自动平衡补偿矢量精稳测算方法研究

自动平衡系统中配重块定位的准确性直接影响动平衡效果，如果定位不准确将导致配重块移动混乱，甚至造成平衡失败。以电磁式双配重平衡系统为研究对象，提出一种基于可编程逻辑控制器（PLC）高速采集的自动平衡配重块位置精稳测算方法，并在螺旋桨自动平衡试验台进行试验验证，实现了自动配平补偿矢量的精稳测算，结果表明在1 200 r/min的工作转速下误差不超过1步。该方法脱离了对计算机和高速数采设备的依赖，提高了控制系统的稳定性和灵活性，有利于实现自动平衡系统的轻量化设计，具有良好的工业应用价值。     

在线自动平衡装置中永磁自锁力的影响因素研究

研究了电磁式自动平衡装置中自锁力的影响因素及优化方法。首先详细介绍了自动平衡头的永磁自锁结构和磁性材料性能,并通过电磁平衡头的永磁自锁磁路分析得到了影响自锁力的主要结构参数;在此基础上建立了自动平衡头的三维简化模型,基于有限元法研究了不同结构参数下配重盘在"步进"过程中的自锁力,总结了"步进"过程中自锁力的变化规律,为驱动电流设计提供了理论依据,并提出了提高自锁力的方法;在满足自锁功能的前提下,研究了自锁力对最大角加速度、配重块质量的影响,得到了三者之间的量化关系,并核算了某一配重块质量的平衡头在不同自锁力下所能承受的最大角加速度。根据仿真结果,设计了自动平衡实验装置,进行了实验验证,研究结果表明自锁力分析结果准确可靠。     

磁力配重型在线自动平衡头的作动原理研究

从转子在线自动动平衡的基本原理入手,提出了自动平衡头的质量块运动方案。基于电磁-永磁混合驱动思想,设计了以环形通电线圈和稀土永磁材料为激励的平衡头磁路结构。介绍了平衡头作动过程,基于此给出了阶跃型驱动电压波形。针对170MD12Y16高速磨削电主轴,设计了平衡头具体结构,通过有限元电磁场仿真,确定了合适的线圈安匝数和磁阻调整环厚度;通过驱动试验,验证了仿真结果的正确性并确定了合适的电压及其持续时间。研究结果表明,当安匝数为1kA、磁阻调整环厚度为0.2mm、驱动电压为12.4V且占与空时间均为120ms时,平衡头运转平稳。     

基于高速深沟球轴承支撑的平衡盘优化设计

为了解决配重块在高速旋转中产生的离心力造成平衡盘形变,严重时破坏平衡盘的稳定自锁状态、使配重块位置滑动或平衡盘卡死无法转动的问题,利用ANSYS建立了带深沟球轴承的平衡盘三维模型。在保证平衡盘平衡能力不变的前提下,分析了不同配重块形状、不同转速、不同轴承材料以及两配重块不同平衡能力对平衡盘变形的影响。仿真结果表明:通过优化设计配重块形状、改用陶瓷轴承支撑以及两配重块设计成相同平衡能力的方法,能够有效降低平衡盘的径向以及轴向变形,提高平衡盘的允许工作转速及稳定性能。     

用于转子自动平衡的双盘电磁型平衡头移动控制方法研究

电磁型自动平衡系统通过在线辨识转子系统不平衡量,计算并控制平衡盘移动至最佳平衡位置,从而减小或消除原系统的振动。但该技术的工业化应用受到移动控制过渡时间长且可能令系统瞬时振动增强的限制,实例罕见。针对其在移动控制上的不足,采用系统仿真方法研究了可相对转轴正反两个方向任意转动的双平衡盘移动控制策略,并对两类特殊情况给出了解决措施。实验表明使用该控制策略平衡头移动迅速准确,缩短了动平衡时间,规避了系统瞬时振动增强的可能。     

3-PRS型并联机床的配重平衡法

针对3-PRS型并联机床由于运动部件质量较大,要3个驱动电机输出较大的驱动力来克服运动部件的自重,需要动态平衡的问题,提出利用配重法,通过在三条支链上配置滑轮平衡机构,在动静平台之间配置平行机构来实现空间平衡.通过理论推导和实例计算得出:在每条支链上添加的两个配重的质量分别为31.09 kg和57.69 kg,平衡动平台所需的配重质量为157.36 kg.经仿真验证表明,平衡后驱动杆的最大输出力约为10 N,远远小于平衡前的驱动输出力1 100 N,平衡效果很好.     

机构平衡的可移动配重法

基于配重法的平衡原理,提出一种具有可移动配重的机构动力平衡新方法.该方法所加配重与附加在待平衡机构上的RRP杆组的滑块相固结,配重可以随机构转动的同时沿其导路作往复移动,通过对附加杆组的几何参数和配重的优化设计,使机构的单项或多项动力指标得到改善.以曲柄摇杆机构为待平衡机构,提出了可移动配重的实现方案,建立了以输入转矩、震动力和震动力矩为平衡目标的综合优化模型,对可移动配重方法和传统固定配重方法的平衡效果进行了比较.结果表明,可移动配重方法在降低机构的震动力和输入转矩方面是有效的.     

Ⅴ型双缸往复活塞式无油空气压缩机惯性力的行为特性及消减方法

以某款车用直联式Ⅴ型双缸无油空气压缩机为研究对象,探讨其惯性力的行为特性及消减方法.通过建立能反映并解析惯性力规律特征的动力学模型,对平衡块的离心惯性力与活塞组件的往复惯性力的融合表现进行了研究,借助工程分析软件MATLAB对不同平衡配重的配置参数进行了数值模拟计算,获得了最优的平衡配重方案.研究结果表明,Ⅴ型双缸无油空气压缩机的往复惯性力依然可以采用过量平衡法来消减,但与传统单缸机型相比,其配重在质量占比及相位布局方面均存在较大的差异,通过优化包括质量半径积和相位设置在内的过量配重参数,仍然可以显著转移一级往复惯性力的大小及方向,从而能够选择出满足压缩机在特定敏感方向振动强度限制要求的最优平衡控制方案.     

风机刚性转子双平面主动平衡方法的可行性分析

为指导主动平衡技术在离心鼓风机上的应用,对比研究了单平面主动平衡和双平面主动平衡两种方案的平衡效果。首先结合实际风机结构,利用有限元法建立了风机转子的有限元模型。然后分析和比较了在单平衡平面方案下,两个平衡平面的平衡效果。最后在双平面平衡方案下,对两个平衡头平衡能力进行协调优化研究。分析结果表明,利用单平面平衡方案可以将两个轴承的振动值分别降低92.0%和28.4%;利用优化配重量比的双平面平衡方案,可以将两个轴承的振动值分别降低96.7%和99.1%,双平面平衡效果优于单平面。研究结果为双平面主动平衡技术在该实际风机应用提供了参考和依据。     

转子自适应主动平衡算法及电磁平衡头单盘平衡试验

为了实现转子不停机平衡,研究了一种自适应主动平衡算法。基于单平面影响系数平衡方程,通过引入增益因子提高平衡迭代过程稳定性,并引入遗忘因子实现影响系数在线估计,构建了单平面在线自适应平衡算法的数学模型。为验证所提出的平衡算法的有效性,设计了一种含有永磁体的电磁圆环形主动平衡头,通过线圈电磁场与永磁体间的磁力作用驱动配重盘步进转动,依靠磁阻最小原理自锁。针对所设计的电磁平衡头,提出了一种单盘转动平衡策略,对平衡补偿量相位进行了校正。开展了不同不平衡量和转速下电主轴主动平衡试验,获得了平衡过程的时域波形、振幅下降率、平衡步数和配重盘终位置。试验结果表明:不平衡量为24.59g·cm∠180°时振幅降低42.65%,不平衡量为24.59g·cm∠285°时振幅降低37.8%;转速为2 400r·min~(-1)时振幅降低40%,转速为3 000r·min~(-1)时振幅降低60%。研究结果证明了所提出的平衡算法和装置是可行、有效的。     

双盘球式自动平衡装置动态特性分析

球式自动平衡装置用于在线自动平衡转子的不平衡,并对振动进行控制。目前相关研究集中在平面运动的单盘球式自动平衡装置,然而实际高速运动的转轴大多产生非平面运动。考虑转子系统动不平衡,建立双盘球式自动平衡装置的数学模型,采用拉格朗日方程推导运动微分方程。通过平均法对稳定性和主共振进行理论分析论证,进行数值模拟仿真,分析不同转速转子的运动特性和滚球运动规律。研究表明,该装置在过临界转速时发生稳态振动,有良好的平衡制振性能。研究结果可为自动平衡装置设计提供理论参考。     

基于平面连杆机构的主动平衡器

提出一种结构独立的主动平衡器的设计构想,旨在不改变待平衡机构原有结构和运动规律的情况下,通过引入控制系统来实现机构的柔性平衡.该平衡器由两自由度机构和控制电机组成,两自由度机构的一个输入轴兼做输出轴,与待平衡机构的输入轴或输出轴相联并与其以相同的速度转动,另一个输入轴由控制电机驱动.这种特殊的结构使主动平衡器成为具有一个外伸轴的智能平衡箱,既可以方便地安装在待平衡机构上,又可以通过结构参数和控制参数的调整来满足其不同的平衡要求.对主动平衡器进行概念设计,确定了基于平面连杆机构的4种可行研究方案,并以其中的1种为例,介绍了主动平衡器的设计方法.最后,以曲柄摇杆机构为待平衡机构给出了算例,对不同平衡目标下主动平衡器各种研究方案和附加杆组法的平衡效果进行了比较.结果表明：由于控制系统的引入使主动平衡器具有更大的柔性,故对不同平衡目标,均可通过其执行机构结构参数和控制输入运动规律的优化设计获得较好的平衡效果,并可通过控制输入的再设计有效地补偿因工况改变而造成的机构动力性能的变化.     

高速往复式内燃机平衡轴设计分析

往复式内燃机由于其结构特点在高速运转时存在不平衡往复惯性力及力矩 ,引起发动机产生较大振动及噪声 用平衡轴平衡高速往复式内燃机不平衡往复惯性力及力矩可显著降低发动机振动及噪声 本文分析了低质量平衡轴的设计原则及结构参数和安装对平衡轴系统误差的影响 通过计算 ,着重讨论了在平衡同样的往复惯性力前提下 ,扇形平衡轴的主要结构参数旋转半径、宽度和夹角对平衡轴质量的影响     

A Simulation Study of Higee Rotor Auto-balancing Based on Iterative Learning Control

Hypergravity technology has a wide application prospect on many industry areas for its powerful ability on muitiphase flow transport and reaction.In its long-term operation,vibration control of higee rotor is an important guarantee for high-quality continuous outputs.Offline approach has great influence on continuity of the whole production line.In order to study online auto-balancing control strategy,a mathematical model of higee rotor was established.Then basic Iterative Learning Control(ILC)algorithm and its improved structure based on vector analysis were introduced.Pure injection balancer and electromagnetic balancer were separately used as the actuator.Three different control algorithnts(P control using Cohen-Coon parameter tuning law,basic ILC,and improved ILC based on vector analysis)were compared under single eccentric mass disturbance and continuous ones.Simulation results manifested the effects of ILC in rotor auto-balancing control,especially on the"over-control"issue during the balancing process.     

高速往复式内燃机应用平衡轴降低振动和噪声综述

往复式内燃机由于有不平衡往复惯性质量 ,使其振动及噪声随发动机转速增加而迅速增加 加平衡轴的方法可以显著降低高速往复式内燃机的振动和噪声 文中讨论这项技术在直列三、四、五缸及V型六缸发动机上的应用 该技术在国外越来越广泛地应用于轿车用高速往复式内燃机 (汽油机和柴油机 )及拖拉机用柴油机 ,国内也有部分引进机型采用平衡轴降低振动和噪声     

应用动力学模型的高速主轴无试重动平衡方法

为解决高速主轴由于不平衡导致的振动问题,提出了一种基于动力学模型的高速主轴动平衡方法,其仅需在工作转速下采集振动响应数据,且无需停机试重.该方法通过对连续分布的不平衡量进行集中化处理,缩减不平衡响应与不平衡量之间的关系矩阵,可以在高速主轴的任意2个位置上实现双面平衡.研究结果表明,该方法能够准确地识别出等效集中的不平衡量,且所识别的由等效不平衡量引起的振动响应与原始振动响应基本一致.因此,添加配重后可使主轴各位置不平衡振动得到有效地抑制.     

基于DSP的双通道动平衡仪研制与应用

普通单片机在测量过程中很难实现对振动信号的实时处理，为此，提出一种以DSP为核心的双通道动平衡仪的软、硬件实现方法．原始加速度振动信号经电荷／电压转换、滤波、积分和程控增益放大后形成两路电压信号，DSP以光电传感器产生的转速脉冲信号为基准通过A／D对其进行整周期采样，进而由离散傅里叶变换精确计算振动信号的幅值与相位，并通过影响系数法给出了最终的平衡配重结果．系统结构简单，实时性强，满足现场双面动平衡对双通道同步测量的要求．采用此仪器对有五级叶轮的罗茨风机进行双面动平衡，平均振动下降率超过90％．     

Study on online elimination of sudden unbalance-induced vibration using active balancing technology

An active balancing technology has been applied to solve the severe vibration caused by sudden unbalance in rotating machineries during their working process. First, based on the generation principle of sudden unbalance, a simulation test stand with a sudden unbalance generation device was set up. Then, the balancing planes were optimized by using the finite element method (FEM) to determine the position for balancing device installation. Finally, the active balancing experiments were carried out on the test stand. The experimental results indicate that the vibration response caused by sudden unbalance can be decreased from 77μm to 8μm by using the active balancing device, and the vibration amplitude reduction was up to 89.6%. From this example, it can be concluded that the active balancing device, which is installed on a proper position of the rotor, can effectively control the random transient synchronous vibration, demonstrating its high value in engineering practice.     

基于使用活动对象的服务器集群的负载均衡系统

提出了一种基于使用活动对象的服务器集群的负载均衡系统,该系统由分布式同构的服务器组成,每个服务器有一个监视并控制服务器负载的负载均衡器,各负载均衡器能相互通信。分布式负载均衡器以对等结构（Peer-to-peer,P-to-P)方式通信,不适合C／S（Client/server)模式,但适合对等结构模式。为此,采用了一种基于分布式活动对象结构的Java程序库“CAPE”,利用Java程序库能较好地实现负载均衡系统。