidades operacionales, se necesitan máquinas equilibradoras automáticas de árboles articulados, en las cuales las masas, que acompañan la oscilación, y la rigidez del apoyo del husillo de cojinete representen condiciones adaptadas a las necesidades operacionales. Se prescinde en forma consciente de una realización particularmente ligera de las masas que acompañan la oscilación. Por medio de semejante conformación esencialmente isotrópica y dura, debido a la masa, de la parte superior del bastidor para cojinetes se reproducen las características dinámicas del bloque motor y el engranaje diferencial, para cuyo acoplamiento está destinado el árbol articulado, para equilibrar el árbol articulado en forma lo más posible a las necesidades operacionales. El apoyo elástico de la parte superior oscilante del bastidor para cojinetes está por ello dimensionado de tal modo, que la velocidad de rotación para medir el desequilibrio se encuentra por encima de las frecuencias naturales del bastidor para cojinetes, y por consiguiente, puede operarse la máquina en el rango "supercrítico".

El sistema de muelle, que en una máquina equilibradora del tipo indicado y conocida por la US-B-6 694 812 soporta la parte superior de bastidor, la cual tiene capacidad de oscilación, se compone de muelles de lámina. Éstos, sin embargo, pueden retorcerse o abollarse bajo carga. Como resultado de ello se producen frecuencias naturales más elevadas del bastidor para cojinetes, las cuales se encuentran por encima de la velocidad de rotación de medición. El primer modo propio de oscilación de esas frecuencias naturales más elevadas está caracterizado por una oscilación de cabeceo de las partes superiores de bastidor para cojinetes y la frecuencia natural correspondiente se denomina resonancia de inclinación. Si con la velocidad de rotación de equilibrado se llega a la cercanía de esa resonancia de inclinación, el desequilibrio ya no puede registrarse en forma exacta. Más grave aun es que debido al aumento excesivo de resonancia se producen grandes tensiones en la estructura de la máquina. Esto puede causar el fallo de componentes y poner en peligro la máquina, así como a personas. La velocidad posible de rotación parala medición del desequilibrio se limita por ello hacia arriba por la resonancia de inclinación. Ésta puede descender tanto, debido a la masa de la herramienta de sujeción para el árbol articulado en la parte superior del bastidor para cojinetes, así como también debido a la masa del árbol articulado, que la máquina equilibradora ya no pueda operarse con la velocidad de rotación de medición requerida.

Por la EP-A-0 410 331-A2 se conocen diferentes fabricaciones de máquinas equilibradoras dinámicas que usan oscilaciones por torsión. Las máquinas descritas allí con apoyo horizontal del rotor a equilibrar poseen bastidores para cojinetes, en los cuales el apoyo con capacidad de oscilación está apoyado en muelles de lámina o muelles de compresión orientados en forma transversal al eje de rotación. Las resonancias de inclinación que afectan la medición de desequilibrio no pueden evitarse con estas configuraciones de bastidores para cojinetes. Otras fabricaciones de máquinas tienen bastidores para cojinetes con husillo, que está orientado verticalmente y accionado por medio de un motor, que está apoyado en un marco oscilante, apoyado a su vez sobre muelles de lámina o muelles de compresión y que puede oscilar en dirección horizontal. Estas fabricaciones no son apropiadas para el equilibrado de árboles articulados.

Además, por la US-A-4 449 407 se conoce una disposición de apoyo de árbol de accionamiento para máquinas equilibradoras dinámicas para ruedas, la cual presenta una carcasa de cojinete colisa con soportes de cojinete que están dispuestos dentro de ésa a distancia uno con respecto a otro y en los que está apoyado en forma rotatoria un árbol de accionamiento. Cada soporte de cojinete está sujetado mediante una pieza distanciadora a la carcasa de cojinete en forma giratoria en un plano de equilibrado y apoyado a una distancia de la pieza distanciadora sobre la carcasa de cojinete mediante un sensor de fuerza. Una disposición de varillas elásticas paralelas al árbol de accionamiento une los soportes de cojinete unos con otros. Las varillas elásticas están diseñadas de tal modo, que los soportes de cojinete pueden moverse en sus planos de equilibrado y que se inhiben movimientos axiales de los soportes de cojinete de unos con respecto a otros.

El invento tiene por ello el objetivo de crear un apoyo para árboles articulados en una máquina equilibradora del tipo mencionado al principio, para el apoyo, con capacidad de oscilación, de árboles articulados, que posibilite un rango de velocidad de rotación de medición amplio y libre de resonancia. El apoyo para árboles articulados debe tener frecuencias naturales en lo posible pequeñas para los primeros modos propios de oscilación, para poder llevar a cabo mediciones de desequilibrio supercríticas, y presentar frecuencias naturales en lo posible grandes para los modos propios de oscilación más elevados. Además, es objetivo del invento configurar el apoyo elástico de la parte superior de bastidor de tal modo, que posea casi la misma rigidez en las direcciones horizontal y vertical.

Este objetivo se consigue según el invento por medio de los atributos indicados en la reivindicación 1. Configuraciones favorables del invento se indican en las otras reivindicaciones.

Según el invento, la parte superior de bastidor está apoyada, con capacidad de oscilación, en el bastidor para cojinetes únicamente mediante varillas elásticas, estando dispuestos en dos planos paralelos y verticales, que están a iguales distancias del eje de rotación del husillo, en cada caso al menos dos grupos de varillas elásticas distanciados unos de otros, estando presentes las varillas elásticas de los grupos en cada plano en igual cantidad y alineadas paralelas al eje de rotación del husillo, y teniendo las varillas elásticas de los grupos una forma alargada y delgada, de modo que su rigidez en dirección axial es al menos 100 veces, particularmente 300 veces, mayor que su rigidez radial a la flexión. Es particularmente favorable si la rigidez de las varillas elásticas en dirección axial es al menos 500 veces mayor que su rigidez radial a la flexión.

En la configuración según el invento, las varillas elásticas se solicitan a flexión en el caso de un movimiento de la parte superior de bastidor en una dirección radial con respecto al eje de rotación del cojinete de rotor, debiendo proyectarse la rigidez de las varillas de tal modo, que la frecuencia natural inferior de la parte superior de bastidor se encuentre debajo de la velocidad de rotación deseada de medición y por consiguiente pueda realizarse la medición de desequilibrio en el rango supercrítico. En el caso de movimientos de inclinación de la parte superior de bastidor, las varillas elásticas se solicitan, por el contrario, a tracción... [Seguir leyendo]

1. Apoyo para árboles articulados para una máquina equilibradora con un bastidor para cojinetes (10) y una parte superior de bastidor (11) , que está apoyada, con capacidad de oscilación, en el bastidor para cojinetes (10) y que presenta un husillo (12) , que está apoyado en forma rotatoria y orientado horizontalmente, con un mandril de sujeción (13) para sujetar un extremo de árbol articulado, y un motor (14) para el accionamiento rotatorio del husillo (12) , caracterizado porque la parte superior de bastidor (11) está apoyada con capacidad de oscilación en el bastidor para cojinetes, únicamente mediante varillas elásticas (3, 25, 27) , en donde en dos planos paralelos y verticales, que tienen la misma distancia respecto al eje de rotación del husillo (12) , están dispuestos distanciados unos de otros respectivamente, al menos dos grupos (19, 19') de varillas elásticas (3) , estando presentes las varillas elásticas (3) de los grupos (19, 19') en cada plano en igual cantidad y alineadas paralelas al eje de rotación (6) del husillo (12) , y teniendo las varillas elásticas (3) de los grupos (19, 19') una forma alargada y delgada, de tal modo que su rigidez en dirección axial es al menos 100 veces mayor que su rigidez radial a la flexión.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la rigidez de las varillas elásticas (3) de los grupos (19, 19') es al menos 300 veces mayor en dirección axial que su rigidez radial a la flexión.

3. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque los distintos grupos (19, 19') de varillas elásticas (3) son parte de una chapa monopieza, estando formadas las varillas elásticas (3) individuales por medio de hendiduras paralelas, que atraviesan la chapa, y unidas en sus extremos unas con otras por medio de secciones de la chapa que no presentan hendiduras.

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque está previsto un soporte de par de giro (21) de varillas elásticas (25, 27) que une la parte superior de bastidor (11) con el bastidor para cojinetes (10) , y porque el soporte de par de giro (21) tiene una rigidez baja en dirección radial con respecto al eje de rotación y sin embargo una rigidez elevada en el caso de solicitación por torsión de la parte superior de bastidor (11) .

5. Dispositivo según la reivindicación precedente, caracterizado porque el soporte de par de giro (21) presenta dos primeras varillas elásticas (27) paralelas, que con un extremo están fijadas a la parte superior de bastidor (11) y con el otro extremo a una pieza intermedia (22) rígida a la flexión, así como dos segundas varillas elásticas (25) paralelas que se extienden transversales a la dirección longitudinal de las primeras varillas elásticas (27) y están fijadas con un extremo a la pieza intermedia (22) y con el otro extremo al bastidor para cojinetes (10) .

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las primeras y segundas varillas elásticas (27, 25) y la pieza intermedia (22) están recortadas en una pieza a partir de una chapa.