钢坯修磨砂轮在线自动平衡技术的研究

论文摘要

磨削是精密与超精密加工的重要手段,若砂轮不平衡,不仅造成机床的振动和噪声,还严重制约着加工精度,砂轮的使用寿命及加工成本等。由此而产生的砂轮自动平衡系统是一种能够对砂轮产生的不平衡量进行自动检测和校正的机电一体化设备。砂轮自动平衡技术已越来越受到人们的关注,国内外也进行了大量的研究和试验。而对于钢坯修磨砂轮来说,又具有新的特点。钢坯修磨砂轮的使用更换频率大,并要求钢坯修磨过程的高效、稳定和低成本。因此,若钢坯修磨砂轮出现不平衡,必将严重影响加工效率和成本,给实际加工带来严重影响。所以,设计出适用于钢坯修磨砂轮的在线自动平衡系统将具有很大的研究意义和实际经济意义。本文主要在以往的砂轮自动平衡技术的基础上设计出一套用于钢坯修磨砂轮的在线自动平衡系统。本文主要从以下几方面进行研究：综述了砂轮在线自动平衡技术的研究现状及发展,阐述了本文的研究意义；研究了砂轮在线动平衡的原理和基本理论；研究了砂轮平衡的实现原理,在此原理基础上设计了一个适用于钢坯修磨砂轮的在线动平衡头,并集中阐述了此平衡头的基本原理、结构、工作(平衡)过程、平衡能力的计算、一些辅助设备的设计及三维仿真；对由砂轮不平衡量引起的振动信号的识别做了原理和方法上的综述；综述了关于单个校正面即一个平衡头形式的在线动平衡系统的平衡控制策略,并选取了适宜本系统的平衡控制策略；集中阐述了钢坯修磨砂轮在线动平衡系统测控系统的实现。通过本文的研究,构架了钢坯修磨砂轮在线自动平衡系统的框架,为进一步研究钢坯修磨砂轮的在线自动平衡技术打下了良好的基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 自动平衡技术的发展与应用
• 1.2.2 砂轮自动平衡技术的研究思路
• 1.2.3 钢坯修磨砂轮自动平衡技术的研究现状及研究意义
• 1.2.4 小结
• 1.3 钢坯修磨砂轮在线平衡系统的研究任务
• 1.4 系统的组成
• 1.5 论文研究内容及基本思路
• 第2章 砂轮在线平衡的基本理论
• 2.1 引言
• 2.2 转子的平衡
• 2.2.1 静平衡和动平衡
• 2.2.2 转子的平衡精度等级
• 2.2.3 刚性转子和挠性转子的平衡
• 2.2.4 盘状转子
• 2.3 砂轮的平衡模型
• 2.3.1 砂轮的平衡类型
• 2.3.2 平面内的矢量补偿
• 2.4 本章小结
• 第3章 平衡头的原理和结构
• 3.1 引言
• 3.2 平衡头
• 3.2.1 平衡头的实现原理
• 3.2.2 平衡头的设计及结构
• 3.2.3 行星轮系的设计
• 3.2.4 平衡盘的设计及平衡能力计算
• 3.2.5 砂轮法兰盘的设计
• 3.2.6 平衡头动态仿真
• 3.3 本章小结
• 第4章 砂轮不平衡量的识别
• 4.1 引言
• 4.2 基频信号的组成成分
• 4.2.1 振动信号
• 4.2.2 基准信号
• 4.3 旋转机械中不平衡量识别中的有关概念
• 4.3.1 旋转机械中相位的含义
• 4.3.2 相位参考标记
• 4.3.3 高点的概念
• 4.3.4 测相原理
• 4.4 振动信号的处理
• 4.4.1 传感器
• 4.4.2 振动信号的预处理
• 4.4.3 A/D转换概述
• 4.4.4 振动信号的采样及处理
• 4.5 不平衡量幅值和相位的计算
• 4.5.1 离散傅里叶变换法
• 4.5.2 基于小波变换的振动量提取方法
• 4.5.3 相关函数法
• 4.5.4 小结
• 4.6 本章小结
• 第5章 砂轮自动平衡控制策略的研究
• 5.1 引言
• 5.2 坐标轮换平衡策略
• 5.2.1 简单坐标轮换法
• 5.2.2 改进坐标轮换法
• 5.3 基于影响系数法的平衡策略
• 5.4 本章小结
• 第6章 砂轮自动平衡测控系统的实现
• 6.1 引言
• 6.2 测控系统的组成
• 6.2.1 测控系统的硬件组成
• 6.2.2 测控系统的软件组成
• 6.3 本章小结
• 第7章 全文总结与展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 论文工作的主要创新点
• 7.3 论文需进一步研究的相关课题
• 7.4 前景展望
• 参考文献
• 致谢