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精密离心机动平衡系统的研究与实现

王鹏  
【摘要】: 精密离心机是测试与标定高精度加速度计在高过载下性能的惯导测试设备。离心机旋转所产生的加速度的精度直接影响加速度计的标定精度。精密离心机所产生的加速度的精度主要是由大臂的半径的精度和主轴旋转速率的平稳性决定的。如果精密离心机的转子中存在不平衡量,由不平衡量引起的振动将对其旋转的速率平稳性和大臂半径产生影响,所以设计精密离心机动平衡系统对精密离心机转子系统中存在的不平衡量进行校正,消除或减小不平衡量对系统精度的影响。 在精密离心机进行动平衡之前,必须对大臂进行静平衡。因为如果大臂存在较大的不平衡量,在旋转时会产生较大的离心力,作用在支承系统上就会产生振动,导致转子系统的损坏,造成严重但不必要的损失。 本文针对精密离心机机械结构的特点,用影响系数法对精密离心机进行动平衡。 精密离心机动平衡系统由数据采集、数据分析处理、不平衡量的解算、执行部分等组成。数据采集系统性能的好坏会直接影响平衡精度,所以选用高性能的电容测微仪作为测试传感器,用高速数据采集通道对所采数据进行滤波,能满足精度和实时性两方面的要求;数据的分析处理首先对两组测微仪所测得的数据进行融合,然后用快速傅立叶变换分离出由不平衡量引起的振动响应的一次谐波分量;不平衡量的解算采用影响系数法,只需测试原始状态下及上、下校正面平衡滑块分别移动后的振动量,就可以解算出原始不平衡量的幅值和相位;动平衡系统的执行部分将影响系数法解算所得数据由触摸屏输入给PLC,由PLC控制步进电机驱动平衡滑块移动到要求的位置,实现精密离心机的动平衡。 影响系数法是一种现场动平衡的方法,不平衡量的分析处理及影响系数法的编程首先采用MATLAB实现,然后采用VC++和MATLAB混合编程的方法转换成cpp代码,嵌入到整个动平衡控制系统中。


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