全自动平衡机去重控制系统的研究设计.doc

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全自动平衡机去重控制系统的研究设计

重庆大学硕士学位论文

学生姓名：

XXX

指导教师：

王秋晓副教授

专　　业：

机械电子工程

学科门类：

工学

重庆大学机械工程学院

二O一一年四月

ResearchandDesignoftheDe-weightingControllingSystemoftheAutomaticDynamicBalancingMachine

AThesisSubmittedtoChongqingUniversity

inPartialFulfillmentoftheRequirementforthe

DegreeofMasterofEngineering

By

WuJia

SupervisedbyA.Prof.WangQiuxiao

Major：

MechanicalandElectronicEngineering

CollegeofMechanicalEngineeringof

ChongqingUniversity,Chongqing,China

April2011

重庆大学硕士学位论文中文摘要

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。

关键词：

去重策略误差分析伺服系统电磁兼容

59

重庆大学硕士学位论文英文摘要

ABSTRACT

Nowadays,Dynamicbalancingtechnologyhasbeenwellestablished,butthefunctionofthetraditionalbalancingmachinesislimitedtorotors’unbalancingtest.Inmanycases,therotors’balanceadjustmentisstilldonebyhand,sotheproductivityisrelativelylow.

Inordertomeetmodernbusinessrequirementsofefficientproduction,Dynamicbalancingequipmentswiththefunctionofbothtestingandautomaticcorrectionareboundtobecomeaninevitabletrendandmainstreamtechnology.

Thispaperfirstlyelaboratedthebasictheoryofdynamicbalancingtechnology,thenasetofautomaticunbalancede-weightingsystemisresearchedanddevelopedonthebasisoftheoriginalsingle-sidedverticaldynamicbalancingtestingmachine,

Firstthemathematicalmodeloftherotor’svibrationisestablished,fromwhichtherotor’sunbalancingphaseandqualityaremathematicallyexpressed.Thengeneralmethodsofmeasuringtheinformationaboutrotor’svibrationhavebeendescribed.

Howtorealizerotor’sautomaticbalancingcorrectionisthefocusofthispaper.Therefore,inthispaperweresearchedtherotorcorrectionstrategy,allowingfortheactualshapeoftherotorandconvenienceofthecorrectionprocessaswellaseaseofoperation,thissystemusesthecorrectionmethodofdrillholesontheendoftherotor.

Thentherelationshipbetweenfeedvolumeandunbalancequalityisanalyzed,onthebasisofwhichthede-weightingmathematicalmodelisestablished.Besides,thepossibleamendingerroristheoreticallyanalyzed.

Fortheresearchofthecontrollingsystem,theskeletonofthemechanicalconfigurationandthecontrollingformulaarefirstlyintroduced.Servosystemisakeytechnologytotherealizationofautomaticde-weightingandtoensurethecorrectingprecision.So,thekeytechnologyofservosystemisalsoresearchedinthispaper,includingspindleservoandfeedingservosystem.Forthespindleservosystem,thefocusisontheresearchofthespeedadjustingprincipleandthemethodofpositioncontrolling.Forthefeedingservosystem,theprincipleofpulsecomparisonisfirstlyintroduced,thensomekeycircuitsaredesignedandanalyzed.Besides,theelectronicgearusedintheACservosystemisalsoresearched.Forthesoftware,thede-weightingprocedureisdesigned.

Finally,inordertoguaranteethestabilityandreliabilityofthewholeequipment,theEMC（ElectromagneticCompatibility）ofthesystemisanalyzedanddesigned.

Theautomaticdynamicbalancingequipmentisamechatronicproductwithgreatdifficultiesandvarioussophisticatedtechnologieswhichincludemechanicaltechnology,electricalandelectronictechnology,sensorandmeasuringtechnology,informationprocessingandautomaticcontrollingprincipleetc.Theautomaticde-weightingcontrollingsystemresearchedanddevelopedinthispapercansubstantiallyimprovetheproductivityandprecisionoftheunbalanceamendingoftherotors,whichplaysanimportantroleinsavinglaborandimprovetheefficiencyoftheproducingprocess.

Keywords:

De-weightingStrategy,ErrorAnalysis,ServoSystem,EMC

重庆大学硕士学位论文目录

目录

中文摘要 I

英文摘要 II

1绪论 1

1.1概述 1

1.2国内外动平衡机的发展历史和现状 1

1.3校正方法与工艺简介 3

1.4本课题研究的目的和内容 4

1.4.1研究目的 4

1.4.2研究内容 4

2转子动平衡理论与不平衡振动的测量 5

2.1转子的不平衡理论 5

2.1.1基本概念 5

2.1.2转子不平衡力学原理 6

2.2转子不平衡振动系统的建模与分析 8

2.3转子振幅及相位的测量 11

2.3.1基频振动的测量 11

2.3.2相位的测量 12

2.4本章小结 1