[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

说明书

一种基于驱动电流的双轴精密离心机回转台动平衡方法，属于机械转子动平衡技术领域。为了解决现有的精密离心机回转台动平衡方法存在的动不平衡辨识精度较低，操作和计算过程复杂且耗时大等问题。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；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；设置双轴精密离心机以转速ω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。此方法不依赖于任何外置的精密传感器，对回转台轴系动不平衡的辨识精度更高，简单易行、无需多次实验，从工程应用角度来说更加实用。

技术领域

本发明涉及精密离心机动平衡方法，特别涉及一种基于驱动电流的双轴精密离心机回转台动平衡方法，属于大型机械转子动平衡技术领域。

背景技术

双轴精密离心机主要用于提供导航精度天地一致性试验验证的大过载环境，能够开展控制系统大过载导航精度试验、惯性系统天地一致性试验、误差模型验证及相关标定试验。在实际工作中，受限于目前的机械制造、加工、装配等工艺水平及负载自身质量分布和安装定位误差，双轴精密离心机的主轴和回转台都不可避免地存在动不平衡，是引起轴系机械振动、影响系统精度和安全运行的主要因素。

对于双轴精密离心机主轴轴系的动平衡问题，可以选取不同类型的外置传感器，通过合理配置和布局，实现对物理量的测量，结合机械转子动力学和动平衡方法，实现对转子动不平衡的有效辨识。然而，对于双轴精密离心机回转台轴系的动平衡问题，却受到诸多制约：一方面，由于结构空间的限制，很难在保证支撑刚度的前提下在回转台轴系中安装精密传感器甚至探头；另一方面，即便安装了传感器并实现了对所需物理量的检测，由于主轴和回转台的连续旋转要求，传感器有效信号到采集设备之间需要经过滑环和长距离传输，使得该信号不可避免地受到系统噪声的影响，其信号质量难以保证，为转子动不平衡辨识增加了难度。文献号为CN105478245A的现有技术给出了一种基于主轴振动检测的双自由度精密离心机副轴动不平衡量辨识方法，解决了现有双自由度精密离心机副轴动不平衡量的辨识问题，为该轴系动平衡校正提供了参考和依据。然而，该文献所提方法存在以下不足：首先，需要配置精密传感器测量离心机主轴振动，从而间接辨识副轴的动不平衡，传感器的精度直接影响动不平衡辨识精度；其次，由于离心机主轴轴系刚度很大，该方法对回转轴系动不平衡的灵敏度较低，导致动不平衡辨识精度低；最后，辨识过程需要进行多次实验，操作和计算过程复杂、耗时大。

发明内容

本发明要解决的技术问题：本发明的目的是提供一种基于驱动电流的双轴精密离心机回转台动平衡方法，以解决现有双轴精密离心机回转台动平衡方法存在的动不平衡辨识精度较低，操作和计算过程复杂，且耗时大的问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

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(双自由度臂式精密离心机)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(由于静不平衡量大于十倍的偶不平衡量，故偶不平衡对于回转台电机提供的转矩的影响可以忽略不计，只考虑静不平衡的影响)，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)