基于PLC的电机转子全自动动平衡系统研究

摘要

电机转子在设计制造过程中由于设计缺陷、材质不均、制造误差和装配误差等因素,使得转子主惯性轴偏离旋转轴。这类转子在高速运转过程中会产生振动和噪声,影响其工作性能、工作效率和使用寿命,甚至造成危害人身安全的重大事故,因此使用前需对转子进行动平衡校正。目前,国内中小型企业普遍采用半自动或纯手工去重法进行不平衡校正,不仅效率比较低,而且加工精度不高。而引进国外先进的全自动动平衡机成本比较高,不适用于我国中小型企业。因此,本文的研究目的是设计一套适合中小型企业使用的全自动动平衡系统。
　　 论文的主要研究内容为:
　　 1、研究动平衡的力学理论,以此为基础分析刚性转子的动平衡原理;研究通过最小二乘法和反三角函数法计算振动(正弦)信号幅值、相位,以及两面影响系数法求解不平衡量的方法。
　　 2、设计电机转子全自动动平衡系统的总体构架:首先,设计电机转子全自动动平衡系统不平衡量检测、转子传送、不平衡量去重的工作流程和方案;然后,根据工作流程分析平衡检测机、传送机械手和去重铣床的相关功能及其关键组成部分,并分别对其进行结构设计;最后,设计基于PLC(KV-3000)的全自动控制方案。
　　 3、研究转子不平衡量振动信号的处理方法:设计程控放大、带通跟踪滤波电路,对不平衡量振动信号进行放大滤波处理;分析通过KV-3000实现不平衡量振动信号处理和运算的方法以及由此产生的信号幅值、相位误差,并采用更换位置重新计算的方法进行误差修正;最终编写PLC程序运算出转子不平衡量大小和方位。
　　 4、研究转子不平衡量全自动去重铣削方案:首先,对R型去重铣刀进行建模,分析采用R型铣刀铣削时,转子上铣槽分布对铣削量和铣削方位的影响,并建立数学模型进行相应的误差补偿和修正:其次,研究转子多次铣削过程中出现的铣削重叠问题及其解决方案;再次,对KV-3000进行端口分配,并通过EasyBuild8000编写触摸屏监控、操作界面,实现系统人机交互功能;最后,介绍KV-3000电机定位控制、I/O扩展输入输出等去重控制相关功能,编写传送、去重程序,实现转子不平衡量全自动校正。
　　 5、进行转子不平衡量检测结果验证、系统运行调试和自动铣削去重实验,检验系统的性能,验证系统全自动动平衡效果。