多工位全自動動平衡機設計方法及關鍵技術研究.pdf

1、本文結合國家高技術研究發(fā)展計劃（863計劃）資助項目“超高精轉(zhuǎn)子動平衡自動校正關鍵技術的研究（2002AA421110）”和浙江省重大科技攻關項目“動平衡去重集成關鍵技術研究及其產(chǎn)業(yè)化開發(fā)（021101566）”的研究，在綜合分析國內(nèi)外動平衡機行業(yè)發(fā)展、相關技術的研究現(xiàn)狀及其存在問題的基礎上，以研發(fā)高精度、高效、柔性化及低成本的多工位全自動動平衡機為目標，對其關鍵共性技術和計算機輔助設計方法進行了研究。主要研究內(nèi)容及成果如下：

2、（1）動平衡機轉(zhuǎn)子——支承系統(tǒng)動力學建模及標定方法研究。系統(tǒng)固有頻率和靈敏度是影響動平衡機性能的關鍵參數(shù)，在動平衡機轉(zhuǎn)子——支承系統(tǒng)動力學模型的基礎上，對系統(tǒng)固有頻率和靈敏度的影響情況進行了定量分析，提出了改善動平衡機精度的切實可行措施，為動平衡機支承、驅(qū)動以及傳感器的選型、設計提供指導；系統(tǒng)研究、分析了各種標定方法及其系統(tǒng)誤差，以統(tǒng)一的矩陣形式給出目前動平衡機存在的四種標定方法——永久標定法、影響系數(shù)法、復影響系數(shù)法以及多元線性回歸法

3、的理論公式，并提出了基于轉(zhuǎn)速學習的永久標定方法，提高了傳統(tǒng)永久標定法的精度。 （2）動平衡機數(shù)字信號處理方法研究。系統(tǒng)研究了動平衡機不平衡信號提取方法和濾波方法，指出了整周期采樣的重要性，并提出了降低提取誤差的策略；動平衡測量系統(tǒng)的關鍵在于去除干擾的濾波器設計，提出了確保高精度幅值和相位提取并具有自適應能力的數(shù)字跟蹤窄帶濾波方法，提高了小信號測量的精度和穩(wěn)定性，減小了動平衡機最小可達剩余不平衡量；同時給出了該濾波器與時域同步平均

4、、Chebyshev窄帶通濾波、整系數(shù)帶通濾波、自適應濾波及諧波小波濾波六種數(shù)字濾波器的傳遞函數(shù)，詳細討論了它們在動平衡測量中的應用情況，從實用性角度對其濾波性能和實現(xiàn)方法進行比較分析，提出了動平衡機數(shù)字濾波方法的選型依據(jù)；并分析了轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速波動對動平衡精度的影響，指出了高精度動平衡機對轉(zhuǎn)速穩(wěn)定的要求。 （3）動平衡去重建模與自動對刀技術研究。針對電機轉(zhuǎn)子的自動動平衡校正，對R型銑削和V型銑削校正方式進行了研究?？紤]去重質(zhì)量在轉(zhuǎn)子

5、周向、徑向、軸向的分布以及圓周上分布的槽對實際去除不平衡量的影響，建立了精確的R型銑削去重模型；以去除金屬量最少為目標函數(shù)，建立了單排刀具和多排刀具的V型銑削去重模型；并開發(fā)了兩種去重方式的智能規(guī)劃系統(tǒng)；提出并實現(xiàn)了基于刀具接觸傳感定位的高精度自動對刀系統(tǒng)，避免了由于轉(zhuǎn)子（相同類型）直徑變化以及刀具磨損引起的誤差?；谏鲜霾呗缘娜ブ叵到y(tǒng)已成功用于我所開發(fā)的兩工位全自動動平衡機，一次去重率可達90％。 （4）多工位全自動動平衡機測

6、控系統(tǒng)建模。針對全自動動平衡機的測控特點以及可重構的要求，提出由上位機及測量控制器（DSP）、去重控制器、系統(tǒng)動作協(xié)調(diào)控制器（PLC）組成的基于PCI總線的兩級測控系統(tǒng)；將系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制分為動作級和系統(tǒng)級，動作級協(xié)調(diào)主要為全自動動平衡機平衡工藝動作的協(xié)調(diào)控制，系統(tǒng)級協(xié)調(diào)主要為上位機及各控制器之間的協(xié)調(diào)。實踐表明，上述控制策略較好的發(fā)揮了上位機和各控制器的優(yōu)勢，達到了良好的測控效果。 （5）全自動動平衡機計算機輔助設計方法研究。對

7、多工位全自動動平衡機整機進行了系統(tǒng)分析，提出了多工位全自動動平衡機整機布局設計及功能結構單元模塊劃分的策略，建立了可重構的多工位全自動動平衡機機電一體化產(chǎn)品模型；研究并建立了全自動動平衡機的設計目標體系和分析模型，開發(fā)了面向客戶定制的全自動動平衡機快速設計平臺原型系統(tǒng)。 應用上述技術和方法開發(fā)了基于DSP技術的自適應動平衡機和兩工位全自動動平衡機物理樣機。樣機試驗結果表明，本文所建立的全自動動平衡機設計理論和模型是準確的，所研制