螺杆真空泵转子动平衡机去重角度伺服控制系统的设计与研究

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动平衡检测作为一项精密技术,其精确的去重角度及去重量极为重要;尤其是工程中的螺杆真空泵转子动平衡,很多情况下其去重位置和去重量难以在固定的平衡面内满足工艺需求,因此需要对螺杆真空泵转子的质量属性进行研究,再通过自动控制系统精确的找到满足工艺条件的去重位置。为了达到这一目的,针对螺杆真空泵转子几何与质量特性进行研究,对动平衡机去重角度伺服控制系统进行设计与研究,并将动平衡机与角度仪相结合,形成一个闭环角度定位系统。(1)本文在研究螺杆真空泵转子不平衡量的基础上,阐述了如何将不平衡量分解和等效替代到其他位置的方法,通过Solid Works软件上的质量属性分析,对螺杆真空泵的惯性张量与质心偏移量进行研究,基于理论力学和矩阵分析的基础上将所有不平衡量等效到一个可以去重的点上,获取螺杆泵转子原理不平衡的工艺去重孔的位置与去重量。(2)平衡机的校正面为转子的两侧端面,由于螺杆真空泵转子结构的复杂性,通过平衡机计算出的去重位置很容易落在螺杆真空泵的空腔上,本文将通过模型分析与理论计算将空腔上的不平衡量进行分解移动到可以去重的位置上,实现等效精确去重。(3)硬件部分主要包括信号电路的设计、传感器的采用、串口通信的选取、伺服系统的构造、伺服电机和角度仪的使用与配合。上位机软件选用Visual Basic6.0进行程序设计,主要包括电机程序、系统设计、串口通信、电机的复位与标定、电机模式的选择、传动比计算方法设计、角度仪的标定等。下位机中的电机采用RS485串口通信,角度仪的编程语言应用C语言与汇编语言,C语言进行角度仪的外部显示和内部计算,汇编语言完成对信号数据的采集和针对上位机通信。(4)整个伺服系统通过软件控制伺服驱动器,伺服驱动器控制电机运行模式,角度仪可对与被测转子有相同转动特性的转轴进行实时监测,形成一个异轴角度检测系统。通过光电传感器对贴有光标纸的被测转子旋转进行检测,每个角度都对应了相应的脉冲个数,实现了对被测转子的实时角度检测。根据传动比、被测转子当前角度和需要运转到的角度三者之间的数学运算,将准确的脉冲信号发送给伺服电机,通过对软件的自动控制编程从而构造出一个闭环系统。(5)为了证实整个基于伺服电机的动平衡测试系统的可靠性,作者进行了多次实验,分别对局部系统和整机进行了多方面验证。实验结果显示为该系统确实有效的提高了动平衡检测系统增去重的准确性,很大程度上增加了动平衡机的检测效率,在实际工程上有较大的实用价值。
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