[实用新型]智能教学实验动平衡机

说明书

本实用新型涉及一种微电子技术数字化的教学实验设备，具体的说是一种智能教学动平衡机。

目前国內动平衡测试技术手段和动平衡测试工程需求之间矛盾突出。一方面各类旋转机械的转速越来越高、达到数万乃至十数万r/min，超临界乃至超二阶、三阶临界的柔性转子在工程中已很多见，大型高速复杂设备对动平衡测试技术提出许多新课题，工业及家电产品的低振动和低噪声指标都要求动平衡精度不断提高，军工、纺机等轻小转子往往只允许几个毫克甚至零点几个毫克的残余不平衡量；另一方面国內的动平衡测试技术手段仍处于三依赖的水平：依赖陈旧设备、依赖经验摸索、依赖进口。而各高校机械、动力、能源、机电等专业的动平衡实验课所使用的设备，要么是原始的机械式动平衡机、要么是通用硬支承工业动平衡机。前者陈旧落后已远不适应教学需要，后者功能单一、价格昂贵、安装要求高，无法在实验室广泛普及，仅能供学生参观演示。单一的硬支承功能也只适合于低速平衡刚性转子，而当今工程上已日渐普遍使用的高速、高精度和超临界转子的平衡方法以及现场动平衡方法不能通过实验向学生演示，不能普及当然无法让学生人人动手操作加深印象和理解。

针对上述问题，本实用新型的目的，是设计一种既能含盖硬支承动平衡测量模式又能模拟高速、精密的软支承测量模式还能独立对刚性或柔性转子进行现场整机动平衡、功能齐全、价格低廉的智能化教学实验用动平衡机，易于教学和普及，以期通过实验使学生对当今动平衡技术有一个较完整和深入的了解。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：将微电子技术和机械技术有机的结合起来，设计一种智能教学实验动平衡机。本机包括电测箱1和平衡机床身两大部分组成，其特点是：电测箱是由箱体和设置在平衡机床身上的一对有源压电力传感器4、光电传感器6与计算机数字处理系统、限幅整形电路、锁相倍频电路、前置处理器、跟踪滤波器、AGC电路、ADC电路连接等构成；平衡机床身是由底座2、一对半硬支承摇摆架3、电动机5、开关按扭8、9、指示灯10所组成。

本实用新型的另一个特点是：有源压力传感器将接收的信号送入前置处理器，经处理后的信号输入跟踪滤波器，与AGC电路组成左、右振动信号通道；光电传感器将信号输入限幅整形电路，和锁相倍频电路组成参考信号通道；振动信号通道输入ADC电路转换成数字量与信号参考通道一起输入由89C51单片机为核心，配置有键盘接口、扩展ROM、RAM、扩展打印接口及LED显示器的计算机数字处理系统中。

由于用本实用新型采用了微电子技术和机械技术的结合，最主要的特点是能在一个半硬支承的机架上不经调整即可实现硬支承动平衡的A，B，C尺寸解算和软支承的影响系数法解算，既可进行动平衡校正亦可进行静平衡校正，具有动平衡教学实验所需的各种功能，从软件代替硬件的智能化设计使得该平衡机的成本大为降低，从而使动平衡实验教学普及成为可能。

图1是本实用新型的结构简图；

图2是本实用新型的测试系统框图；

图3是振动通道的原理图；

图4是参考信号通道的电原理图；

图5是计算机处理系统电原理图；

图6是键盘和显示器的电原理图。

下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步的说明。

参见图1，图2。本实用新型的平衡机床身的底座2上安装有一对半硬支承架3，半硬支承架上安装一对有源压电力传感器4，底座2上固定电动机5和光电传感器6，底座下装有减振底座7，电动机5的传动皮带和被测工件11相连接放置在硬支承架3上；两个有源压电力传感器的信号连接到电测箱1上的限幅调整电路的输入端，其输出端连接在前置处理电路的输入端，前置处理电路的输出端接在跟踪滤波器的输入端，其输出端接在AGC电路的输入端组成左、右振动信号通道；光电传感器的信号连接到限幅调整电路的输入端，限幅调整电路的输出端与锁相倍频电路相连，共同组成参考信号通道；两路振动信号通道的输出端进入ADC电路被转换成数字量，和信号参考通道一起输入以89C51单片机为核心，配置有键盘接口、扩展ROM、RAM、扩展打印接口及LED显示器的计算机数字处理系统中。

参见图3。运放U1及其外围元件R1-R5和C1、C2构成前置变换级，用来把传感器输出的电荷量变换成电压量。R1、R2和R3接成T型网络，其目的在于由低值电阻获得GΩ级的足够大的等效传输阻抗以保证电路的低频响应，避免使用高值电阻引起的噪声和漂移。C2的引入可以抑制传感器输出的漂移，本级电路有20dB的增益。