[發明專利]一種基于驅動電流的雙軸精密離心機回轉臺動平衡方法

有效

• 申請號: 201910078861.4
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109847952B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 霍鑫;單丙杰;王玘玥;張媛媛;陳松林;趙輝;馬杰;陳維山;姚郁
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B04B9/14
• 分類號: B04B9/14
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 楊立超

一種基于驅動電流的雙軸精密離心機回轉臺動平衡方法，屬于機械轉子動平衡技術領域。為了解決現有的精密離心機回轉臺動平衡方法存在的動不平衡辨識精度較低，操作和計算過程復雜且耗時大等問題。設置雙軸精密離心機主軸以小轉速ω₀運行，回轉臺以轉速?ω₀運行，采集回轉臺驅動電流的基準數據；設置雙軸精密離心機主軸以工作轉速ω運行，回轉臺以轉速?ω運行，采集回轉臺驅動電流數據，提取電流的一倍頻成分；設置雙軸精密離心機以轉速ω運行，根據所得的電流一倍頻通過添加試重的方式對回轉臺的動不平衡量進行精確辨識并配平。此方法不依賴于任何外置的精密傳感器，對回轉臺軸系動不平衡的辨識精度更高，簡單易行、無需多次實驗，從工程應用角度來說更加實用。

技術領域

本發明涉及精密離心機動平衡方法，特別涉及一種基于驅動電流的雙軸精密離心機回轉臺動平衡方法，屬于大型機械轉子動平衡技術領域。

背景技術

雙軸精密離心機主要用于提供導航精度天地一致性試驗驗證的大過載環境，能夠開展控制系統大過載導航精度試驗、慣性系統天地一致性試驗、誤差模型驗證及相關標定試驗。在實際工作中，受限于目前的機械制造、加工、裝配等工藝水平及負載自身質量分布和安裝定位誤差，雙軸精密離心機的主軸和回轉臺都不可避免地存在動不平衡，是引起軸系機械振動、影響系統精度和安全運行的主要因素。

對于雙軸精密離心機主軸軸系的動平衡問題，可以選取不同類型的外置傳感器，通過合理配置和布局，實現對物理量的測量，結合機械轉子動力學和動平衡方法，實現對轉子動不平衡的有效辨識。然而，對于雙軸精密離心機回轉臺軸系的動平衡問題，卻受到諸多制約：一方面，由于結構空間的限制，很難在保證支撐剛度的前提下在回轉臺軸系中安裝精密傳感器甚至探頭；另一方面，即便安裝了傳感器并實現了對所需物理量的檢測，由于主軸和回轉臺的連續旋轉要求，傳感器有效信號到采集設備之間需要經過滑環和長距離傳輸，使得該信號不可避免地受到系統噪聲的影響，其信號質量難以保證，為轉子動不平衡辨識增加了難度。文獻號為CN105478245A的現有技術給出了一種基于主軸振動檢測的雙自由度精密離心機副軸動不平衡量辨識方法，解決了現有雙自由度精密離心機副軸動不平衡量的辨識問題，為該軸系動平衡校正提供了參考和依據。然而，該文獻所提方法存在以下不足：首先，需要配置精密傳感器測量離心機主軸振動，從而間接辨識副軸的動不平衡，傳感器的精度直接影響動不平衡辨識精度；其次，由于離心機主軸軸系剛度很大，該方法對回轉軸系動不平衡的靈敏度較低，導致動不平衡辨識精度低；最后，辨識過程需要進行多次實驗，操作和計算過程復雜、耗時大。

發明內容

本發明要解決的技術問題：本發明的目的是提供一種基于驅動電流的雙軸精密離心機回轉臺動平衡方法，以解決現有雙軸精密離心機回轉臺動平衡方法存在的動不平衡辨識精度較低，操作和計算過程復雜，且耗時大的問題。

本發明為解決上述技術問題采取的技術方案是：

一種基于驅動電流的雙軸精密離心機回轉臺動平衡方法，定義雙軸精密離心機(雙自由度臂式精密離心機)的回轉臺軸心O為坐標原點，與回轉臺軸心共處于同一水面上的主軸中心指向回轉臺軸心的方向為x軸正方向，回轉臺軸心向上的方向為z軸正方向，根據右手定則確定y軸的方向；令靜不平衡質點的初始位置在x軸正半軸，當主軸以轉速ω旋轉時，回轉臺以轉速-ω旋轉；在只需考慮靜不平衡作用的條件下(由于靜不平衡量大于十倍的偶不平衡量，故偶不平衡對于回轉臺電機提供的轉矩的影響可以忽略不計，只考慮靜不平衡的影響)，當回轉臺繞主軸轉過θ角度時，靜不平衡質點相對于回轉臺軸心的角加速度為ω²Lsinθ/r，其中，L為主軸中心與回轉臺軸心之間的距離，r是靜不平衡量到回轉臺軸心的距離，則回轉臺電機提供的轉矩T為

T＝T₁+T₂+mω²Lrsinθ (1)