全自动平衡机去重控制系统的研究设计

论文摘要

如今动平衡技术已经非常成熟,但是传统的动平衡机只能完成转子的动平衡测试,而很多情况下转子的动平衡校正还是由人工完成,所以生产效率比较低。为适应现代企业高效率的生产要求,动平衡测试与自动校正一体机已成为必然趋势和主流。本文阐述了动平衡技术的基础理论,在原有的单面立式动平衡测试机的基础上研究开发了一套动平衡机自动去重系统。文章首先建立了转子振动的数学模型,导出了转子不平衡量大小和相位的数学表达式,并对对转子振动信息的测量方法做了介绍。如何实现转子的全自动动平衡校正是本文研究的重点。为此,文章研究探讨了转子的校正策略,结合转子的实际外形并考虑到校正过程的操作简便性,本系统采用在转子的端面钻孔去重的校正方法。在此基础上分析了各种情况下进刀量和不平衡质量大小的关系,并建立了去重数学模型。随后针对校正过程中存在的误差进行了理论分析。在控制系统的研究中,文章对系统的总体结构和总体方案进行了设计。伺服技术是系统实现去重自动化并保证校正精度的关键。文章对主轴伺服和进给伺服的关键技术也进行了详细的研究。包括主轴伺服的调速原理和定向控制,脉冲比较进给伺服的原理,关键电路的设计与分析。并对交流伺服系统中的电子齿轮进行了研究。另外,对去重系统软件的流程进行了设计。最后,为了保证系统的稳定性和可靠性,对设备的电磁兼容性进行了设计。全自动动平衡机是一个高难度的机电一体化产品,涉及到众多学科领域,包括机械技术,电工电子技术,传感器技术,信息处理技术,自动控制原理等。本课题研制的全自动去重控制系统,可以大大提高转子校正的效率和精度,对于节省生产劳动力,提高生产效率具有重要的意义。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 国内外动平衡机的发展历史和现状
• 1.3 校正方法与工艺简介
• 1.4 本课题研究的目的和内容
• 1.4.1 研究目的
• 1.4.2 研究内容
• 2 转子动平衡理论与不平衡振动的测量
• 2.1 转子的不平衡理论
• 2.1.1 基本概念
• 2.1.2 转子不平衡力学原理
• 2.2 转子不平衡振动系统的建模与分析
• 2.3 转子振幅及相位的测量
• 2.3.1 基频振动的测量
• 2.3.2 相位的测量
• 2.4 本章小结
• 3 校正策略及校正误差的研究分析
• 3.1 校正面的选择
• 3.2 校正方法概述
• 3.3 钻削去重建模
• 3.4 校正误差分析
• 3.4.1 校正量半径误差
• 3.4.2 质量分布误差
• 3.4.3 极坐标校正的相位误差
• 3.4.4 钻孔去重半径和质量分布误差
• 3.5 本章小结
• 4 去重控制系统的研究设计
• 4.1 系统总体设计
• 4.2 校正装置机械结构设计
• 4.3 交流主轴伺服系统
• 4.3.1 矢量变换控制系统原理及控制方案
• 4.3.2 主轴电机的位置控制
• 4.4 脉冲比较的进给位置伺服系统研究
• 4.4.1 脉冲比较伺服系统原理
• 4.4.2 脉冲比较电路设计
• 4.5 交流伺服系统的电子齿轮
• 4.6 去重控制软件设计
• 4.6.1 开发平台简介
• 4.6.2 去重程序流程设计
• 4.7 本章小结
• 5 设备电磁兼容设计与现场调试
• 5.1 电磁兼容概述
• 5.2 设备电磁兼容设计
• 5.2.1 滤波设计
• 5.2.2 电源的电磁兼容设计
• 5.2.3 提高设备抗耦合干扰的措施
• 5.2.4 系统的接地设计
• 5.3 样机的现场调试
• 5.4 本章小结
• 6 总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录