钢坯修磨砂轮在线自动平衡装置控制系统的研究

摘要

随着产品精度和加工效率的不断提高，砂轮加工过程中产生的振动越来越受到人们的关注.在旋转机械的运转过程中，由其重要的组成部件——转子引起的振动导致了机械设备的振动、噪声甚至破坏。由于转子的不平衡量引起的振动不仅严重制约着磨削表面的质量、加工精度和生产效率，而且振动还加速了砂轮的磨损，影响了砂轮的使用寿命，增加了成本消耗，所以对不平衡量的控制显的越来越重要。砂轮在线自动平衡装置控制系统能够在线对砂轮进行平衡，具有广泛应用前景。
　　对于钢坯修磨砂轮来说，具有使用更换频率大，并要求钢坯修磨过程的高效、稳定和低成本等新的特点。由于重大的研究意义和实际经济意义，在线平衡技术越来越受到国内外专家的关注，并对其做了大量的研究和实验。当前，主要被运用的在线自动平衡方法有平衡机法和现场动平衡方法。平衡机法费时、操作麻烦，应用较少;现场动平衡方法由于其自身的方便性和有效性等优点被广泛应用于实际生产中。
　　本文在充分了解了在线自动平衡技术的研究现状及发展历史、掌握在线动平衡技术的基本原理以及转子产生不平衡的原理的基础上，通过对其进行深入的分析，确定了钢坯修磨砂轮的平衡类型。通过对影响系数法和振型法的充分了解和分析，在影响系数法的基础上对提取不平衡信号相位和幅值的方法做了理论分析和推导并成功建立了计算不平衡信息的模型。使用VB设计了FFT变换程序，实现时域到频域的转换。成功开发了一套基于采集卡USB7660、PC机、PCI1243U运动控制卡、伺服电机的在线自动控制平衡装置控制系统。
　　本文以开发砂轮在线自动平衡装置控制系统为目的，在基于VB的基础上，实现了对不平衡信号及基准信号的采集、信号的处理、PCI1243运动控制卡对电机的控制以及相对应的程序设计。该系统能够快速实现砂轮的在线平衡.在机器不停止工作的前提下，可以有效的抑制和消除振动，从而将振动带来的危害降低到最小，甚至消除，进而对提高磨削加工的质量和磨削效率起到非常重要的作用。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 概述

1．1．1 课题背景及来源

1．1．2 课题的目的及意义

1．2 砂轮在线平衡技术的研究现状

1．2．1 转子动平衡技术的理论发展

1．2．2 新型平衡算法的研究

1．3 平衡系统的组成

1．4 本文的主要研究内容

第2章 砂轮在线平衡的基本理论

2．1 砂轮不平衡产生的原因及机理

2．1．1 砂轮不平衡产生的原因

2．1．2 砂轮不平衡振动的产生机理和特征

2．2 砂轮在线平衡方式和方法的选择

2．2．1 转子不平衡的种类

2．2．2 在线动平衡的特点

2．2．3 砂轮平衡方式的选择

2．2．4 转子动平衡技术中存在的若干问题

2．3 转子不平衡量的表达方式

2．3．1 转子不平衡量的表达方式

2．3．2 允许转子不平衡量的计算

2．4 本章小结

第3章 系统方案的选择

3．1 方案设计思想

3．2 传感器的选择

3．2．1 振动传感器的选择

3．2．2 基准信号传感器的选择

3．3 采集卡的选择

3．4 控制器及语言的选择

3．5 执行部分硬件的选择

3．5．1 伺服电机的选择

3．5．2 伺服驱动器的选择

3．6 本章小结

第4章 不平衡信号的处理

4．1 信号的采集

4．1．1 采样定理及采样点数

4．1．2 基于VB的采集程序设计

4．2 数据的傅里叶变换

4．2．1 快速傅里叶变换

4．2．2 基于VB的快速傅里叶变换程序设计

4．3 不平衡信号幅值和相位的提取

4．4 本章小结

第5章 基于运动控制卡的电机控制

5．1 传感器的安装及不平衡位置计算模型

5．1．1 传感器的安装

5．1．2 不平衡位置计算模型

5．2 硬件基本参数的设置

5．2．1 PCI-1243U运动控制卡参数设置

5．2．2 驱动器参数设置

5．3 界面及程序的设计

5．4 程序调试

5．5 本章小结

第6章 全文总结与讨论

6．1 全文总结

6．2 讨论

参考文献

致谢