用于电机转子去重的不平衡量周向分布模型

    0　引言

    动平衡是小型电机转子(如电动工具转子)产品的生产和制造过程中必须解决的基本问题,它直接影响着电机的工作性能和使用寿命。随着电机产品向高效、高精、高速和高可靠性方向发展,小型电机转子的动平衡要求也就愈发的凸显出来。电机转子的动平衡工艺有手工和自动之分。手工动平衡的缺点是显而易见的[1-2]。然而国内全自动平衡机市场长期为国外厂商所占有。因而研制出具有自主知识产权的全自动平衡机就显得非常重要。基于此,作者所在的课题组针对国内小型电机转子的特点,专门开发了适合国内电机转子生产工艺水平,具有完全自主知识产权的全自动平衡机,对其中的一系列关键技术进行了攻关。文献[2]主要对全自动平衡机的总体架构进行了设计和规划,划分出了整个系统的模块并归纳出了要解决的关键技术问题;文献[3]对平衡机的振动信号的分析与处理进行了研究;文献[4]主要介绍一种结合PLC和触摸屏,通过简单的操作即可完成的高精度的影响系数标定方法;文献[5]则对平衡机转速控制和测试转子的自动定位技术进行了研究。该全自动平衡机的控制系统包含了一个PLC主控器和若干个单片机,机器的各种数据需要在PLC和单片机之间传递。文献[6]则对这个问题进行了研究,比较好地解决了这个问题。

    1　问题的提出

    自动转子平衡机的去重方式主要有R型铣削校正和V型铣削校正。无论哪种方式,其最终目的是要提高一次去重的成功率(一次成功率的含义为被校正转子左右两去重面各铣削去重一次就达到合格的比例)。而要提高一次成功率,除了要对不平衡量进行精确的测量外,还要对不平衡量进行精确的切削建模以及研究不平衡量的等效分布方式。文献[7]对R型铣周向成型铣削去重模型进行了研究,分析了去重校正误差的影响,较好地解决了R型铣的问题。

   不同于R形铣削的铣削宽度固定,V形铣削的等效宽度是可调的,即对转子齿面的铣削齿数Z(即切削校正面)是可以选择的。基于效率上的考虑,铣削齿数Z自然是越少越好;但对电机转子而言,单个齿面所允许去重的质量是有限的,当不平衡量超过一定大小时势必要进行多齿铣削。实际切削过程中,不平衡量的表现形式为切削去重部分的重径积,在多齿铣削时需要将该矢量进行等效分解。将矢量的分解到两齿以上的情形是一个多解问题,可以作为一个优化问题,而且进行优化计算有一定的计算量。为了适应运算能力相对较弱的工业PLC的需求,需要设计一套简单高效的算法,在小计算量的情况下将不平衡量等效分配在选定的齿数上。