钢坯修磨砂轮在线自动平衡装置控制系统的研究

摘要

磨削是精密与超精密加工的重要手段，砂轮在工作期间，由于各种原因导致处于不平衡状态，引起的振动将持续的传递到设备的机械部件，可能使得这些机械部件的工作状况变坏，直到彻底损坏。由于主轴和轴承震动造成的磨头性能的降低，将不能保证加工件的质量，因此砂轮平衡的程度还制约加工件的质量，而且振动还加速砂轮这砂轮的过度磨损，制约砂轮的使用寿命及加工成本等。
　　因而砂轮自动平衡技术已越来越受到人们的关注，国内外也进行了大量的研究和试验。而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。所以，设计出适用于钢坯修磨砂轮的在线自动平衡系统将具有很大的研究意义和实际经济意义。
　　本文主要在以往的砂轮自动平衡技术的基础上设计出一套用于钢坯修磨砂轮的在线自动平衡系统。本文主要从以下几方面进行研究:
　　综述了砂轮在线自动平衡技术的研究现状及发展，阐述了本文的研究意义;
　　研究了砂轮在线动平衡的原理和基本理论，对不平衡机理、原因做了理论分析，确定了钢坯修磨砂轮的平衡类型;
　　概述了砂轮运转中的两种信号的特点，明确了对它们的使用思路;
　　对基准信号和振动信号的处理设计了硬件处理电路，经基准信号处理、32倍频锁相、50倍频锁相电路、带通滤波电路的调制，使信号易于为采集卡采集;
　　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，提出了傅立叶变换、小波分解和相关函数法三种方法;
　　结合在线平衡的情况选取了适合本系统的平衡策略，并撰写了基于虚拟仪器的砂轮在线单面动平衡系统测控系统的实现程序;
　　通过本文的研究，完成了钢坯修磨砂轮在线自动平衡装置控制系统的研究，为进一步研究钢坯修磨砂轮的在线自动平衡系统打下了的基础。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题来源及研究意义

1．2 转子动平衡算法的理论发展

1．2．1 动平衡技术的发展历史

1．2．2 国外在优化平衡算法方面的研究

1．2．3 国内在优化平衡算法方面的研究

1．2．4 无试重自动平衡方法的研究

1．2．5 新型平衡算法的研究

1．3 钢坯修磨砂轮在线平衡控制系统的研究现状及意义

1．4 钢坯修磨砂轮在线平衡控制系统的研究思路

1．5 论文研究内容

第2章 砂轮在线平衡的基本理论

2．1 砂轮不平衡的基本理论

2．1．1 砂轮质量不平衡产生的原因

2．1．2 砂轮不平衡振动的产生机理

2．1．3 转子不平衡量的表示方法

2．1．4 转子允许不平衡量的计算

2．2 砂轮在线平衡方式和方法的选择

2．2．1 现场动平衡的特点

2．2．2 砂轮平衡方式的选择

2．2．3 砂轮转子的不平衡类型

2．2．4 影响系数法在刚性转子中的应用

2．3 本章小结

第3章 信号预处理电路设计

3．1 传感器的选取与安装

3．1．1 振动传感器的选取

3．1．2 转速传感器的选取

3．1．3 传感器的安装

3．2 基准整形电路

3．3 倍频锁相电路

3．3．1 锁相环部分介绍

3．3．2 32倍频锁相(采样触发电路)

3．3．3 50倍频锁相(带通滤波电路频率时钟)

3．4 跟踪带通滤波电路设计

3．4．1 带通滤波器

3．4．2 开关电容滤波器MF10cnn参数设计、原理及工作模式

3．4．3 跟踪带通滤波电路设计

3．5 小结

第4章 砂轮不平衡信息的提取

4．1 傅立叶变换提取法

4．1．1 采样定理及采样点数的确定

4．1．2 幅值相位信息推导

4．2 基于小波分解的振动量提取方法

4．2．1 小波分解的思想

4．2．3 信号的小波分解与重构

4．3 相关函数法

4．4 小结

第5章 砂轮自动平衡控制策略的研究

5．1 控制平台的选择

5．1．1 虚拟仪器

5．1．2 单片机对步进电机控制方式

5．1．3 LabVIEW对步进电机控制方式

5．2 坐标轮换法平衡策略

5．2．1 坐标轮换基本思想

5．2．2 改进的坐标轮换法

5．3 控制程序的实现

5．3．1 不平衡相位幅值显示

5．4．2 相位平衡

5．4．3 幅值平衡

5．5 基于影响系数法的平衡策略

5．6 小结

第6章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 论文需进一步研究的相关课题

参考文献

致谢