通用动平衡机中智能去重模块的设计

　　1　引言

　　随着现代旋转机械转子转速的不断提高,作为直接影响旋转机械工作效率和可靠性的振动问题越来越突出。解决这一问题最有效的方法就是对其旋转部分 (即转子)进行高精度的平衡。转子的动平衡就是通过改变转子本身的质量分布来达到其主惯性轴与旋转轴相重合的工艺过程。直到现在,一种合理的、可靠的、适 应现代技术发展的自动动平衡装置还不多见[1,2]。振动问题涉及到产品性能、使用寿命等。因此人们在设计产品时,尽可能设法减少振动。如对汽车各旋转零 部件(如汽车里程表的铝罩和机芯等)中的超微型转子进行动平衡的测试与去重,正越来越引起各配套生产厂家的关注。

　　通用微型转子(质量小于10 g、直径小于4 cm)动平衡机[3]由测试机和去重机组成。测试机通过装在支架上的振动传感器将转子不平衡量转换为电信号,通过DSP处理后,提取其振动幅度A0和相角 θ0,只要在角度θ0位置处由去重机构根据A0的大小进行相应去重,从而使转子动不平衡量减小。

　　现场总线与工业以太网的结合使TCP/IP进入工业现场,使工厂的管理可以深入到控制现场,是In-tranet延伸到现场设备的基础。以现场 总线为基础的全数字控制系统将现有的模拟信号电缆用高容量的现场总线网络代替,从而大大减轻现场信号电缆连接的费用和工作量,提高了信号的传输效率,保证 系统的工作可靠性。

　　新型通用动平衡机的设计采用了模块化的结构,模块之间通信采用CAN现场总线网络,同时具有Ethernet接口,其结构如图1所示。主控机采 用工控机,其上的应用软件具有系统管理、功能配置、单元组态、运行维护等,因而能适应不同类型转子的测试机和去重机,也能改变测试机和去重机的数目,而无 需更改系统结构。该工控机中加装两块网卡,一块CAN适配器网卡与分布式控制系统的网络通信接口模块相连,另一块10/100Mbps自适应以太网卡连接 以太控制网络。

　　2　智能去重机设计

　　2·1　去重原理

　　由测试机完成转子不平衡量幅度A0和相角θ0的测试后,要使转子运转平衡,则由去重机构根据A0的大小在微型转子的角度θ0位置处进行相应去重,从而使转子动不平衡量减小。微型转子结构示意图如图2。

　　设转子需要去重的质量为m,由于有m = k·A0,当然需要精确标定比例因子k(如与放大器的放大倍数有关)。由图2可见去重体积为

式中:W为去重刀具的有效宽度;T为微型转子的厚度;H为微型转子下降的高度。

　　去重质量m的大小与微型转子的下降高度H成比例。可见,只要控制下降高度H就能达到去掉不平衡量的目的,H通常由精密的位移传感器来测量。