【導(dǎo)讀】如今動(dòng)平衡技術(shù)已經(jīng)非常成熟，但是傳統(tǒng)的動(dòng)平衡機(jī)只能完成轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡測試，而很多情況下轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡校正還是由人工完成，所以生產(chǎn)效率比較低。業(yè)高效率的生產(chǎn)要求，動(dòng)平衡測試與自動(dòng)校正一體機(jī)已成為必然趨勢和主流。型電機(jī)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡的R型銑削校正方式雙工位全自動(dòng)平衡機(jī)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用模塊化設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)分立及合并方便，生產(chǎn)節(jié)拍精簡，運(yùn)行可靠，高校正精度等特點(diǎn)。素，并且相位誤差及校正平面位置偏差也是重要目標(biāo)。如何實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的全自動(dòng)動(dòng)平衡校。正是本文研究的重點(diǎn)。為此，文章研究探討了轉(zhuǎn)子的校正策略，結(jié)合轉(zhuǎn)子的實(shí)際外形并。礎(chǔ)上分析了各種情況下進(jìn)刀量和不平衡質(zhì)量大小的關(guān)系，并建立了去重?cái)?shù)學(xué)模型。針對校正過程中存在的誤差進(jìn)行了理論分析。包括主軸伺服的調(diào)速原理和定向控制，脈沖比較進(jìn)給伺服的原理，并對交流伺服系統(tǒng)中的電子齒輪進(jìn)行了研究。系統(tǒng)軟件的流程進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

　　

【正文】 效率。 由于平衡機(jī)的結(jié)構(gòu)，工作原理，測量和顯示方式及平衡對象的不同，平衡機(jī)的種類也很多，目前國內(nèi)外都沒有統(tǒng)一的分類方法。但是如同轉(zhuǎn)子的不平衡一般分為靜不平衡和動(dòng)不平衡一樣，平衡機(jī)也相應(yīng)地分為靜平衡機(jī)和動(dòng)平衡機(jī)兩大類。不言而喻，靜平衡機(jī)是用于測量轉(zhuǎn)子的靜不平衡，而動(dòng)平衡機(jī)是用于測量轉(zhuǎn)子的動(dòng)不平衡，并且也可用于測量 轉(zhuǎn)子的靜不平衡或偶不平衡的特殊情況。 按照不平衡量測量原理，平衡機(jī)又分為重力式平衡機(jī)和離心力式平衡機(jī)兩類。重力式平衡機(jī)是在轉(zhuǎn)子不旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，依靠轉(zhuǎn)子重力矩作用測量轉(zhuǎn)子靜不平衡的平衡機(jī)；而離心力式平衡機(jī)是在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，依靠測量由轉(zhuǎn)子不平衡離心力所引起支撐系統(tǒng)的振動(dòng)或支撐所受的動(dòng)載荷確定轉(zhuǎn)子不平衡的平衡機(jī)。重力式平衡機(jī)又可分為滾動(dòng)式和天平式兩種 [12]。 習(xí)慣上所說的動(dòng)平衡機(jī)系指離心力式雙面平衡機(jī)而言。離心力式平衡機(jī)按其結(jié)構(gòu)和技術(shù)特點(diǎn)還有如下一些習(xí)慣分類方法： 按平衡機(jī)轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)的力學(xué)特性分類有軟支撐平衡 機(jī)和硬支撐平衡機(jī)。軟支撐平衡機(jī)系指平衡轉(zhuǎn)速高于轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)固有頻率的平衡機(jī)；而硬支承平衡機(jī)系指平衡轉(zhuǎn)速低于轉(zhuǎn)子支撐系統(tǒng)固有頻率的平衡機(jī) [13]。 按平衡機(jī)上轉(zhuǎn)子軸線的狀態(tài)分類有臥式平衡機(jī)和立式平衡機(jī)。臥式平衡機(jī)系指在平衡機(jī)上轉(zhuǎn)子的軸線為水平狀態(tài)的平衡機(jī)；而立式平衡機(jī)系指在平衡機(jī)上轉(zhuǎn)子的軸線為豎立狀態(tài)的平衡機(jī)。 按平衡機(jī)用途分類有通用平衡機(jī)，專用平衡機(jī)，質(zhì)量定心機(jī)和現(xiàn)場平衡儀。通用平衡機(jī)系指在平衡機(jī)規(guī)定的轉(zhuǎn)子重量范圍內(nèi)，能平衡形狀；尺寸不同的多種轉(zhuǎn)子的平衡機(jī)；而專用平衡機(jī)是指在平衡機(jī)規(guī)定的轉(zhuǎn)子重量范圍內(nèi)，只能 平衡單一種類 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 14 頁 轉(zhuǎn)子的平衡機(jī)；質(zhì)量定心機(jī)是在轉(zhuǎn)子毛坯階段改變轉(zhuǎn)子質(zhì)量分布使轉(zhuǎn)子的軸線盡量與中心主慣性軸一致，從而減小轉(zhuǎn)子的初始不平衡量的機(jī)器；現(xiàn)場平衡儀是在現(xiàn)場用于對已安裝好的整機(jī)或機(jī)組進(jìn)行平衡測試的儀器。由于幾乎所有的測振儀均可用于現(xiàn)場平衡，所以現(xiàn)場平衡儀一般系指專門用于現(xiàn)場平衡的，可同時(shí)測量振幅與相位的儀器，而不包括可用于現(xiàn)場平衡的其他測量儀器。 按所平衡轉(zhuǎn)子的力學(xué)特性分類，有剛性轉(zhuǎn)子平衡機(jī)和柔性轉(zhuǎn)子平衡機(jī) (即通常所說的高速平衡機(jī)。 按測量方法，電路特點(diǎn)和不平衡量顯示裝置等分類，有機(jī)械式平衡機(jī)、電子式平衡機(jī) 、閃光式平衡機(jī)、相敏檢波式平衡機(jī)和瓦特表式平衡機(jī)等。 系統(tǒng)構(gòu)架 平衡機(jī) 一般平衡機(jī)的主要功能是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子不平衡量的檢測。而作為全自動(dòng)機(jī)器中的平衡機(jī)不僅要檢測不平衡量，而且還要具備自動(dòng)定位的功能，這就對平衡機(jī)的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。平衡機(jī)可以分為機(jī)械支撐結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，信號檢測系統(tǒng)等部分。 從支撐方式上劃分，平衡機(jī)可以分為軟支撐平衡機(jī)和硬支撐平衡機(jī)兩種形式，其中軟支撐平衡機(jī)可以認(rèn)為振幅就是偏心距，要求系統(tǒng)的固有頻率遠(yuǎn)小于轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速頻率；而硬支撐平衡機(jī)則是振幅與離心力成正比，要求系統(tǒng)的固有頻 率遠(yuǎn)大于轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速頻率。在綜合考慮了兩種支撐方式對振動(dòng)信號的靈敏度，非線性度等影響因素后，本文采用了硬支撐方式的平衡機(jī)，即硬支撐平衡機(jī)。 支撐部分包括支撐架、擺架、簧片以及鎖緊機(jī)構(gòu)等部件。工件放置于擺架上，與擺架組成振動(dòng)系統(tǒng)，在不平衡力的作用下作受迫振動(dòng)。擺架與傳感器相連，通過傳感器將擺架的振動(dòng)量轉(zhuǎn)換為電信號，輸入測量回路。支撐系統(tǒng)的動(dòng)力特性直接關(guān)系到平衡機(jī)的性能，因此是平衡機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一環(huán)。 平衡機(jī)上的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括伺服電機(jī)、皮帶及皮帶輪等。選用伺服電機(jī)的原因是伺服電機(jī)在測量過程中能保持穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速， 并在自動(dòng)定位的過程中，起到關(guān)鍵的定位控制作用。平衡機(jī)對皮帶輪的加工工藝以及安裝工藝要求比較高，如果皮帶輪存在加工和安裝誤差，則會(huì)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中通過皮帶給轉(zhuǎn)子帶來周期性的干擾。同樣皮帶表面也要求光滑均勻，沒有接縫。 信號的采集與處理直接決定了檢測結(jié)果的精確性，也決定了整個(gè)機(jī)器的處理效 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 15 頁 果。因此對于信號的采集與處理，進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)與研究。采用了硬件二階有源濾波、軟件時(shí)域平均算法、互相關(guān)算法等一系列的方法來去除各種干擾，提高檢測精度 [14/ 15]。 去重機(jī) 去重機(jī)模塊包括移動(dòng)工作臺(tái)與夾具兩部分。 移動(dòng)工 作臺(tái)上安裝有刀具，是去重過程中的重要部件。移動(dòng)工作臺(tái)可帶動(dòng)刀具進(jìn)行水平和垂直兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)不同要求的切削量。為了提高切削量的精度，移動(dòng)工作臺(tái)必須實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的兩自由度的移動(dòng)。經(jīng)分析其重復(fù)定位精度應(yīng)該控制在 以內(nèi)。文中的移動(dòng)工作臺(tái)中的絲杠將采用精密的滾珠絲杠，配合高剛度的直線導(dǎo)軌，可以保證精度要求。為了保證驅(qū)動(dòng)與定位的可靠性與準(zhǔn)確性，絲杠的驅(qū)動(dòng)是利用伺服電機(jī)。 這里的夾具部分分為固定裝置，夾緊裝置，及轉(zhuǎn)向裝置三部分。主要完成對轉(zhuǎn)子的固定夾緊，保證去重時(shí)轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定。 控制系統(tǒng) 全自動(dòng)平衡 機(jī)作為一種智能化的專業(yè)機(jī)器，不僅要求具有合理的機(jī)械結(jié)構(gòu)而且需要一個(gè)合理高效的控制系統(tǒng)。由于整個(gè)系統(tǒng)中各個(gè)部分之間的相互依賴性，這樣就需要一個(gè)起協(xié)調(diào)作用的控制系統(tǒng)。本文擬采用工業(yè)生產(chǎn)中常用的臺(tái)達(dá) DVPEH3 PLC 作為整個(gè)機(jī)器的核心控制器，伺服驅(qū)動(dòng)采用臺(tái)達(dá) ASDAB2。 PLC 將控制平衡機(jī)、振動(dòng)采樣模塊和移動(dòng)工作臺(tái)，進(jìn)行協(xié)調(diào)的工作。 本文中的全自動(dòng)平衡機(jī)作為一種針對實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化機(jī)器，要求必需滿足工業(yè)生產(chǎn)所必然遇到的種種苛刻工況，如電網(wǎng)電壓的波動(dòng)、生產(chǎn)車間的電磁干擾、廠房溫度的高低變化和灰塵濕度等對電 器及機(jī)械結(jié)構(gòu)的腐蝕等等。因此在構(gòu)建控制系統(tǒng)的時(shí)候，本文從工程實(shí)際出發(fā)，主控制器放棄廉價(jià)的單片機(jī)，而選用性能上更加可靠成熟的 PLC。這樣雖然在成本上有所提高，但是降低了機(jī)器在開發(fā)過程中的難度，加快了開發(fā)進(jìn)程，同行的穩(wěn)定性打下了基礎(chǔ)。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 16 頁 4 全自動(dòng)動(dòng)平衡機(jī)的測量理論研究 動(dòng)平衡機(jī)要正常運(yùn)行，一方面需要支持的機(jī)械結(jié)構(gòu)，另一方面需要測試系統(tǒng)完成其他工作，本章將對全自動(dòng)動(dòng)平衡機(jī)的測量理論研究。 測量原理 回轉(zhuǎn)物體上的不平衡量所產(chǎn)生的離心力使得平衡機(jī)作有規(guī)則的振動(dòng)，振動(dòng)的物理量如位移、速度 或加速度經(jīng)相應(yīng)的傳感器 (位移、速度或加速度傳感器 )轉(zhuǎn)換成電量形式輸出 [16]。這里，假設(shè)傳感器的輸出信號為： 02( ) s in ( ) s in ( ) ( )iiNie t E E t E i t n t? ? ? ??? ? ? ? ? ?? （ 41） 式中 0E ? 傳感器輸出的直流分量； sin( )Et??? ? 基波分量，即待測得不平衡信號； E? 不平衡信號的幅值； ?? 不平衡信號的起始相角； ? ? 相應(yīng)工作轉(zhuǎn)速下的角頻率； 2 sin( )iiNi E i t??? ??? 傳感器輸出的各次諧波分量； ()nt ? 隨機(jī)信號，包括各種異頻分量和噪聲。 測量系統(tǒng)的任務(wù)是要抑制直流分量、諧波分量、異頻分量和各種噪聲項(xiàng)，找出不平衡信號的基波幅位 E 和起始 相角 ? 。 通常雙校正面平衡機(jī)有兩個(gè)傳感器，所以式 （ 41） 表達(dá)式就有兩個(gè)。當(dāng)然其值不可能相同，但信號的表達(dá)形式及濾波方式都相同。因此，在此就僅以其中的一路信號進(jìn)行分析。 設(shè) ( ) sin ( )y t E t????為待測得不平衡信號，運(yùn)用三角公式可把公式寫成： ( ) c os si n si n c osy t E t E t? ? ? ??? R e s i n I m c o stt???? （ 42） 式中 Re cosE ?? ? 同相分量，即信號的實(shí)部； 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 17 頁 Im sinE ?? ? 正交分量，即信號的虛部。 所以只需測得以上兩個(gè)分量，就可以得到基波的幅值和相位： 22Re ImE ?? （ 43） 1 ImRetg? ?? （ 44） 為了完成上述運(yùn)算，通常在測量系統(tǒng)中需要設(shè)置另外兩路基準(zhǔn)信號。一路是基準(zhǔn)的正弦信號，它的數(shù)學(xué)表達(dá)式為： ( ) sinxre t E t?? （ 45） 另一路是基準(zhǔn)的余弦信號，它的數(shù)學(xué)表達(dá)式為： ( ) cosyre t E t?? （ 46） （ 45）、（ 46）式中的 rE 為兩路基準(zhǔn)信號的幅值。在平衡機(jī)中，兩路基準(zhǔn)信號常由基準(zhǔn)電壓發(fā)電機(jī) (工廠成品件 )或電子數(shù)字電路產(chǎn)生。 將這兩路基準(zhǔn)信號分別與傳感器的輸朗信號 ()et 相乘，然后在基波的整數(shù)周期(長時(shí)間 )內(nèi)積分并求平均值，這樣即可得到基波分量的實(shí)部和虛部，而抑制其它所有分量。這種利用有用信號和噪聲干擾對某相干無噪?yún)⒖夹盘栐诨ハ嚓P(guān)函數(shù)上的差異來分離信噪的濾波方法，通常稱為相關(guān)濾波 [17]。 以上所述 也可用下面的數(shù)學(xué)表達(dá)式表示： 01 ( ) sinrNT e t E t dtNT ?? （ 47） 01 ( ) c osrNT e t E t dtNT ?? （ 48） 上兩式中的 1/Tf? ? 基波信號周期； N ? 積分周期，為正整數(shù)。 如前所述，傳感器輸出不平衡信號 ()et 中包括直流分量、基波分量、諧波分量、異頻分量和噪聲。根據(jù)積分運(yùn)算，基準(zhǔn)信號可以分別與它們相乘，再在整周期數(shù)內(nèi)積分、并求平均值后相加，其結(jié)果便可完成 (47)和 (48)兩式的運(yùn)算。 直流分量 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 18 頁 有需要的同學(xué)們，已經(jīng)參加工作沒時(shí)間寫論文的同學(xué)們，或者是迫于玩而沒時(shí)間寫的同學(xué)們，都可以和我聯(lián)系（ qq 475713436），我們這有每年畢業(yè)生的論文， 包含 CAD 原圖 ,三維圖 ,說明書 .可以作為你們的參考，肯定可以順利畢業(yè)的，歡迎大家前來咨詢 ,加扣扣時(shí)候請注明 來由 !