专利名称：用于离心机的三轴向自适应式动平衡执行方法
技术领域：
本发明涉及一种用于长径比大的转子的三轴向自适应式动平衡执行方法。
背景技术：
目前，对转子的动平衡工作大都是在动平衡机上完成的，也有一部分是使用动平 衡仪进行现场动平衡来对转子进行动平衡，动平衡的种类主要分为单面动平衡和双面动平 衡，在转子的长径比较大时必须进行双面动平衡。使用动平衡机或动平衡仪消除不平衡量 时，需要反复的启动和停止，之后在转子的一个面或者两个面上消除或增加一部分质量，实 现过程很复杂，所需要的时间也很长，而且只要转子的转速或质量分布发生改变就需要将 转子拿到动平衡机上或者使用动平衡仪重新做动平衡。
发明内容
为了方便实现动平衡工作，更为了在长径比大的转子的质量分布或转速发生改变 时，转子能够实现自适应动平衡，本发明提供一种自适应三轴向动平衡方法。用于离心机的三轴向自适应式动平衡执行方法，包括以下步骤
(1)、在转子水平方向和竖直方向上分别安装能在水平方向和竖直方向调节其动平衡 质量块的动平衡执行单元；在水平方向上设置四个动平衡执行单元，相邻的水平的动平衡 执行单元的调节方向相互垂直，相对的水平的动平衡执行单元的调节方向相互共线、滑块 的移动方向相反；在竖直方向上设置四个动平衡执行单元，竖直的动平衡执行单元的调节 方向相互平行；任意一对水平动平衡执行单元必有一对竖直动平衡执行单元与之共面；
(2)、将驱动转子旋转的驱动机构的当前转速转换成脉冲序列信号，保证转子每转一 转，不论转子转速高低，脉冲序列中的脉冲数一样，实时记录所述的脉冲序列信号；
(3)、在转子上设定一个标记，使得转子每转一转，标记发出一个脉冲信号，且标记的位 置在一个滑块移动方向上；并规定以转子的回转中心为原点，所述的标记和所述的原点的 连线为ζ轴,从所述的原点到所述 的标记处的方向为+ ζ向，并按照右手定则找到>'轴和+ 7向、ζ轴和+ ζ向,现规定ζ轴和
轴决定的那个面为上校正面，χ轴和轴决定的那个面为c面，^轴和ζ轴决定的那个 面为▼面，^面和υ面组成圆柱校正面；在转子外面，在靠近转子上表面的位置安装上振 动传感器，在靠近转子下表面的位置安装下振动传感器，上振动传感器所在的面为上测试 面，下振动传感器所在的面为下测试面；
(4)、转子在投入使用前，需要获取转子的加工误差曲线，并将所述的加工误差曲线作
为系统误差保存下来；使机臂在极低的转速下转』1转，使不平衡量引起的振动的大小几 乎为0，以当前脉冲序列信号作为数据采集卡的外时钟信号，以标记发出的脉冲信号作为 数据采集卡的触发信号，对所述的机臂加工误差曲线进行整周期采样，采样机臂转动的转
数为巧，机臂每转一转，数据采集卡整周期采样Ys个点，上、下振动传感器分别测得的转
6
(6)、分别移动上校正面内的χ、7轴向上的动平衡执行单元的滑块，并记录两个轴向 上滑块移动的位移量分别为ζ、7 U轴向的两个滑块移动距离等效，使用时只需移动其中 的任意一个即可，7轴向的两个滑块移动距离也等效，使用时只需移动其中的任意一个即 可)，其中如果位移量为正表示向正方向移动，为负表示向负方向移动；
上、下振动传感器分别获取转子当前的不平衡量引起的第二振动信号，以当前脉冲序 列信号作为数据采集卡的外时钟信号，以标记发出的脉冲作为数据采集卡的触发信号对所 述的第二振动信号采样，采样机臂转动的转数及每转的采样点数和步骤(4)中一样，分别为 和Fs ,上、下振动传感器分别获得第二振动响应曲线、
)；去除第二振动响应曲线中的加工误差
利用自动跟踪相关滤波法消除干扰信号、并获取第二振动响应曲线的
子的加工误差曲线第一加工误差曲线( = U,…，峪Α)、第二加工误差曲线
),记录所述的第一、第二加工误差曲线；
(5)、使转子处于正常工作状态，获取转子的不平衡量引起的第一振动信号，以当前 脉冲序列信号作为数据采集卡的外时钟信号，以标记发出的脉冲作为数据采集卡的触发 信号，对所述的第一振动信号采样，采样机臂转动的转数及每转的采样点数和步骤(4)
中一样，分别为^r和Ns ,上、下振动传感器分别获得第一振动响应曲线Z11O)、ζ12( ) ( = U…,沁^s);去除第一振动响应曲线中对应的加工误差；^㈨
利用自动跟踪相关滤波法消除干扰信号、并获取第一振动响应曲线的幅值和相位分别
为
幅值和相位
(7)、移动上校正面内的χ、>'轴向的动平衡执行单元的滑块，使两个轴向上滑块回到 初始位置，之后移动圆柱校正面内的动平衡执行单元的滑块，使ε面上的动平衡执行单 元的滑块分别移动位移+巧/2、-巧/2 ,使只面上的动平衡执行单元的滑块分别移动位 移+ ζ2/2、-&/2 ,其中如果位移量正值表示向正方向移动，负值表示向负方向移动，保
持试验转速不变，上、下振动传感器分别获取转子当前的不平衡量引起的第三振动信号， 以当前脉冲序列信号作为数据采集卡的外时钟信号，以标记发出的脉冲作为数据采集卡 的触发信号对所述的第三振动信号采样，采样机臂转动的转数及每转的采样点数和步骤
(4)中一样，分别为Wr和巧，并对第三振动信号进行采样获得第三振动响应曲线細㈨
、巧2( ) {η = \’2，…,NtNs )；去除第三振动响应曲线中的加工误差;^31㈦= Z31(X)-^uO)、
χ32( ) = ζ32(η)-z,2(n) ( = U,…，外沁)，利用自动跟踪相关滤波消除干扰信号、并获取第 三振动响应曲线的幅值和相位
(8)使圆柱校正面内的四个竖直动平衡执行单元的滑块移动到初始位置；
(9)、根据步骤(5)、步骤(6)和步骤(7)得出的第一、第二、第三振动响应曲线的幅值和 相位，以及各滑块的移动方向和位移量，使用影响系数法计算出转子的上校正和圆柱校正 面上的原始不平衡量
4 =為^^3 , O1 = mr ,U2= MD(Z^jZ2),其中D为竖直方向动平衡执行单元滑块的回转
半径，m为移动部分质量，移动部分包括滑块、丝杆螺母、动平衡质量块和联接用的螺栓螺 母·’
设初始不平衡量Gw在;r轴和/轴上的分量分别为Ute、Wii，初始不平衡量在 平面和ι干面内的分量分别为Α,、U2,
则χ方向和7方向上的滑块需要移动的距离分别为<■、冬，且
XZ平面和界平面内的四个滑块需要移动的距离分别为+
，且
其中D为竖直方向动平衡执行单元滑块的回转半径， 为移动部分质量，移动部分包 括滑块、丝杆螺母、动平衡质量块和联接用的螺栓螺母；计算结果为正值时表示向相应坐标 轴的正方向移动，为负值时表示向相应坐标轴的负方向移动；
(10)、使各动平衡执行机构的滑块移动至要求的位置；获取当前的振动响应，判断当前 振动是否处于振动允许范围内，若是，则保持各滑块的位置；若否，则返回步骤(5)。进一步，步骤(10)中，在移动滑块前，先判断滑块是否会被移动到导轨之外若 是，则发出报警，并提示无法完成动平衡；若否，则移动滑块。本发明的技术构思是通过在转子上安装动平衡执行单元，通过分析转子的由不 平衡量引起的振动响应来获取动平衡执行单元的调整参数，使转子达到动平衡。当转子的 转速和质量分布发生变化时，转子的振动响应也相应的发生变化，处理器将重新分析、计算 振动响应，重新移动动平衡执行机构的滑块，使转子重新达到动平衡。在转子的上表面安装 四个动平衡执行单元用来消除转子的力不平衡，在转子的圆柱面安装四个动平衡执行单元 用来消除转子的力偶不平衡。本发明具有直接安装于转子上、当转子的质量分布或转速发生改变时能实现自适 应动平衡调整，控制准确的优点。
9
图1为本发明的示意图。图2为第一种实施方式的示意图。图3为第二种实施方式的示意图。图4为动平衡执行单元的剖视图。图5为本发明的控制流程图。
具体实施例方式实施例一
参照图1、3、4、5
自适应式三轴向动平衡执行方法包括以下步骤
(1)、在转子水平方向和竖直方向上分别安装能在水平方向和竖直方向调节其动平衡 质量块的动平衡执行单元；在水平方向上设置四个动平衡执行单元，相邻的水平的动平衡 执行单元的调节方向相互垂直，相对的水平的动平衡执行单元的调节方向相互共线、滑块 的移动方向相反；在竖直方向上设置四个动平衡执行单元，竖直的动平衡执行单元的调节 方向相互平行；任意一对水平动平衡执行单元必有一对竖直动平衡执行单元与之共面；
(2)、将驱动转子旋转的驱动机构的当前转速转换成脉冲序列信号，保证转子每转一 转，不论转子转速高低，脉冲序列中的脉冲数一样，实时记录所述的脉冲序列信号；
(3)、在转子上设定一个标记，使得转子每转一转，标记发出一个脉冲信号，且标记的 位置在一个滑块移动方向上；并规定以转子的回转中心为原点，所述的标记和所述的原点 的连线为ζ轴，从所述的原点到所述的标记处的方向为+ 向，并按照右手定则找到7轴和 + >’向、ζ轴和+ ζ向，现规定 轴和7轴决定的那个面为上校正面，χ轴和ζ轴决定的那个 面为ε面"轴和r轴决定的那个面为▼面，E面和ι面组成圆柱校正面；在转子外面， 在靠近转子上表面的位置安装上振动传感器，在靠近转子下表面的位置安装下振动传感 器，上振动传感器所在的面为上测试面，下振动传感器所在的面为下测试面；
(4)、转子在投入使用前，需要获取转子的加工误差曲线，并将所述的加工误差曲线
作为系统误差保存下来；使机臂在极低的转速下转Wr转，使不平衡量引起的振动的大小
几乎为0，以当前脉冲序列信号作为数据采集卡的外时钟信号，以标记发出的脉冲信号作 为数据采集卡的触发信号，对所述的机臂加工误差曲线进行整周期采样，采样的转数为
巧，转子每转一转，数据采集卡整周期采样Ats个点，上、下振动传感器分别测得的转子 的加工误差曲线第一加工误差曲线 ㈨(《 =〗义-^VrFs )、第二加工误差曲线Z42( ) = 1,2,···,外JVs),记录所述的第一、第二加工误差曲线；
(5)、使转子处于正常工作状态，获取转子的不平衡量引起的第一振动信号，以当前脉 冲序列信号作为数据采集卡的外时钟信号，以标记发出的脉冲作为数据采集卡的触发信 号，采样机臂转动的转数及每转的采样点数和步骤(4)中一样，分别为A^r和Ms,上、下振
动传感器分别获得第一振动响应曲线~( )、化(《) M = Ur^VrIVs)；去除第一振动响应曲线中对应的加工误差
利用自动跟踪相关滤波法消除干扰信号、并获取第一振动响应曲线的幅值和相位分别
为
(6)、分别移动上校正面内的;f、·)7轴向上的动平衡执行单元的滑块，并记录两个轴向 上滑块移动的位移量分别为τ、7 U轴向的两个滑块移动距离等效，使用时只需移动其中 的任意一个即可1轴向的两个滑块移动距离也等效，使用时只需移动其中的任意一个即 可)，其中如果位移量为正表示向正方向移动，为负表示向负方向移动；
上、下振动传感器分别获取转子当前的不平衡量引起的第二振动信号，以当前脉冲序 列信号作为数据采集卡的外时钟信号，以标记发出的脉冲作为数据采集卡的触发信号对所 述的第二振动信号采样，采样机臂转动的转数及每转的采样点数和步骤(4)中一样，分别为 Fr和Fs,上、下振动传感器分别获得第二振动响应曲线 ㈨、巧 {η=\Χ…,NrNs
)；去除第二振动响应曲线中的加工误差
利用自动跟踪相关滤波法消除干扰信号、并获取第二振动响应曲线的 幅值和相位
(7)、移动上校正面内的χ、^轴向的动平衡执行单元的滑块，使两个轴向上滑块回到初始位置，之后移动圆柱校正面内的动平衡执行单元的滑块，使E面上的动平衡执行单 元的滑块分别移动位移+巧/2、-巧/2 ,使只面上的动平衡执行单元的滑块分别移动位
移+巧/2、-&/2 ,其中如果位移量正值表示向正方向移动，负值表示向负方向移动，保 持试验转速不变，上、下振动传感器分别获取转子当前的不平衡量引起的第三振动信号， 以当前脉冲序列信号作为数据采集卡的外时钟信号，以标记发出的脉冲作为数据采集卡 的触发信号对所述的第三振动信号采样，采样机臂转动的转数及每转的采样点数和步骤
(4)中一样，分别为沁和AZs，并对第三振动信号进行采样获得第三振动响应曲线巧办)
、巧办)(《 = U…,A「rFs);去除第三振动响应曲线中的加工误差&⑶= ㈨、
%( ) =( = IX-Jir^s )，利用自动跟踪相关滤波法消除干扰信号、并获取
第三振动响应曲线的幅值和相位
(8)使圆柱校正面内的四个竖直动平衡执行单元的滑块移动到初始位置；
(9)、根据步骤(5)、步骤(6)和步骤(7)得出的第一、第二、第三振动响应曲线的幅值和 相位，以及各滑块的移动方向和位移量，使用影响系数法计算出转子的上校正和圆柱校正 面上的原始不平衡量
F32 A32^ , O1 = mf ,U2 = MDiz^jz2),其中D为竖直方向动平衡执行单元滑块的回转
半径，m为移动部分质量，移动部分包括滑块、丝杆螺母、动平衡质量块和联接用的螺栓螺 母；
设初始不平衡量在x轴和7轴上的分量分别为U1,、 ，初始不平衡量Gm在 平面和灭平面内的分量分别为ApA,
其中D为竖直方向动平衡执行单元滑块的回转半径， 为移动部分质量，移动部分包 括滑块、丝杆螺母、动平衡质量块和联接用的螺栓螺母；计算结果为正值时表示向相应坐标 轴的正方向移动，为负值时表示向相应坐标轴的负方向移动；
(10)、使各动平衡执行机构的滑块移动至要求的位置；获取当前的振动响应，判断当前 振动是否处于振动允许范围内，若是，则保持各滑块的位置；若否，则返回步骤(5)。步骤(10)中，在移动滑块前，先判断滑块是否会被移动到导轨之外若是，则发出 报警，并提示无法完成动平衡；若否，则移动滑块。用于实现上述执行方法的动平衡执行装置，包括固定于的转子1的水平方向、分 别沿两个轴向调节其动平衡质量块的水平动平衡执行单元2-1、固定于转子的竖直方向的 竖直动平衡执行单元2-2和执行控制器7 ；所述的动平衡执行单元包括固定于所述的转子 1上的底座21，固定在所述的底座21上的导轨22，与所述的导轨22滑动连接的滑块23和 推动所述的滑块23沿所述的导轨22往复运动的传动机构，所述的动平衡质量块24固接与 所述的滑块23上，对于水平方向上的四个动平衡执行单元2-1，相对的两个动平衡执行单 元2-1的导轨22共线、滑块23的移动方向相反，相邻的两个动平衡执行单元2-1的导轨22 相互垂直；对于竖直方向的四个动平衡执行单元2-2，动平衡执行单元2-2的导轨22相互 平行、滑块23的移动相同；动平衡执行单元2-1、2-2受控于执行控制器7。所述的转子1外设有采集由不平衡量引起的转子1的周期性振动响应的采集装 置，所述的采集装置与一能获取不同的平衡量引起的振动响应的幅值和相位、并根据所述 的幅值和相位计算出转子的原始不平衡量和各滑块的移动方向和移动距离的处理器3连 接，所述的处理器3通过无线通讯装置6与所述的执行控制器7通讯。所述的转子1上均勻分布四个水平动平衡执行单元2-1，相对的两个水平动平衡 执行单元2-1的导轨22共线、滑块23的移动方向相反；相邻的两个水平动平衡执行单元 2-1的导轨22相互垂直；
所述的转子1的圆柱表面上均勻分布四个竖直动平衡执行单元2-2，所有的竖直动平 衡执行单元2-2的导轨22相互平行；
任意一对水平动平衡执行单元2-1必有一对竖直动平衡执行单元2-2与之共面。所述的采集装置包括设置在所述的转子1的旋转驱动机构上、能将旋转驱动机构 的转速转换成脉冲序列信号的光电编码器41，与所述的光电编码器41连接的数据采集卡 42，与所述的数据采集卡42连接、并感应转子1是否发生振动并获取振动信号的振动传感器43和触发所述的数据采集卡42、使其开始采样的触发机构；
将所述的光电编码器41输出的脉冲信号作为数据采集卡42的外时钟信号，将所述的 振动传感器43输出的振动信号作为数据采集卡42的输入信号，将根据所述的外时钟信号 对所述的振动信号进行整周期采样后得到的采样信号作为所述的数据采集卡42的输出信 号，所述的采样信号输入所述的处理器3中。所述的振动传感器43为电涡流传感器。所述的触发机构包括固定于所述的转子上的磁钢441和与所述的数据采集卡42 连接的霍尔开关442，所述的转子1每转一转，所述的霍尔开关442与所述的磁钢441相遇 一次，所述的霍尔开关442与所述的磁钢441相遇时发出的脉冲触发所述的数据采集卡42 开始采样。所述的处理器3包括当机臂低速转动时、获取并记录机臂的加工误差曲线的系统 误差记录模块，当转子1正常工作时、分别获取并记录上、下振动传感器43测得的由转子1 产生的第一振动信号的第一缓存模块，使水平动平衡执行单元2-1的滑块发生移动、并记 录滑块移动方向和距离的执行模块，分别获取并记录滑块23移动后、上、下振动传感器43 测得的由转子1产生的第二振动信号的第二缓存模块，使竖直动平衡执行单元2-2的滑块 发生移动、并记录滑块移动方向和距离的执行模块，分别获取并记录滑块23移动后、上、下 振动传感器感应的由转子1产生的第三振动信号的第三缓存模块；分别将第一、第二、第三 振动信号中对应的加工误差去除、并滤除干扰噪声信号、获取振动信号的幅值和相位的去 误差模块，根据第一、第二、第三振动信号的幅值和相位及滑块的质量和移动距离、用影响 系数法计算得到转子的不平衡量、并将所述的不平衡量转换为各执行机构的滑块23所需 移动的方向和距离的计算模块。所述的传动机构包括步进电机251和丝杠机构，丝杠252与所述的电机251的输 出轴连接，丝杆螺母253与所述的质量块24固接；所述的丝杠252的两侧分别上设有限制 滑块移动范围的限位开关254，所述的丝杠的两端分别通过支承座255与底座21连接，所述 的支承座255与所述的丝杆252之间设有轴承256，所述的支承座255固定于所述的底座 21 ；所述的步进电机251受控于所述的执行控制器7。所述的旋转驱动机构包括与带动所述的转子1旋转的齿轮机构，大齿轮51与所述 的转子1同轴设置，小齿轮52与所述的大齿轮51啮合传动，所述的光电编码器41安装于 所述的小齿轮52的转轴53上。所述的处理器3通过无线通讯装置6与所述的执行控制器7通讯，无线通讯装置 6使用RS232与所述的处理器3通讯。本发明的技术构思是通过在转子上安装动平衡执行单元2-1，2-2，通过分析转 子1的由不平衡量引起的振动响应来获取动平衡执行单元的调整参数，使转子1达到动平 衡。当转子1的转速和质量分布发生变化时，转子1的振动响应也相应的发生变化，处理器 3将重新分析、计算振动响应，重新移动动平衡执行机构的滑块23，使转子1重新达到动平 衡。安装在转子的上表面安装四个水平动平衡执行单元2-1用来消除转子的力不平衡，安 装在转子的圆柱面安装四个竖直动平衡执行单元2-2用来消除转子的力偶不平衡。本发明使用霍尔开关作为动平衡测量的相位基准和数据采集卡开始采集数据的 触发信号。转子转动时，霍尔开关平时输出的是高电平，在和磁钢相遇时将输出低电平，所以转子每转一转，霍尔开关输出一个脉冲，这个脉冲输入给采集卡，其上升沿作为数据采集 卡开始采集数据的基准信号；驱动机构动作时，驱动电机的动力经小齿轮，大齿轮传递至机 臂，从而使机臂转动；联接在小齿轮转轴上的光电编码器将小齿轮转轴的转速转换为脉冲 序列输出，这个脉冲序列输入给数据采集卡，作为数据采集卡采样的外时钟信号，保证转子
不论转速高低，转子每转一转，数据采集卡整周期采样Ws个点，而且采样点的位置固定。在
有不平衡量的情况下，转子会有周期性振动，上、下电涡流传感器安装在转子的外侧，依靠 检测其和转子的间隙变化量来测量出转子的对不平衡量的振动响应；上、下电涡流传感器 的输出信号输入给数据采集卡，作为数据采集卡的输入信号；数据采集卡接收到基准信号 脉冲后启动，进入准备采样的状态，之后每接收到一个外时钟信号脉冲采集一次输入信号，
采集完Ars个点后通过USB总线将数据传输给计算机，完成一次数据采集过程。由于的转子直径较大，加工完成后的圆度不可能很好，转子在旋转时，转子的加工 误差曲线和不平衡量的振动响应曲线同频率、同相位，所以在投入使用前，应当将转子的加 工误差曲线测量出来并将其作为系统的固有参数记录下来；得到转子加工误差曲线的方法
是是转子在极低的转速下转A1r转，使不平衡量的大小几乎为0，系统经过上文所述的数
据采集过程后，采集卡将采集到转子的加工误差曲线，并传输给处理器。在计算转子的不平 衡量时，先将振动信号中的加工误差去除，提高控制的准确性。在转子上设定一个标记，使得转子每转一转，标记发出一个脉冲信号，且标记的 位置在一个滑块移动方向上；并规定以转子的回转中心为原点，所述的标记和所述的原点 的连线为 轴，从所述的原点到所述的标记处的方向为+ ζ向，并按照右手定则找到工轴 和+ 7向、ζ轴和+ζ向，现规定X轴和7轴决定的那个面为上校正面，X轴和ζ轴决定的那 个面为 面，^轴和轴决定的那个面为▼面，H面和▼面组成圆柱校正面；在转子外 面，在靠近转子上表面的位置安装上振动传感器，在靠近转子下表面的位置安装下振动传 感器，上振动传感器所在的面为上测试面，下振动传感器所在的面为下测试面；数据采集卡
每次都采集转臂的巧个整转的信号，机臂每转一转，数据采集卡整周期采样Ms个点，上、
下测试面上转子加工误差曲线分别为、z42( ) in = VI···，MTMS )，上、下测试面上测
得第一振动信号分别为(η O-具Ns ),上、下测试面上第二振动信号分
别为
上、下测试面上第三振动信号分别为Z31⑷、ζ32( )
(η = \Χ…爲Ns ),移动部分的质量均为w，移动部分包括动平衡质量块、丝杆螺母、滑块 以及用于联接的螺栓螺母。(1)消除加工误差，得到由于不平衡量引起的振动信号
(2)使用自动跟踪相关滤波法消除干扰信号并得到转子的第一振动信号的振动幅值和
相位
设上测试面上第
应 响 动 振<
号的表达式为
、下测试面上第一振动信号的表达式为
)，其中
为不平衡信号，易1
为干扰噪声；
ο,在采样周期足够多的情况下
同样地，使用上文所述的自动跟踪相关滤波消除干扰信号并得到转子的上、下测试面 上的第二、第三振动响应信号的振动幅值和相位分别为(3)使用影响系数法计算转子的不平衡量 可以将上、下测试面的第一、第二、第三振动信号写成向量形式
设初始时转子上校正面和圆柱校正面上的不平衡量分别为^^、Gm，对应的上、下测 试面的振动响应信号分别为第一振动响应信号F11、f12,若上校正面和圆柱校正面上的不平 衡量对上、下测试面的影响系数分别是碍i、^12、^21、 22，则 J ^lI = 1乙,10 + ^21^20
上校正面上X轴向、>’轴向动平衡执行单元的滑块移动位移7=1 +及(其中；C为； 轴 向的移动距离，》'为y轴向的移动距离，设定正值表示向正方向移动，负值表示向负方向移 动)，则在由于上校正面上的滑块移动产生力不平衡量的为 γ = mf，保持试验转速不变，则 此时上、下测试面的振动响应信号为第二振动信号
使上校正面上的r轴向、^轴向动平衡执行单元的滑块移动到初始位置，并使辽面上 的动平衡执行单元的滑块分别移动位移+巧/2、-巧/2,并使界面上的动平衡执行单元的 滑块分别移动位移+巧/2、-z2f2 (设定正值表示向正方向移动，负值表示向负方向移动)， 则在由于圆柱校正面上的滑块移动产生力偶不平衡量的为O2 = + ，其中￡)为竖
^
直方向动平衡执行单元滑块的回转半径， 为移动部分质量，移动部分包括滑块、丝杆螺母、 动平衡质量块和联接用的螺栓螺母，保持试验转速不变，则此时上、下测试面的振动响应信 号为第三振动信号
(4)使圆柱校正面内的四个动平衡执行单元的滑块移动到初始位置；
(5)计算三轴向动平衡执行单元的滑块的移动距离和方向；
设初始不平衡量斤113在1轴和^轴上的分量分别为巧，、^^，初始不平衡量 2￡ι在 平面和^干面内的分量分别为巧P ,则初始不平衡量向量可以转化为复数形式
'10
Kw J
则; 方向和/方向上的滑块需要移动的距离分别为之、4,且平面和界平面内的四个滑块需要移动的距离分别为+夂、-4、+、、_ rfp，且
其中 为竖直方向动平衡执行单元滑块的回转半径；计算结果为正值时表示向相应 坐标轴的正方向移动，为负值时表示向相应坐标轴的负方向移动。实施例二 参照图2、3、4、5
本实施例与实施例二的区别之处在于所述的触发机构开设于转子的圆柱面上的凹 槽，所述的凹槽与所述的下振动传感器对应。本实施例的技术构思是通过在转子的圆周面上开设与振动传感器对应的凹槽来 做出数据采集卡的触发机构。当振动传感器遇到凹槽时，传感器的输出信号发生突变，这个 突变的信号即作为触发所述的数据采集卡进行采样的触发信号。本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护 范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术 人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
权利要求
用于离心机的三轴向自适应式动平衡执行方法，包括以下步骤(1)、在转子水平方向和竖直方向上分别安装能在水平方向和竖直方向调节其动平衡质量块的动平衡执行单元；在水平方向上设置四个动平衡执行单元，相邻的水平的动平衡执行单元的调节方向相互垂直，相对的水平的动平衡执行单元的调节方向相互共线、滑块的移动方向相反；在竖直方向上设置四个动平衡执行单元，竖直的动平衡执行单元的调节方向相互平行；任意一对水平动平衡执行单元必有一对竖直动平衡执行单元与之共面；(2)、将驱动转子旋转的驱动机构的当前转速转换成脉冲序列信号，保证转子每转一转，不论转子转速高低，脉冲序列中的脉冲数一样，实时记录所述的脉冲序列信号；(3)、在转子上设定一个标记，使得转子每转一转，标记发出一个脉冲信号，且标记的位置在一个滑块移动方向上；并规定以转子的回转中心为原点，所述的标记和所述的原点的连线为轴，从所述的原点到所述的标记处的方向为向，并按照右手定则找到轴和向、轴和向，现规定轴和轴决定的那个面为上校正面，轴和轴决定的那个面为面，轴和轴决定的那个面为面，面和面组成圆柱校正面；在转子外面，在靠近转子上表面的位置安装上振动传感器，在靠近转子下表面的位置安装下振动传感器，上振动传感器所在的面为上测试面，下振动传感器所在的面为下测试面；(4)、转子在投入使用前，需要获取转子的加工误差曲线，并将所述的加工误差曲线作为系统误差保存下来；使机臂在极低的转速下转转，使不平衡量引起的振动的大小几乎为0，以当前脉冲序列信号作为数据采集卡的外时钟信号，以标记发出的脉冲信号作为数据采集卡的触发信号，对所述的机臂加工误差曲线进行整周期采样，采样机臂转动的转数为，机臂每转一转，数据采集卡整周期采样个点，上、下振动传感器分别测得的转子的加工误差曲线第一加工误差曲线()、第二加工误差曲线()，记录所述的第一、第二加工误差曲线；(5)、使转子处于正常工作状态，获取转子的不平衡量引起的第一振动信号，以当前脉冲序列信号作为数据采集卡的外时钟信号，以标记发出的脉冲作为数据采集卡的触发信号，对所述的第一振动信号采样，采样机臂转动的转数及每转的采样点数和步骤(4)中一样，分别为和，上、下振动传感器分别获得第一振动响应曲线、()；去除第一振动响应曲线中对应的加工误差、()，利用自动跟踪相关滤波法消除干扰信号、并获取第一振动响应曲线的幅值和相位分别为(6)、分别移动上校正面内的、轴向上的动平衡执行单元的滑块，并记录两个轴向上滑块移动的位移量分别为、(轴向的两个滑块移动距离等效，使用时只需移动其中的任意一个即可，轴向的两个滑块移动距离也等效，使用时只需移动其中的任意一个即可)，其中如果位移量为正表示向正方向移动，为负表示向负方向移动；上、下振动传感器分别获取转子当前的不平衡量引起的第二振动信号，以当前脉冲序列信号作为数据采集卡的外时钟信号，以标记发出的脉冲作为数据采集卡的触发信号对所述的第二振动信号采样，采样机臂转动的转数及每转的采样点数和步骤(4)中一样，分别为和，上、下振动传感器分别获得第二振动响应曲线、()；去除第二振动响应曲线中的加工误差、()，利用自动跟踪相关滤波法消除干扰信号、并获取第二振动响应曲线的幅值和相位(7)、移动上校正面内的、轴向的动平衡执行单元的滑块，使两个轴向上滑块回到初始位置，之后移动圆柱校正面内的动平衡执行单元的滑块，使面上的动平衡执行单元的滑块分别移动位移、，使面上的动平衡执行单元的滑块分别移动位移、，其中如果位移量正值表示向正方向移动，负值表示向负方向移动，保持试验转速不变，上、下振动传感器分别获取转子当前的不平衡量引起的第三振动信号，以当前脉冲序列信号作为数据采集卡的外时钟信号，以标记发出的脉冲作为数据采集卡的触发信号对所述的第三振动信号采样，采样机臂转动的转数及每转的采样点数和步骤(4)中一样，分别为和，并对第三振动信号进行采样获得第三振动响应曲线、()；去除第三振动响应曲线中的加工误差、()，利用自动跟踪相关滤波消除干扰信号、并获取第三振动响应曲线的幅值和相位(8)使圆柱校正面内的四个竖直动平衡执行单元的滑块移动到初始位置；(9)、根据步骤(5)、步骤(6)和步骤(7)得出的第一、第二、第三振动响应曲线的幅值和相位，以及各滑块的移动方向和位移量，使用影响系数法计算出转子的上校正和圆柱校正面上的原始不平衡量其中，，，，，，，，其中为竖直方向动平衡执行单元滑块的回转半径，m为移动部分质量，移动部分包括滑块、丝杆螺母、动平衡质量块和联接用的螺栓螺母；设初始不平衡量在轴和轴上的分量分别为、，初始不平衡量在平面和平面内的分量分别为、则方向和方向上的滑块需要移动的距离分别为、，且，平面和平面内的四个滑块需要移动的距离分别为、、、，且，其中为竖直方向动平衡执行单元滑块的回转半径，m为移动部分质量，移动部分包括滑块、丝杆螺母、动平衡质量块和联接用的螺栓螺母；计算结果为正值时表示向相应坐标轴的正方向移动，为负值时表示向相应坐标轴的负方向移动；(10)、使各动平衡执行机构的滑块移动至要求的位置；获取当前的振动响应，判断当前振动是否处于振动允许范围内，若是，则保持各滑块的位置；若否，则返回步骤(5)。2010102421789100001dest_path_image001.jpg,293468dest_path_image002.jpg,2010102421789100001dest_path_image003.jpg,551143dest_path_image004.jpg,2010102421789100001dest_path_image005.jpg,729183dest_path_image006.jpg,506646dest_path_image001.jpg,174257dest_path_image003.jpg,404381dest_path_image001.jpg,454288dest_path_image005.jpg,2010102421789100001dest_path_image007.jpg,273209dest_path_image003.jpg,862453dest_path_image005.jpg,94720dest_path_image008.jpg,427613dest_path_image007.jpg,976406dest_path_image008.jpg,2010102421789100001dest_path_image009.jpg,189081dest_path_image009.jpg,643065dest_path_image010.jpg,2010102421789100001dest_path_image011.jpg,966599dest_path_image012.jpg,2010102421789100001dest_path_image013.jpg,494532dest_path_image012.jpg,691158dest_path_image009.jpg,632438dest_path_image010.jpg,307133dest_path_image014.jpg,2010102421789100001dest_path_image015.jpg,972731dest_path_image012.jpg,589526dest_path_image016.jpg,2010102421789100001dest_path_image017.jpg,690206dest_path_image012.jpg,168591dest_path_image018.jpg,2010102421789100001dest_path_image019.jpg,936696dest_path_image020.jpg,2010102421789100001dest_path_image021.jpg,396496dest_path_image001.jpg,312369dest_path_image003.jpg,328866dest_path_image001.jpg,13794dest_path_image003.jpg,457545dest_path_image001.jpg,860714dest_path_image003.jpg,680902dest_path_image009.jpg,226196dest_path_image010.jpg,106427dest_path_image022.jpg,2010102421789100001dest_path_image023.jpg,855946dest_path_image012.jpg,214247dest_path_image024.jpg,dest_path_image025.jpg,873767dest_path_image012.jpg,659320dest_path_image026.jpg,dest_path_image027.jpg,709185dest_path_image028.jpg,dest_path_image029.jpg,58126dest_path_image001.jpg,385203dest_path_image003.jpg,856504dest_path_image007.jpg,206714dest_path_image030.jpg,dest_path_image031.jpg,93767dest_path_image008.jpg,456441dest_path_image032.jpg,dest_path_image033.jpg,849377dest_path_image009.jpg,936150dest_path_image010.jpg,439944dest_path_image034.jpg,dest_path_image035.jpg,600667dest_path_image012.jpg,413771dest_path_image036.jpg,dest_path_image037.jpg,738573dest_path_image012.jpg,29746dest_path_image038.jpg,dest_path_image039.jpg,310554dest_path_image040.jpg,dest_path_image041.jpg,45292dest_path_image042.jpg,dest_path_image043.jpg,778762dest_path_image044.jpg,dest_path_image045.jpg,76888dest_path_image046.jpg,dest_path_image047.jpg,218063dest_path_image048.jpg,dest_path_image049.jpg,372969dest_path_image050.jpg,dest_path_image051.jpg,593735dest_path_image052.jpg,977443dest_path_image001.jpg,295161dest_path_image003.jpg,dest_path_image053.jpg,558652dest_path_image054.jpg,dest_path_image055.jpg,79763dest_path_image007.jpg,516429dest_path_image008.jpg,439386dest_path_image056.jpg,dest_path_image057.jpg,873778dest_path_image058.jpg,131453dest_path_image001.jpg,122543dest_path_image003.jpg,dest_path_image059.jpg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2.如权利要求1所述的用于离心机的三轴向自适应式动平衡执行方法，其特征在于 步骤(10)中，在移动滑块前，先判断滑块是否会被移动到导轨之外若是，则发出报警，并 提示无法完成动平衡；若否，则移动滑块。
全文摘要
用于离心机的三轴向自适应式动平衡执行方法，包括以下步骤在转子水平方向和竖直方向上分别安装能在水平方向、竖直方向调节其动平衡质量块的动平衡执行单元和控制动平衡执行单元的执行控制器；将驱动转子旋转的驱动机构的当前转速转换成脉冲序列信号；在转子上设标记触发采样；获取转子的加工误差引起的振动信号；获取转子的不平衡量引起的第一振动信号；分别移动的水平动平衡执行单元的滑块，获取第二振动信号；分别移动竖直动平衡执行单元的滑块获取第三振动信号；计算出转子的原始不平衡量使各动平衡执行机构的滑块移动至要求的位置。本发明具有直接安装于转子上、当转子的质量分布或转速发生改变时能实现自适应动平衡调整，控制准确的优点。
文档编号G01M1/38GK101915639SQ201010242178
公开日2010年12月15日 申请日期2010年8月2日 优先权日2010年8月2日
发明者何闻, 沈润杰, 荣左超, 贾叔仕 申请人:浙江大学