[发明专利]一种基于驱动电流的双轴精密离心机回转台动平衡方法

权利要求书

1.一种基于驱动电流的双轴精密离心机回转台动平衡方法，定义双轴精密离心机的回转台轴心O为坐标原点，与回转台轴心共处于同一水面上的主轴中心指向回转台轴心的方向为x轴正方向，回转台轴心向上的方向为z轴正方向，根据右手定则确定y轴的方向；令静不平衡质点的初始位置在x轴正半轴，当主轴以转速ω旋转时，回转台以转速-ω旋转；在只需考虑静不平衡作用的条件下，当回转台绕主轴转过θ角度时，静不平衡质点相对于回转台轴心的角加速度为ω²Lsinθ/r，其中，L为主轴中心与回转台轴心之间的距离，r是静不平衡量到回转台轴心的距离，则回转台电机提供的转矩T为

T＝T₁+T₂+mω²Lrsinθ (1)

其中，m为回转台静不平衡的等效质量，T₂为回转台系统的重力产生的摩擦力矩，为一个常值；T₁为回转台与回转台轴承之间的正压力产生的摩擦力矩，T₁＝k₁FR，k₁为等效摩擦系数，R为回转台轴承半径，得到回转台所受的正压力F为

其中，M为回转台除去静不平衡质量的总质量，将以上各表达式带入式(1)中，并进行傅里叶级数展开，省略高阶小量，得到式(3)所示的回转台电机转矩T的表达式

T＝T₂+Acos(ωt+90°) (3)

其中，A＝mω²Lr，根据式(3)可以看出，回转台驱动电流一倍频幅值的大小可以反映出回转台动不平衡量的大小，且动不平衡相位φ_u与回转台驱动电流相位φ_i存在如下关系，φ_u＝φ_i+90°，在对回转台配平时，需要在回转台机械角位置φ_i-90°处进行质量补偿；

其特征在于，所述方法的实现过程为：

步骤一、设置双轴精密离心机主轴以小转速ω₀运行，回转台以转速-ω₀运行，采集回转台驱动电流的基准数据，记为其中A₀，φ₀分别是幅值和相位；

步骤二、设置双轴精密离心机主轴以工作转速ω运行，回转台以转速-ω运行，采集回转台驱动电流数据，提取电流的一倍频成分，记为其中A₁₀，φ₁₀分别是一倍频成分对应的幅值和相位，故由动不平衡引起的电流一倍频为A₁,φ₁是配平前电流一倍频的幅值和相位；

步骤三、设置双轴精密离心机以步骤二中的转速运行，根据所得的电流一倍频通过添加试重的方式对回转台的动不平衡量进行精确辨识并配平。

2.根据权利要求1所述的一种基于驱动电流的双轴精密离心机回转台动平衡方法，其特征在于，在步骤三中，通过添加试重的方式对回转台的动不平衡量进行精确辨识并配平，具体过程为：

步骤三一、在回转台机械角位置φ₁-90°处添加质量为λkg的试重，采集此时回转台驱动电流数据，提取其中的一倍频成分，与做差得到此时电流一倍频幅值A′₁,故可知单位质量的试重在同一相位处引起回转台驱动电流一倍频幅值的变化为

k＝|A₁-A′₁|/λ

步骤三二、在回转台机械角位置φ₁-90°处，添加质量为A₁/k kg的试重；采集此时回转台驱动电流数据，提取其中的一倍频成分，与做差得到此时对A₁和A₂进行比较，若A₂/A₁≤20％，认为此时双轴精密离心机的动平衡达到所要求的精度，动平衡结束；否则进行步骤三三；

步骤三三、在回转台机械角位置φ_n-90°处，n＝2，3，…，添加质量为A_n/k kg的试重，采集此时回转台驱动电流数据，提取其中的一倍频成分，此时n的取值增加1，与做差得到表示第n次配重前回转台驱动电流一倍频，直至当A_n/A₁≤20％时，认为此时双轴精密离心机的动平衡达到所要求的精度，动平衡结束。