[发明专利]一种计入动态运行刚度的高精度在线智能动平衡方法

说明书

一种计入动态运行刚度的高精度在线智能动平衡方法，先建立转子轴系的系统模型，获取转子系统的结构参数；再应用预平衡分离动态运行刚度提取方法提取转子系统的动态运行刚度；然后将动态运行刚度输入到到动力学传递系数方程中，求解系统动态动力学影响系数；再利用系统动态动力学影响系数通过分解合成算法求解转子系统的平衡矢量；最后通过在线执行方式执行转子系统的平衡矢量，实现转子系统的在线平衡；本发明将动态运行刚度计入，通过动态动力学影响系数辨识转子系统的不平衡矢量，实现高效高精度矢量在线辨识。

技术领域

本发明涉及转子动平衡技术领域，具体涉及一种计入动态运行刚度的高精度在线智能动平衡方法。

背景技术

随着转子系统的不断发展，超高速超精密转子系统成为各种精密设备的关键部分，尤其是在超精密加工领域的精密机床主轴、医学领域的精密转子、航空发动机、精密电机转子等领域，对转子性能和运转平稳性都有极高的要求，微小的不平衡量都会导致转子的精度保持性能下降，导致转子轴系的运转精度无法满足要求，甚至造成转子损伤和加工对象的损伤。

随着智能化的不断发展，对转子的高效平稳运转提出了更高的要求，要求能够在线智能识别出不平衡矢量并且在线进行校正，实时监控转子的运行状态，那么就需要高精度的转子系统不平衡矢量辨识方法来解决转子矢量精确辨识的问题。应用比较广泛的有影响系数法、模态平衡法、无试重平衡技术；影响系数法需要试重，这在微型超精密转子领域的应用受到了限制，更加无法适用于有些场合的在线平衡；模态平衡法需要采集多截面模态信息，平衡效率不高，所需建模技术繁琐复杂，在现场应用中局限性较强；而通用的无试重动平衡技术应用采用的建模技术较为落后，无法准确的实现转子系统不平衡矢量的辨识；因此一种更加有效，更加贴近工况实际的高精度不平衡矢量无试重辨识方法被迫切需要。

目前的在线智能动平衡方法没有将动态运行刚度考虑在内。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供了一种计入动态运行刚度的高精度在线智能动平衡方法，将动态运行刚度计入，通过动态动力学影响系数辨识转子系统的不平衡矢量，实现高效高精度矢量在线辨识。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种计入动态运行刚度的高精度在线智能动平衡方法，包括以下步骤：

步骤1：建立转子轴系的系统模型，获取转子系统的结构参数，结构参数包括质量矩阵参数M，刚度矩阵参数K，阻尼矩阵参数C，陀螺矩阵参数G和角速度参数ω；

步骤2：应用预平衡分离动态运行刚度提取方法提取转子系统的动态运行刚度；

步骤3：将步骤2提取转子系统的动态运行刚度输入到动力学传递系数方程求解系统动态动力学影响系数,式中，α为动态动力学影响系数矩阵，为滞后角；

步骤4：利用步骤3得到的系统动态动力学影响系数通过分解合成算法求解转子系统的平衡矢量；[Q]＝-[α]^-1·A，式中，[Q]为转子系统的平衡矢量，A为转子系统的振动矢量；

步骤5：通过在线执行方式执行步骤4获取的转子系统的平衡矢量，实现转子系统的在线平衡。

所述的步骤2中预平衡分离动态运行刚度提取方法，其步骤如下：

1)首先在测试转速下进行预平衡，将振动降至，然后提取平衡后的振动位移作为原始参考信号；

2)通过在配重盘上添加激励质量，由计算得到同步激振力式中，m表示添加的激振质量，r表示激励半径，ω表示转子角速度参数，并且提取此时的振动位移作为比较信号；

3)从振动位移中去除振动位移就是由激励引起的振动响应由于振动位移和振动位移方位不同，因此，由激励引起的振动位移表示为：