全自动动平衡机去重建模与智能规划

    0　引言

    动平衡是旋转类产品生产、制造过程中必须解决的一个基本的共性问题,其优劣程度直接决定产品的工作性能、使用寿命,对产品的质量产生巨大的影响。如在汽车和电动工具等行业,其电机向高速化和轻量化的发展,对此类产品的振动、噪声等性能要求也越来越高,相应的电机转子对动平衡技术也提出了更苛刻的要求。目前国内电机制造厂的转子动平衡,除了少数厂引进国外全自动动平衡外,大多数厂仍为手工去重。手工去重一般需去重4~5次,不仅生产效率低、校正质量差,而且对转子的破坏大。单是操作人员经验所引起的重量偏差就达10%~50%,对转子电气性能的削弱造成电机性能退化,不能满足高效生产优质电机的需要[1]。因此研制、开发高精度、自动化的动平衡机成为必要。

    虽然国内已有数十家动平衡机制造厂家,但对于全自动动平衡主要还是依靠国外进口。目前国内已有少数研究单位进行了电机转子全自动动平衡机的研制,但和世界上先进水平相比仍有较大差距[2]。

    高精度的全自动动平衡机不仅需要高精度的测量技术去重系统的精度也同样重要。而提高去重系统的精度,建立精确的校正模型是关键。目前国内研究主要侧重于测量系统精度的提高,如信号处理方面[3,4],而在去重模型选择方面显得过于简化,存在较大误差。同时,由于国内生产的电机转子普遍存在初始不平衡量较大的情况,如何高效率,高精度的去重也是需要解决的问题。

    对于电机转子,目前应用较多的平衡校正方式为铣削和钻削去重[5]。铣削去重效率高,容易自动化,在中小型电机自动平衡校正中应用最广泛;钻削去重通常用于手动操作校正或半自动的平衡校正。本文对小型电机转子自动动平衡校正的R型铣削和V型铣削方式进行了研究。

    1　R型铣削模型

    1.1　去重建模

    R型铣削由于去除不平衡量大、定位容易等优点,应用最广泛。R型铣削去重模型如图1所示。

    不平衡量通常的表示方法为mr,是一个矢量,指转子校正平面一点上质量与该点到转子轴心距离的乘积。如图3,由于去重质量在圆周、径向的分布,显然采用去重质量乘以其质心到转子轴心距离会有较大的误差,实际上应是去重面积上各点不平衡量矢量的积分。同时考虑电机转子圆周上分布槽的影响,去重不平衡量的模型可表示为

式中:λ—槽影响系数,近似为除去槽的转子圆周长度与转子圆

         周长度的比值;