【導讀】如今動平衡技術已經(jīng)非常成熟，但是傳統(tǒng)的動平衡機只能完成轉子的動平衡測試，而很多情況下轉子的動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，動平衡測試與自動校正一體機已成為必然趨勢和主流。型電機轉子動平衡的R型銑削校正方式雙工位全自動平衡機。系統(tǒng)結構采用模塊化設計。結構分立及合并方便，生產(chǎn)節(jié)拍精簡，運行可靠，高校正精度等特點。素，并且相位誤差及校正平面位置偏差也是重要目標。如何實現(xiàn)轉子的全自動動平衡校。正是本文研究的重點。為此，文章研究探討了轉子的校正策略，結合轉子的實際外形并。礎上分析了各種情況下進刀量和不平衡質量大小的關系，并建立了去重數(shù)學模型。針對校正過程中存在的誤差進行了理論分析。包括主軸伺服的調速原理和定向控制，脈沖比較進給伺服的原理，并對交流伺服系統(tǒng)中的電子齒輪進行了研究。系統(tǒng)軟件的流程進行了設計。

　　

【正文】 效率。 由于平衡機的結構，工作原理，測量和顯示方式及平衡對象的不同，平衡機的種類也很多，目前國內(nèi)外都沒有統(tǒng)一的分類方法。但是如同轉子的不平衡一般分為靜不平衡和動不平衡一樣，平衡機也相應地分為靜平衡機和動平衡機兩大類。不言而喻，靜平衡機是用于測量轉子的靜不平衡，而動平衡機是用于測量轉子的動不平衡，并且也可用于測量 轉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，平衡機又分為重力式平衡機和離心力式平衡機兩類。重力式平衡機是在轉子不旋轉狀態(tài)下，依靠轉子重力矩作用測量轉子靜不平衡的平衡機；而離心力式平衡機是在轉子旋轉狀態(tài)下，依靠測量由轉子不平衡離心力所引起支撐系統(tǒng)的振動或支撐所受的動載荷確定轉子不平衡的平衡機。重力式平衡機又可分為滾動式和天平式兩種 [12]。 習慣上所說的動平衡機系指離心力式雙面平衡機而言。離心力式平衡機按其結構和技術特點還有如下一些習慣分類方法： 按平衡機轉子支撐系統(tǒng)的力學特性分類有軟支撐平衡 機和硬支撐平衡機。軟支撐平衡機系指平衡轉速高于轉子支撐系統(tǒng)固有頻率的平衡機；而硬支承平衡機系指平衡轉速低于轉子支撐系統(tǒng)固有頻率的平衡機 [13]。 按平衡機上轉子軸線的狀態(tài)分類有臥式平衡機和立式平衡機。臥式平衡機系指在平衡機上轉子的軸線為水平狀態(tài)的平衡機；而立式平衡機系指在平衡機上轉子的軸線為豎立狀態(tài)的平衡機。 按平衡機用途分類有通用平衡機，專用平衡機，質量定心機和現(xiàn)場平衡儀。通用平衡機系指在平衡機規(guī)定的轉子重量范圍內(nèi)，能平衡形狀；尺寸不同的多種轉子的平衡機；而專用平衡機是指在平衡機規(guī)定的轉子重量范圍內(nèi)，只能 平衡單一種類 黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 14 頁 轉子的平衡機；質量定心機是在轉子毛坯階段改變轉子質量分布使轉子的軸線盡量與中心主慣性軸一致，從而減小轉子的初始不平衡量的機器；現(xiàn)場平衡儀是在現(xiàn)場用于對已安裝好的整機或機組進行平衡測試的儀器。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。 按所平衡轉子的力學特性分類，有剛性轉子平衡機和柔性轉子平衡機 (即通常所說的高速平衡機。 按測量方法，電路特點和不平衡量顯示裝置等分類，有機械式平衡機、電子式平衡機 、閃光式平衡機、相敏檢波式平衡機和瓦特表式平衡機等。 系統(tǒng)構架 平衡機 一般平衡機的主要功能是實現(xiàn)轉子不平衡量的檢測。而作為全自動機器中的平衡機不僅要檢測不平衡量，而且還要具備自動定位的功能，這就對平衡機的設計提出了更高的要求。平衡機可以分為機械支撐結構，驅動系統(tǒng)，信號檢測系統(tǒng)等部分。 從支撐方式上劃分，平衡機可以分為軟支撐平衡機和硬支撐平衡機兩種形式，其中軟支撐平衡機可以認為振幅就是偏心距，要求系統(tǒng)的固有頻率遠小于轉子的工作轉速頻率；而硬支撐平衡機則是振幅與離心力成正比，要求系統(tǒng)的固有頻 率遠大于轉子的工作轉速頻率。在綜合考慮了兩種支撐方式對振動信號的靈敏度，非線性度等影響因素后，本文采用了硬支撐方式的平衡機，即硬支撐平衡機。 支撐部分包括支撐架、擺架、簧片以及鎖緊機構等部件。工件放置于擺架上，與擺架組成振動系統(tǒng)，在不平衡力的作用下作受迫振動。擺架與傳感器相連，通過傳感器將擺架的振動量轉換為電信號，輸入測量回路。支撐系統(tǒng)的動力特性直接關系到平衡機的性能，因此是平衡機結構設計的關鍵一環(huán)。 平衡機上的驅動系統(tǒng)包括伺服電機、皮帶及皮帶輪等。選用伺服電機的原因是伺服電機在測量過程中能保持穩(wěn)定的轉速， 并在自動定位的過程中，起到關鍵的定位控制作用。平衡機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，則會在運轉過程中通過皮帶給轉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果的精確性，也決定了整個機器的處理效 黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 15 頁 果。因此對于信號的采集與處理，進行了大量的實驗與研究。采用了硬件二階有源濾波、軟件時域平均算法、互相關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 去重機模塊包括移動工作臺與夾具兩部分。 移動工 作臺上安裝有刀具，是去重過程中的重要部件。移動工作臺可帶動刀具進行水平和垂直兩個方向的運動，以實現(xiàn)不同要求的切削量。為了提高切削量的精度，移動工作臺必須實現(xiàn)精準的兩自由度的移動。經(jīng)分析其重復定位精度應該控制在 以內(nèi)。文中的移動工作臺中的絲杠將采用精密的滾珠絲杠，配合高剛度的直線導軌，可以保證精度要求。為了保證驅動與定位的可靠性與準確性，絲杠的驅動是利用伺服電機。 這里的夾具部分分為固定裝置，夾緊裝置，及轉向裝置三部分。主要完成對轉子的固定夾緊，保證去重時轉子的穩(wěn)定。 控制系統(tǒng) 全自動平衡 機作為一種智能化的專業(yè)機器，不僅要求具有合理的機械結構而且需要一個合理高效的控制系統(tǒng)。由于整個系統(tǒng)中各個部分之間的相互依賴性，這樣就需要一個起協(xié)調作用的控制系統(tǒng)。本文擬采用工業(yè)生產(chǎn)中常用的臺達 DVPEH3 PLC 作為整個機器的核心控制器，伺服驅動采用臺達 ASDAB2。 PLC 將控制平衡機、振動采樣模塊和移動工作臺，進行協(xié)調的工作。 本文中的全自動平衡機作為一種針對實際工業(yè)生產(chǎn)的自動化機器，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、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 器及機械結構的腐蝕等等。因此在構建控制系統(tǒng)的時候，本文從工程實際出發(fā)，主控制器放棄廉價的單片機，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，但是降低了機器在開發(fā)過程中的難度，加快了開發(fā)進程，同行的穩(wěn)定性打下了基礎。 黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 16 頁 4 全自動動平衡機的測量理論研究 動平衡機要正常運行，一方面需要支持的機械結構，另一方面需要測試系統(tǒng)完成其他工作，本章將對全自動動平衡機的測量理論研究。 測量原理 回轉物體上的不平衡量所產(chǎn)生的離心力使得平衡機作有規(guī)則的振動，振動的物理量如位移、速度 或加速度經(jīng)相應的傳感器 (位移、速度或加速度傳感器 )轉換成電量形式輸出 [16]。這里，假設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； ? ? 相應工作轉速下的角頻率； 2 sin( )iiNi E i t??? ??? 傳感器輸出的各次諧波分量； ()nt ? 隨機信號，包括各種異頻分量和噪聲。 測量系統(tǒng)的任務是要抑制直流分量、諧波分量、異頻分量和各種噪聲項，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有兩個傳感器，所以式 （ 41） 表達式就有兩個。當然其值不可能相同，但信號的表達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行分析。 設 ( ) sin ( )y t E t????為待測得不平衡信號，運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，即信號的實部； 黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 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） 為了完成上述運算，通常在測量系統(tǒng)中需要設置另外兩路基準信號。一路是基準的正弦信號，它的數(shù)學表達式為： ( ) sinxre t E t?? （ 45） 另一路是基準的余弦信號，它的數(shù)學表達式為： ( ) cosyre t E t?? （ 46） （ 45）、（ 46）式中的 rE 為兩路基準信號的幅值。在平衡機中，兩路基準信號常由基準電壓發(fā)電機 (工廠成品件 )或電子數(shù)字電路產(chǎn)生。 將這兩路基準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(長時間 )內(nèi)積分并求平均值，這樣即可得到基波分量的實部和虛部，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函數(shù)上的差異來分離信噪的濾波方法，通常稱為相關濾波 [17]。 以上所述 也可用下面的數(shù)學表達式表示： 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)積分運算，基準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，其結果便可完成 (47)和 (48)兩式的運算。 直流分量 黃河科技學院畢業(yè)設計說明書 第 18 頁 有需要的同學們，已經(jīng)參加工作沒時間寫論文的同學們，或者是迫于玩而沒時間寫的同學們，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 ,加扣扣時候請注明 來由 !