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动平衡机的算法研究与软件实现

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  0 引言

  目前国内全自动平衡机产品缺少,无法满足我国国内企业的需求, 通过对软件算法的分析和总结,并在 Delphi7.0 上软件编程完成对工件不平衡量的自动化测量和校正工作,实现动平衡机的高测量精度和高效性。

  1 动平衡机算法分析

  (1)采用间接法获得不平衡量的幅值及相位

        在动平衡测试中,采集出的不平衡量对应的是正弦波函数,从该正弦波函数中获得所对应的不平衡量的幅值和相位有 2 种方法:①直接法 即遇到最大值存下,作为幅值,并且存下相应的相角。 但是,由于正弦波在极值附近变化最缓,采用这种方式的最小可达剩余不平衡量较大。 ②间接法 即找出正弦波信号的过零点,相加(0°位置)或相减(180°位置)90°所对应的正弦波的幅值和相位为不平衡量的幅值和相位。 由于正弦波函数在 90°位置值变化剧烈,因此用这种方式的平衡机的最小可达剩余不平衡量较小。 通过在该正弦波函数中加入一个同频的方波或脉冲信号寻找零点,本文采集该正弦波函数 10 个周期,每个周期采样 256 个点,再与方波或脉冲信号对比寻找零点位置, 找到后再相加 (0°位置)或相减(180°位置),90°就是所对应的正弦波的幅值和相位。 因而通过采用间接法进行不平衡量测量,以提高动平衡机测量精度。

  (2)采用矢量合成法进行转子不平衡量的求解及解算

  被平衡的转子虽然有 2 个支撑、2 个测量面和2 个校正面,理论上,转子的不平衡量可以等效到 2个测量面上,而且可以通过在 2 个校正面上进行适当的加重或去重操作, 完成转子不平衡量的校正。

  基于矢量合成方法求解转子不平衡量在原理上能够保证获得作为整体的转子的实际不平衡量, 并以此为根据对转子的测量及校正前后的不平衡量是否合格做出合理的判断。

  (3)去重算法

  假定去重不平衡量用矢量表示,在去重圆上通过对各点不平衡量矢量的积分来计算应去重量的各参数值,提高去重精度。 同时,由于去重体积存在轴向长度,实际校正面与预定校正面不重合,因而将预定校正面上的不平衡量转换至实际校正面上,计算相应的校正参数,实现精确的去重校正。 在该动平衡机中应用的是 R 形铣削去重,在不考虑铣刀的进给量和转出量时,其去重模型如图 1 所示.

  

     建立的去重模型是基于立式硬支撑动平衡机而设计的,在大转盘中设计零位,通过零点定位,再在所测得的不平衡位置左右旋转 35°的去重地方进行去重,寻找重心位置是关键,由积分模型来计算应去重量,设去重质量为 M,去重深度为 x,则

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