基于ADAMS的高速盘类转子动平衡机主轴设计及验证.pdf

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1、基于ADAMS的高速盘类转子动平衡机皇轴设计及验证术口封高歌口吴建民口闫栋上海工程技术大学机械工程学院上海201620摘要：建立了盘类转子自动动平衡机虚拟样机及总体系统动力学关系模型，根据ISO1940(转子刚体的平衡质量》标准，设定了主轴转子的允许不平衡度与工件不平衡量的设计标准值。基于ADAMS软件对平衡机的主轴套筒进行高速状态下的仿真实验，得到了支撑轴承及主轴在、Y向的位移及动量曲线，仿真结果表明，虚拟样机满足设计标准的要求．分析了主轴受迫振动时模态变化的三维频响图(FFD)曲线，以此确定动平衡测试结果的可靠性。关键词：盘类转子动平衡机动平衡标准ADAMS高速检验中图分类号：TH8

2、77；TH122文献标识码：A文章编号：1000—4998f2015)04—0016—03旋转设备故障有一半以上都与不平衡有关⋯。为2旋转设备动平了解决盘类转子的动平衡问题，本文研究了一种新型立式盘类转子自动动平衡机，建立其总体系统动力学衡标准关系模型，三维虚拟样机如图1所示。在实际操作过程在选择平衡机之中，掌握动平衡的要求与规范是设备状态检测与故障前，应确定转子的平诊断人员的必备常识]。因此，了解动平衡标准即设备衡机等级。考虑到技M的允许不平衡度与残余不平衡量值，是非常有必要的。术的先进性和经济的由德国512程师协会制定的vDI一20260“旋转刚体合理性，国际标准化平衡状态的评价”目

3、前已在国际上被广泛接纳，并作为组织(IS0)于1940年国际标准化组织建议标准ISO1940《转子刚体的平衡制订了世界公认的质量》[53。该标准建立了转子的最高转速与可接受的残ISO1940平衡等级．余不平衡量之间的关系G．在其中列举了具有代表性它将转子：3z-衡等级分的转子与建议质量不平衡量所处的不平衡等级，因此为11个级别，每两个它可用来反映在不同速率旋转时的物理特性。标准中级别间以2．5倍为增的G值在数字上相当于以9540r／min旋转的转子用量，平衡机从要求最▲图1自动动平衡机虚拟样机m来表示偏心距e，转子的不平衡等级可以用一台已校准的动平衡机进行评定[63。：：：：：：：⋯⋯：

4、1平衡机总体系统动力学关系模型在动平衡测试阶段．主轴电机M4通过同步带使主轴旋转运动，通过摆架测得工件的不平衡量大小和相位，光电信号传送至上位机。在校正阶段，PLC控制伺服电机M1调整、校正台面的左右位移，M1通过多级直齿轮以及蜗杆蜗轮带动水平滚珠丝杆，滚珠丝杆为旋转副，上装有连接块，安装在校正台面上，带动它左右移动．丝杆两端都有轴承支撑，为转动副；M2通过同步带轮将动力传送至垂直滚珠丝杆上，控制铣刀的上下移动。系统的铣刀电机M3以恒扭矩输出，保证了铣刀快速灵活地进给和退回_7]。自动动平衡机的动力1．水平滚珠丝杆2．垂直滚珠丝杆3．光电信号器4．铣刀头5．去重学关系模型如图2所示。台面

5、水平进给控制电机M16．铣刀上下进给控制电机M27．铣刀{国家自然科学基金资助项目(编号：51205220)驱动电机M38．主轴检测驱动电机M4收稿日期：2o14年4月▲图2系统动力学关系模型2015／4机械制造53卷第608期高的G0．4到最低的G4000，单位为公克×毫米／公斤动力传递是电动机通过同步带轮传递到主轴皮带轮，(g·mrrdkg)，代表不平衡对转子轴心的偏心距离。本文驱动参数设置选用转速1400r／min。所研究的立式盘类转子的动平衡机属机床和普通机械这样，可得到主轴上4个支撑轴承在、y向的位零件，所涉及内容根据ISO1940《转子刚体的平衡质移及动量曲线，如图4、5所示

6、。量》中所规定的平衡度等级为G40。从图4可知，在高速状态下，4个支撑轴承在、l，在进行动平衡机设计之前要对机器进行设计标准方向由振动产生的位移量均不超过0．1mm，可满足设的校核确认，通过虚拟样机的建立，利用ADAMS软件计标准不平衡度eper=O．286mm的要求。图5所示4个检验主轴套筒在设计上是否满足允许不平衡度的标轴承的动量曲线在、y方向分别成稳定性小量波动，准。如图3所示，轴承作为主轴套筒中最易发生故障的表明主轴的振动在一定周期内处于稳定状态，验证了主零部件．在安装和使用过程中应注意工作游隙、润滑等轴转子在允许不平衡度范围内，能满足设计要求标准。影响因素。在机床工作过程中要注

7、重早期检测与故障2．2工4q-允许残余不平衡量的计算及验证诊断。在轴承发生升温、振动和噪声异常时应及时检查工件允许残余不平衡量m=(eperxM)／(rx2)，单位其512作情况，预防轴承故障的发生，维护设备的平稳运g；其中为工件旋转质量，单位kg；r为工件半径，单行，延长设备使用寿命。2．1主轴转子的允许不平衡度对于具有两个校正面的动平衡刚性转子的每个平面，通常采用建议的残余不平衡量的112，此值适用于两个任意选定的平面，轴承处的