專利名稱：用于離心機(jī)的三軸向自適應(yīng)式動平衡執(zhí)行裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于長徑比大的轉(zhuǎn)子的三軸向自適應(yīng)式動平衡執(zhí)行裝置。
背景技術(shù)：
目前，對轉(zhuǎn)子的動平衡工作大都是在動平衡機(jī)上完成的，也有一部分是使用動平 衡儀進(jìn)行現(xiàn)場動平衡來對轉(zhuǎn)子進(jìn)行動平衡，動平衡的種類主要分為單面動平衡和雙面動平 衡，在轉(zhuǎn)子的長徑比較大時必須進(jìn)行雙面動平衡。使用動平衡機(jī)或動平衡儀消除不平衡量 時，需要反復(fù)的啟動和停止，之后在轉(zhuǎn)子的一個面或者兩個面上消除或增加一部分質(zhì)量，實(shí) 現(xiàn)過程很復(fù)雜，所需要的時間也很長，而且只要轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速或質(zhì)量分布發(fā)生改變就需要將 轉(zhuǎn)子拿到動平衡機(jī)上或者使用動平衡儀重新做動平衡。

發(fā)明內(nèi)容
為了方便實(shí)現(xiàn)動平衡工作，更為了在長徑比大的轉(zhuǎn)子的質(zhì)量分布或轉(zhuǎn)速發(fā)生改變 時，轉(zhuǎn)子能夠?qū)崿F(xiàn)自適應(yīng)動平衡，本發(fā)明提供一種自適應(yīng)三軸向動平衡裝置。用于離心機(jī)的三軸向自適應(yīng)式動平衡執(zhí)行裝置，包括固定于的轉(zhuǎn)子的水平方向、 分別沿兩個軸向調(diào)節(jié)其動平衡質(zhì)量塊的水平動平衡執(zhí)行單元和固定于轉(zhuǎn)子的圓柱面、沿豎 直方向上下調(diào)節(jié)其動平衡質(zhì)量塊的豎直動平衡執(zhí)行單元和控制動平衡執(zhí)行單元的執(zhí)行控 制器；
所述的動平衡執(zhí)行單元包括固定于所述的轉(zhuǎn)子上的底座，固定在所述的底座上的導(dǎo) 軌，與所述的導(dǎo)軌滑動連接的滑塊和推動所述的滑塊沿所述的導(dǎo)軌往復(fù)運(yùn)動的傳動機(jī)構(gòu)， 固接在所述的滑塊上的動平衡質(zhì)量塊；
所述的轉(zhuǎn)子外設(shè)有采集由不平衡量引起的轉(zhuǎn)子的周期性振動響應(yīng)的數(shù)據(jù)采集裝置，所 述的數(shù)據(jù)采集裝置與一能獲取不同的平衡量引起的振動響應(yīng)的幅值和相位、并根據(jù)所述的 幅值和相位計(jì)算出轉(zhuǎn)子的原始不平衡量和各滑塊的移動方向和移動距離的處理器連接，所 述的處理器通過無線通訊裝置與所述執(zhí)行控制器通訊。進(jìn)一步，所述的轉(zhuǎn)子上表面均勻分布四個水平動平衡執(zhí)行單元，相對的兩個水平 動平衡執(zhí)行單元的導(dǎo)軌共線、滑塊的移動方向相反；相鄰的兩個水平動平衡執(zhí)行單元的導(dǎo) 軌相互垂直；
所述的轉(zhuǎn)子的圓柱表面上均勻分布四個豎直動平衡執(zhí)行單元，所有的豎直動平衡執(zhí)行 單元的導(dǎo)軌相互平行；
任意一對水平動平衡執(zhí)行單元必有一對豎直動平衡執(zhí)行單元與之共面。進(jìn)一步，所述的數(shù)據(jù)采集裝置包括設(shè)置在所述的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)上、能將旋 轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成脈沖序列信號的光電編碼器，與所述的光電編碼器連接的數(shù)據(jù)采 集卡，與所述的數(shù)據(jù)采集卡連接、并感應(yīng)轉(zhuǎn)子是否發(fā)生振動并獲取振動信號的振動傳感器 和觸發(fā)所述的數(shù)據(jù)采集卡、使其開始采樣的觸發(fā)機(jī)構(gòu)；
將所述的光電編碼器輸出的脈沖信號作為數(shù)據(jù)采集卡的外時鐘信號，將所述的振動傳感器輸出的振動信號作為數(shù)據(jù)采集卡的輸入信號，將根據(jù)所述的外時鐘信號對所述的振動 信號進(jìn)行采樣后得到的采樣信號作為所述的數(shù)據(jù)采集卡的輸出信號，所述的采樣信號輸入 所述的處理器中。進(jìn)一步，所述的振動傳感器為電渦流傳感器。進(jìn)一步，所述的觸發(fā)機(jī)構(gòu)包括固定于包括固定于所述的機(jī)臂上、與水平方向上任 一動平衡執(zhí)行單元的導(dǎo)軌共線的磁鋼和與所述的數(shù)據(jù)采集卡連接的霍爾開關(guān)，所述的轉(zhuǎn)子 每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，所述的霍爾開關(guān)與所述的磁鋼相遇一次，所述的霍爾開關(guān)與所述的磁鋼相遇時 發(fā)出的脈沖觸發(fā)所述的數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行采樣?；蛘?，所述的觸發(fā)機(jī)構(gòu)開設(shè)于轉(zhuǎn)子的圓柱面上的一凹槽，所述的凹槽與所述的下 振動傳感器對應(yīng)。進(jìn)一步，所述的處理器包括當(dāng)轉(zhuǎn)子低速轉(zhuǎn)動時、分別獲取并記錄上、下振動傳感器 感應(yīng)的轉(zhuǎn)子的加工誤差誤差曲線的系統(tǒng)誤差記錄模塊，當(dāng)轉(zhuǎn)子正常工作時、分別獲取并記 錄上、下振動傳感器感應(yīng)的由轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的第一振動信號的第一緩存模塊，使水平動平衡執(zhí) 行單元的滑塊發(fā)生移動、并記錄滑塊移動方向和距離的執(zhí)行模塊，分別獲取并記錄水平滑 塊移動后、上、下振動傳感器感應(yīng)的由轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的第二振動信號的第二緩存模塊，使豎直動 平衡執(zhí)行單元的滑塊發(fā)生移動、并記錄滑塊移動方向和距離的執(zhí)行模塊，分別獲取并記錄 豎直滑塊移動后、上、下振動傳感器感應(yīng)的由轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的第三振動信號的第三緩存模塊，分 別將第一、第二、第三振動信號中的加工誤差去除、并濾除振動信號的噪聲、獲取振動信號 的幅值和相位的去誤差模塊，根據(jù)第一、第二、第三振動信號的幅值和相位及滑塊的質(zhì)量和 移動距離、用影響系數(shù)法計(jì)算得到轉(zhuǎn)子的上表面和圓柱上的原始不平衡量、并將所述的不 平衡量轉(zhuǎn)換為各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的滑塊所需移動的方向和距離的計(jì)算模塊，所述的計(jì)算模塊獲得 的滑塊所需移動的方向和距離輸入所述的執(zhí)行模塊。進(jìn)一步，所述的傳動機(jī)構(gòu)包括步進(jìn)電機(jī)和絲杠機(jī)構(gòu)，絲杠與所述的電機(jī)的輸出軸 連接，絲桿螺母與所述的質(zhì)量塊固接；所述的絲杠的兩側(cè)分別上設(shè)有限制滑塊移動范圍的 限位開關(guān)，所述的絲杠的兩端分別通過支承座與底座連接，所述的支承座與所述的絲桿之 間設(shè)有軸承，所述的支承座固定于所述的底座；所述的步進(jìn)電機(jī)受控于所述的執(zhí)行控制器。進(jìn)一步，所述的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括與帶動所述的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的齒輪機(jī)構(gòu)，大齒輪與 所述的轉(zhuǎn)子同軸設(shè)置，小齒輪與所述的大齒輪嚙合傳動，所述的光電編碼器安裝于所述的 小齒輪的轉(zhuǎn)軸上。進(jìn)一步，所述的處理器通過無線通訊裝置與所述的執(zhí)行控制器通訊，無線通訊裝 置使用RS232與所述的處理器通訊。本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思是通過在轉(zhuǎn)子上安裝動平衡執(zhí)行單元，通過分析轉(zhuǎn)子的由不 平衡量引起的振動響應(yīng)來獲取動平衡執(zhí)行單元的調(diào)整參數(shù)，使轉(zhuǎn)子達(dá)到動平衡。當(dāng)轉(zhuǎn)子的 轉(zhuǎn)速和質(zhì)量分布發(fā)生變化時，轉(zhuǎn)子的振動響應(yīng)也相應(yīng)的發(fā)生變化，處理器將重新分析、計(jì)算 振動響應(yīng)，重新移動動平衡執(zhí)行機(jī)構(gòu)的滑塊，使轉(zhuǎn)子重新達(dá)到動平衡。在轉(zhuǎn)子的上表面安裝 四個動平衡執(zhí)行單元用來消除轉(zhuǎn)子的力不平衡，在轉(zhuǎn)子的圓柱面安裝四個動平衡執(zhí)行單元 用來消除轉(zhuǎn)子的力偶不平衡。本發(fā)明使用霍爾開關(guān)作為動平衡測量的相位基準(zhǔn)和數(shù)據(jù)采集卡開始采集數(shù)據(jù)的 觸發(fā)信號。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，霍爾開關(guān)平時輸出的是高電平，在和磁鋼相遇時將輸出低電平，所以轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，霍爾開關(guān)輸出一個脈沖，這個脈沖輸入給采集卡，其上升沿作為數(shù)據(jù)采集 卡開始采集數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)信號。也可以通過在轉(zhuǎn)子的圓周面上開設(shè)與下振動傳感器對應(yīng)的凹槽來做出數(shù)據(jù)采集 卡的觸發(fā)機(jī)構(gòu)。當(dāng)下振動傳感器遇到凹槽時，傳感器的輸出信號發(fā)生突變，這個突變的信號 即作為觸發(fā)所述的數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行采樣的觸發(fā)信號。驅(qū)動機(jī)構(gòu)動作時，驅(qū)動電機(jī)的動力經(jīng)小齒輪，大齒輪傳遞至轉(zhuǎn)子，從 而使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動；聯(lián)接在小齒輪轉(zhuǎn)軸上的光電編碼器將小齒輪轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換 為脈沖序列輸出，這個脈沖序列輸入給數(shù)據(jù)采集卡，作為數(shù)據(jù)采集卡采樣的 外時鐘信號，保證轉(zhuǎn)子不論轉(zhuǎn)速大小，轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，數(shù)據(jù)采集卡整周期采樣
個點(diǎn)，而且采樣點(diǎn)的位置固定；在有不平衡量的情況下，轉(zhuǎn)子會有周期性振動，電渦流傳
感器安裝在轉(zhuǎn)子的外側(cè)，依靠檢測其和轉(zhuǎn)子的間隙變化量來測量出轉(zhuǎn)子的對不平衡量的振 動響應(yīng)；電渦流傳感器的輸出信號輸入給數(shù)據(jù)采集卡，作為數(shù)據(jù)采集卡的輸入信號；數(shù)據(jù) 采集卡接收到基準(zhǔn)信號脈沖后啟動，進(jìn)入準(zhǔn)備采樣的狀態(tài)，之后每接收到一個外時鐘信號
脈沖采集一次輸入信號，采集完Afs個點(diǎn)后通過USB總線將數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)，完成一次數(shù)
據(jù)采集過程。由于的轉(zhuǎn)子直徑較大，加工完成后的圓度不可能很好，轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子的加工 誤差曲線和不平衡量的振動響應(yīng)曲線同頻率且相位也固定，所以在投入使用前，應(yīng)當(dāng)將轉(zhuǎn) 子的加工誤差曲線測量出來并將其作為系統(tǒng)的固有參數(shù)記錄下來；得到轉(zhuǎn)子加工誤差曲線 的方法是是轉(zhuǎn)子在極低的轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)A1r轉(zhuǎn)，使不平衡量引起的振動的大小幾乎為0，系統(tǒng)
經(jīng)過上文所述的數(shù)據(jù)采集過程后，數(shù)據(jù)采集卡將采集到轉(zhuǎn)子的加工誤差曲線，并傳輸給處 理器。在計(jì)算轉(zhuǎn)子的不平衡量時，先將振動信號中的加工誤差去除，提高控制的準(zhǔn)確性。本發(fā)明具有直接安裝于轉(zhuǎn)子上、當(dāng)轉(zhuǎn)子的質(zhì)量分布或轉(zhuǎn)速發(fā)生改變時能實(shí)現(xiàn)自適 應(yīng)動平衡調(diào)整，控制準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明的示意圖。圖2為第一種實(shí)施方式的示意圖。圖3為第二種實(shí)施方式的示意圖。圖4為動平衡執(zhí)行單元的剖視圖。圖5為本發(fā)明的控制流程圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一
參照附圖1、2、4、5，進(jìn)一步說明本發(fā)明
用于實(shí)現(xiàn)上述執(zhí)行方法的動平衡執(zhí)行裝置，包括固定于的轉(zhuǎn)子1的水平方向、分別沿 兩個軸向調(diào)節(jié)其動平衡質(zhì)量塊的水平動平衡執(zhí)行單元2-1和固定于轉(zhuǎn)子的圓柱面、沿豎直 方向上下調(diào)節(jié)其動平衡質(zhì)量塊的豎直動平衡執(zhí)行單元2-2和控制動平衡執(zhí)行單元的執(zhí)行 控制器7 ；所述的動平衡執(zhí)行單元包括固定于所述的轉(zhuǎn)子1上的底座21，固定在所述的底座21上 的導(dǎo)軌22，與所述的導(dǎo)軌22滑動連接的滑塊23和推動所述的滑塊23沿所述的導(dǎo)軌22往 復(fù)運(yùn)動的傳動機(jī)構(gòu)，所述的動平衡質(zhì)量塊24固接與所述的滑塊23上，對于水平方向上的四 個動平衡執(zhí)行單元2-1，相對的兩個動平衡執(zhí)行單元2-1的導(dǎo)軌22共線、滑塊23的移動方 向相反，相鄰的兩個動平衡執(zhí)行單元2-1的導(dǎo)軌22相互垂直；對于豎直方向的四個動平衡 執(zhí)行單元2-2，動平衡執(zhí)行單元2-2的導(dǎo)軌22相互平行、滑塊23的移動相同；動平衡執(zhí)行 單元2-1、2-2受控于執(zhí)行控制器7。所述的轉(zhuǎn)子1外設(shè)有采集由不平衡量引起的轉(zhuǎn)子1的周期性振動響應(yīng)的采集裝 置，所述的采集裝置與一能獲取不同的平衡量引起的振動響應(yīng)的幅值和相位、并根據(jù)所述 的幅值和相位計(jì)算出轉(zhuǎn)子的原始不平衡量和各滑塊的移動方向和移動距離的處理器3連 接，所述的處理器3通過無線通訊裝置6與所述的執(zhí)行控制器7通訊。所述的轉(zhuǎn)子1上均勻分布四個水平動平衡執(zhí)行單元2-1，相對的兩個水平動平衡 執(zhí)行單元2-1的導(dǎo)軌22共線、滑塊23的移動方向相反；相鄰的兩個水平動平衡執(zhí)行單元 2-1的導(dǎo)軌22相互垂直；
所述的轉(zhuǎn)子1的圓柱表面上均勻分布四個豎直動平衡執(zhí)行單元2-2，所有的豎直動平 衡執(zhí)行單元2-2的導(dǎo)軌22相互平行；
任意一對水平動平衡執(zhí)行單元2-1必有一對豎直動平衡執(zhí)行單元2-2與之共面。所述的采集裝置包括設(shè)置在所述的轉(zhuǎn)子1的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)上、能將旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu) 的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成脈沖序列信號的光電編碼器41，與所述的光電編碼器41連接的數(shù)據(jù)采集卡 42，與所述的數(shù)據(jù)采集卡42連接、并感應(yīng)轉(zhuǎn)子1是否發(fā)生振動并獲取振動信號的振動傳感 器43和觸發(fā)所述的數(shù)據(jù)采集卡42、使其開始采樣的觸發(fā)機(jī)構(gòu)；
將所述的光電編碼器41輸出的脈沖信號作為數(shù)據(jù)采集卡42的外時鐘信號，將所述的 振動傳感器43輸出的振動信號作為數(shù)據(jù)采集卡42的輸入信號，將根據(jù)所述的外時鐘信號 對所述的振動信號進(jìn)行采樣后得到的采樣信號作為所述的數(shù)據(jù)采集卡42的輸出信號，所 述的采樣信號輸入所述的處理器3中。所述的振動傳感器43為電渦流傳感器。所述的觸發(fā)機(jī)構(gòu)包括固定于所述的轉(zhuǎn)子上的磁鋼441和與所述的數(shù)據(jù)采集卡42 連接的霍爾開關(guān)442，所述的轉(zhuǎn)子1每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，所述的霍爾開關(guān)442與所述的磁鋼441相遇 一次，所述的霍爾開關(guān)442與所述的磁鋼441相遇時發(fā)出的脈沖觸發(fā)所述的數(shù)據(jù)采集卡42。所述的處理器3包括當(dāng)機(jī)臂低速轉(zhuǎn)動時、獲取并記錄機(jī)臂的加工誤差曲線的系統(tǒng) 誤差記錄模塊，當(dāng)轉(zhuǎn)子1正常工作時、分別獲取并記錄上、下振動傳感器43感應(yīng)的由轉(zhuǎn)子1 產(chǎn)生的第一振動信號的第一緩存模塊，使水平動平衡執(zhí)行單元2-1的滑塊發(fā)生移動、并記 錄滑塊移動方向和距離的執(zhí)行模塊，分別獲取并記錄滑塊23移動后、上、下振動傳感器43 感應(yīng)的由轉(zhuǎn)子1產(chǎn)生的第二振動信號的第二緩存模塊，使豎直動平衡執(zhí)行單元2-2的滑塊 發(fā)生移動、并記錄滑塊移動方向和距離的執(zhí)行模塊，分別獲取并記錄滑塊23移動后、上、下 振動傳感器感應(yīng)的由轉(zhuǎn)子1產(chǎn)生的第三振動信號的第三緩存模塊；分別將第一、第二、第三 振動信號中對應(yīng)的加工誤差去除、并濾除干擾噪聲信號、獲取振動信號的幅值和相位的去 誤差模塊，根據(jù)第一、第二、第三振動信號的幅值和相位及滑塊的質(zhì)量和移動距離、用影響 系數(shù)法計(jì)算得到轉(zhuǎn)子的不平衡量、并將所述的不平衡量轉(zhuǎn)換為各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的滑塊23所需移動的方向和距離的計(jì)算模塊。所述的傳動機(jī)構(gòu)包括步進(jìn)電機(jī)251和絲杠機(jī)構(gòu)，絲杠252與所述的電機(jī)251的輸 出軸連接，絲桿螺母253與所述的質(zhì)量塊24固接；所述的絲杠252的兩側(cè)分別上設(shè)有限制 滑塊移動范圍的限位開關(guān)254，所述的絲杠的兩端分別通過支承座255與底座21連接，所述 的支承座255與所述的絲桿254之間設(shè)有軸承256，所述的支承座255固定于所述的底座 21 ；所述的步進(jìn)電機(jī)251受控于所述的執(zhí)行控制器7。所述的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括與帶動所述的轉(zhuǎn)子1旋轉(zhuǎn)的齒輪機(jī)構(gòu)，大齒輪51與所述 的轉(zhuǎn)子1同軸設(shè)置，小齒輪52與所述的大齒輪51嚙合傳動，所述的光電編碼器41安裝于 所述的小齒輪52的轉(zhuǎn)軸53上。所述的處理器3通過無線通訊裝置6與所述的執(zhí)行控制器7通訊，無線通訊裝置 6使用RS232與所述的處理器3通訊。處理器的執(zhí)行步驟如下
(1)、將驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)的當(dāng)前轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成脈沖序列信號，保證轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一 轉(zhuǎn)，不論轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高低，脈沖序列中的脈沖數(shù)一樣，實(shí)時記錄所述的脈沖序列信號；
(2)、在轉(zhuǎn)子上設(shè)定一個標(biāo)記，使得轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，標(biāo)記發(fā)出一個脈沖信號，且標(biāo)記的 位置在一個滑塊移動方向上；并規(guī)定以轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)中心為原點(diǎn)，所述的標(biāo)記和所述的原點(diǎn) 的連線為ζ軸，從所述的原點(diǎn)到所述的標(biāo)記處的方向?yàn)? X向，并按照右手定則找到^軸和 + 7向、ζ軸和+ ζ向，現(xiàn)規(guī)定; 軸和 > 軸決定的那個面為上校正面，Χ軸和ζ軸決定的那個 面為面，^軸和c軸決定的S「個面為F面，忍面和▼面組成圓柱校正面；在轉(zhuǎn)子外面， 在靠近轉(zhuǎn)子上表面的位置安裝上振動傳感器，在靠近轉(zhuǎn)子下表面的位置安裝下振動傳感 器，上振動傳感器所在的面為上測試面，下振動傳感器所在的面為下測試面；
(3)、轉(zhuǎn)子在投入使用前，需要獲取轉(zhuǎn)子的加工誤差曲線，并將所述的加工誤差曲線作
為系統(tǒng)誤差保存下來；使機(jī)臂在極低的轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)外轉(zhuǎn)，使不平衡量引起的振動的大小幾 乎為0，以當(dāng)前脈沖序列信號作為數(shù)據(jù)采集卡的外時鐘信號，以標(biāo)記發(fā)出的脈沖信號作為 數(shù)據(jù)采集卡的觸發(fā)信號，對所述的機(jī)臂加工誤差曲線進(jìn)行整周期采樣，采樣機(jī)臂轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)
數(shù)為ArP機(jī)臂每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，數(shù)據(jù)采集卡整周期采樣Is個點(diǎn)，上、下振動傳感器分別測得的轉(zhuǎn) 子的加工誤差曲線第一加工誤差曲線A1(B) ( =1,2，…，巧34)、第二加工誤差曲線Z42( ) ( = 1,1",外巧)，記錄所述的第一、第二加工誤差曲線；
(4)、使轉(zhuǎn)子處于正常工作狀態(tài)，獲取轉(zhuǎn)子的不平衡量引起的第一振動信號，以當(dāng)前 脈沖序列信號作為數(shù)據(jù)采集卡的外時鐘信號，以標(biāo)記發(fā)出的脈沖作為數(shù)據(jù)采集卡的觸發(fā) 信號，對所述的第一振動信號采樣，采樣機(jī)臂轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)數(shù)及每轉(zhuǎn)的采樣點(diǎn)數(shù)和步驟(3)
中一樣，分別為Wr和Ns ,上、下振動傳感器分別獲得第一振動響應(yīng)曲線、 ( = 1,2，…,巧)；去除第一振動響應(yīng)曲線中對應(yīng)的加工誤差=zn(n)- Z41⑷、 X12( ) = ζ12(η) - ζ42( ) ( η =1,2,···, NrMs )，
利用自動跟蹤相關(guān)濾波法消除干擾信號、并獲取第一振動響應(yīng)曲線的幅值和相位分別
為
8=arctan
(μ) cos
“λπ 、
--η
\NS /
/ Σ x2i( )sin
/ M-I
f 2π 、 --η
W
順S
2 Σ ^aWcos
·ι
/i
I T Γ J· (2π 、 /
/(FriVs) + 2^ ^22Wsin ^·η/(ΝτΝ3)
/ J [ ^ KmS )!
[平
Ψη = arctanI x22(n)cos
、W
η
\Ns J
Z22 (β) sin
π
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(6)、移動上校正面內(nèi)的χ、7軸向的動平衡執(zhí)行單元的滑塊，使兩個軸向上滑塊回到 初始位置，之后移動圓柱校正面內(nèi)的動平衡執(zhí)行單元的滑塊，使u面上的動平衡執(zhí)行單 元的滑塊分別移動位移,-Z1II,使只面上的動平衡執(zhí)行單元的滑塊分別移動位 移+巧/2、-ζ2/2 ,其中如果位移量正值表示向正方向移動，負(fù)值表示向負(fù)方向移動，保
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(5)、分別移動上校正面內(nèi)的;r、Jj軸向上的動平衡執(zhí)行單元的滑塊，并記錄兩個軸向 上滑塊移動的位移量分別為ζ、7 U軸向的兩個滑塊移動距離等效，使用時只需移動其中 的任意一個即可，、軸向的兩個滑塊移動距離也等效，使用時只需移動其中的任意一個即 可)，其中如果位移量為正表示向正方向移動，為負(fù)表示向負(fù)方向移動；
上、下振動傳感器分別獲取轉(zhuǎn)子當(dāng)前的不平衡量引起的第二振動信號，以當(dāng)前脈沖序 列信號作為數(shù)據(jù)采集卡的外時鐘信號，以標(biāo)記發(fā)出的脈沖作為數(shù)據(jù)采集卡的觸發(fā)信號對所 述的第二振動信號采樣，采樣機(jī)臂轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)數(shù)及每轉(zhuǎn)的采樣點(diǎn)數(shù)和步驟(3)中一樣，分別為 沁和Fs,上、下振動傳感器分別獲得第二振動響應(yīng)曲線 (《)、 (《) in =Vl…，MtMs
)；去除第二振動響應(yīng)曲線中的加工誤差I(lǐng)21O) = hO) - ( )、^22㈤=^22㈤—( ) " = IX…，NrNs )，利用自動跟蹤相關(guān)濾波法消除干擾信號、并獲取第二振動響應(yīng)曲線的 幅值和相位
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s-1持試驗(yàn)轉(zhuǎn)速不變，上、下振動傳感器分別獲取轉(zhuǎn)子當(dāng)前的不平衡量引起的第三振動信號， 以當(dāng)前脈沖序列信號作為數(shù)據(jù)采集卡的外時鐘信號，以標(biāo)記發(fā)出的脈沖作為數(shù)據(jù)采集卡 的觸發(fā)信號對所述的第三振動信號采樣，采樣機(jī)臂轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)數(shù)及每轉(zhuǎn)的采樣點(diǎn)數(shù)和步驟
(3)中一樣，分別為巧和巧，并對第三振動信號進(jìn)行采樣獲得第三振動響應(yīng)曲線 (《)
、ζ》)( = Vl…具Ns );去除第三振動響應(yīng)曲線中的加工誤差％( )= (《)-&( )、
x32(n) ^ z32(n)~Zi2(M) (η ^ Vl-,NrMs )，利用自動跟蹤相關(guān)濾波消除干擾信號、并獲取第
三振動響應(yīng)曲線的幅值和相位
權(quán)利要求
用于離心機(jī)的三軸向自適應(yīng)式動平衡執(zhí)行裝置，其特征在于包括固定于的轉(zhuǎn)子的水平方向、分別沿兩個軸向調(diào)節(jié)其動平衡質(zhì)量塊的水平動平衡執(zhí)行單元和固定于轉(zhuǎn)子的圓柱面、沿豎直方向上下調(diào)節(jié)其動平衡質(zhì)量塊的豎直動平衡執(zhí)行單元和控制動平衡執(zhí)行單元的執(zhí)行控制器，各執(zhí)行單元受控于所述的執(zhí)行控制器；所述的動平衡執(zhí)行單元包括固定于所述的轉(zhuǎn)子上的底座，固定在所述的底座上的導(dǎo)軌，與所述的導(dǎo)軌滑動連接的滑塊和推動所述的滑塊沿所述的導(dǎo)軌往復(fù)運(yùn)動的傳動機(jī)構(gòu)，固接在所述的滑塊上的動平衡質(zhì)量塊；所述的轉(zhuǎn)子外設(shè)有采集由不平衡量引起的轉(zhuǎn)子的周期性振動響應(yīng)的數(shù)據(jù)采集裝置，所述的數(shù)據(jù)采集裝置與一能獲取不同的平衡量引起的振動響應(yīng)的幅值和相位、并根據(jù)所述的幅值和相位計(jì)算出轉(zhuǎn)子的原始不平衡量和各滑塊的移動方向和移動距離的處理器連接。
2.如權(quán)利要求1所述的用于離心機(jī)的三軸向自適應(yīng)式動平衡執(zhí)行裝置，其特征在于 所述的轉(zhuǎn)子上均勻分布四個水平動平衡執(zhí)行單元，相對的兩個水平動平衡執(zhí)行單元的導(dǎo)軌 共線、滑塊的移動方向相反；相鄰的兩個水平動平衡執(zhí)行單元的導(dǎo)軌相互垂直；所述的轉(zhuǎn)子的圓柱表面上均勻分布四個豎直動平衡執(zhí)行單元，所有的豎直動平衡執(zhí)行 單元的導(dǎo)軌相互平行；任意一對水平動平衡執(zhí)行單元必有一對豎直動平衡執(zhí)行單元與之共面。
3.如權(quán)利要求2所述的用于離心機(jī)的三軸向自適應(yīng)式動平衡執(zhí)行裝置，其特征在于 所述的數(shù)據(jù)采集裝置包括設(shè)置在所述的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)上、能將旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)換成脈沖序列信號的光電編碼器，與所述的光電編碼器連接的數(shù)據(jù)采集卡，與所述的數(shù) 據(jù)采集卡連接、并感應(yīng)轉(zhuǎn)子是否發(fā)生振動并獲取振動信號的振動傳感器和觸發(fā)所述的數(shù)據(jù) 采集卡、使其開始采樣的觸發(fā)機(jī)構(gòu)；將所述的光電編碼器輸出的脈沖信號作為數(shù)據(jù)采集卡的外時鐘信號，將所述的振動傳 感器輸出的振動信號作為數(shù)據(jù)采集卡的輸入信號，將根據(jù)所述的外時鐘信號對所述的振動 信號進(jìn)行采樣后得到的采樣信號作為所述的數(shù)據(jù)采集卡的輸出信號，所述的采樣信號輸入 所述的處理器中。
4.如權(quán)利要求3所述的用于離心機(jī)的三軸向自適應(yīng)式動平衡執(zhí)行裝置，其特征在于 所述的振動傳感器為電渦流傳感器。
5.如權(quán)利要求4所述的用于離心機(jī)的三軸向自適應(yīng)式動平衡執(zhí)行裝置，其特征在于 所述的觸發(fā)機(jī)構(gòu)包括固定于所述的轉(zhuǎn)子上的磁鋼和與所述的數(shù)據(jù)采集卡連接的霍爾開關(guān)， 所述的轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，所述的霍爾開關(guān)與所述的磁鋼相遇一次，所述的霍爾開關(guān)與所述的 磁鋼相遇時發(fā)出的脈沖觸發(fā)所述的數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行采樣。
6.如權(quán)利要求4所述的用于離心機(jī)的三軸向自適應(yīng)式動平衡執(zhí)行裝置，其特征在于 所述的觸發(fā)機(jī)構(gòu)開設(shè)于轉(zhuǎn)子的圓柱面上的一凹槽，所述的凹槽與所述的下振動傳感器對 應(yīng)。
7.如權(quán)利要5或6所述的用于離心機(jī)的三軸向自適應(yīng)式動平衡執(zhí)行裝置，其特征在 于所述的處理器包括當(dāng)轉(zhuǎn)子低速轉(zhuǎn)動時、分別獲取并記錄上、下振動傳感器感應(yīng)的轉(zhuǎn)子的 加工誤差誤差曲線的系統(tǒng)誤差記錄模塊，當(dāng)轉(zhuǎn)子正常工作時、分別獲取并記錄上、下振動傳 感器感應(yīng)的由轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的第一振動信號的第一緩存模塊，使水平動平衡執(zhí)行單元的滑塊發(fā) 生移動、并記錄滑塊移動方向和距離的執(zhí)行模塊，分別獲取并記錄水平滑塊移動后、上、下振動傳感器感應(yīng)的由轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的第二振動信號的第二緩存模塊，使豎直動平衡執(zhí)行單元的 滑塊發(fā)生移動、并記錄滑塊移動方向和距離的執(zhí)行模塊，分別獲取并記錄豎直滑塊移動后、 上、下振動傳感器感應(yīng)的由轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的第三振動信號的第三緩存模塊，分別將第一、第二、 第三振動信號中的加工誤差去除、并濾除振動信號的噪聲、獲取振動信號的幅值和相位的 去誤差模塊，根據(jù)第一、第二、第三振動信號的幅值和相位及滑塊的質(zhì)量和移動距離、用影 響系數(shù)法計(jì)算得到轉(zhuǎn)子的上表面和圓柱上的原始不平衡量、并將所述的不平衡量轉(zhuǎn)換為各 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的滑塊所需移動的方向和距離的計(jì)算模塊。
8.如權(quán)利要求7所述的用于離心機(jī)的三軸向自適應(yīng)式動平衡執(zhí)行裝置，其特征在于 所述的傳動機(jī)構(gòu)包括步進(jìn)電機(jī)和絲杠機(jī)構(gòu)，絲杠與所述的電機(jī)的輸出軸連接，絲桿螺母與 所述的質(zhì)量塊固接；所述的絲杠的兩側(cè)分別上設(shè)有限制滑塊移動范圍的限位開關(guān)，所述的 絲杠的兩端分別通過支承座與底座連接，所述的支承座與所述的絲桿之間設(shè)有軸承，所述 的支承座固定于所述的底座；所述的步進(jìn)電機(jī)受控于所述的執(zhí)行控制器。
9.如權(quán)利要求8所述的用于離心機(jī)的三軸向自適應(yīng)式動平衡執(zhí)行裝置，其特征在于 所述的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括與帶動所述的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的齒輪機(jī)構(gòu)，大齒輪與所述的轉(zhuǎn)子同軸設(shè) 置，小齒輪與所述的大齒輪嚙合傳動，所述的光電編碼器安裝于所述的小齒輪的轉(zhuǎn)軸上。
10.如權(quán)利要求9所述的用于離心機(jī)的三軸向自適應(yīng)式動平衡執(zhí)行裝置，其特征在于 所述的處理器通過無線通訊裝置與所述的執(zhí)行控制器通訊。
全文摘要
用于離心機(jī)的三軸向自適應(yīng)式動平衡執(zhí)行裝置，包括水平動平衡執(zhí)行單元、豎直動平衡執(zhí)行單元和控制動平衡執(zhí)行單元的執(zhí)行控制器；動平衡執(zhí)行單元包括固定于轉(zhuǎn)子上的底座，固定在底座上的導(dǎo)軌，與導(dǎo)軌滑動連接的滑塊和推動滑塊沿導(dǎo)軌往復(fù)運(yùn)動的傳動機(jī)構(gòu)，固接在滑塊上的動平衡質(zhì)量塊；轉(zhuǎn)子外設(shè)有采集由不平衡量引起的轉(zhuǎn)子的周期性振動響應(yīng)的數(shù)據(jù)采集裝置，數(shù)據(jù)采集裝置與一能獲取不同的平衡量引起的振動響應(yīng)的幅值和相位、并根據(jù)幅值和相位計(jì)算出轉(zhuǎn)子的原始不平衡量和各滑塊的移動方向和移動距離的處理器連接，各執(zhí)行單元的傳動機(jī)構(gòu)受控于執(zhí)行控制器，處理器使用無線通訊裝置和執(zhí)行控制器通訊。本發(fā)明具有直接安裝于轉(zhuǎn)子上、當(dāng)轉(zhuǎn)子的質(zhì)量分布或轉(zhuǎn)速發(fā)生改變時能實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)動平衡調(diào)整，控制準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01M1/38GK101949752SQ20101024213
公開日2011年1月19日 申請日期2010年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月2日
發(fā)明者何聞, 沈潤杰, 榮左超, 賈叔仕 申請人:浙江大學(xué)