王 展，朱峰龍，涂 偉，張馳宇

(沈陽(yáng)建筑大學(xué) a.機(jī)械工程學(xué)院；b.高檔石材數(shù)控加工裝備與技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，沈陽(yáng) 110168)

1001-2265(2017)10-0018-04

10.13462/j.cnki.mmtamt.2017.10.004

2016-11-24；

2017-01-06

遼寧省自然科學(xué)基金 (201602638)；沈陽(yáng)市科技計(jì)劃項(xiàng)目 (F16-096-1-00)；遼寧省教育廳科學(xué)研究項(xiàng)目 (LJZ2016013)；沈陽(yáng)建筑大學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金 (SJSC-2015-14)

王展(1984—)，男，遼寧鞍山人，沈陽(yáng)建筑大學(xué)副教授，碩士生導(dǎo)師，博士，研究方向?yàn)楦咚僦鬏S在線動(dòng)平衡方面的研究，(E-mail)juven1126@163.com；通訊作者：朱峰龍(1992—)，男，內(nèi)蒙古赤峰人，沈陽(yáng)建筑大學(xué)碩士研究生，研究方向?yàn)楦咚僦鬏S在線動(dòng)平衡，(E-mail)15804069265@163.com。

高速主軸在線動(dòng)平衡調(diào)控實(shí)驗(yàn)研究與特性分析*

王 展a,b，朱峰龍a,b，涂 偉a,b，張馳宇a,b

(沈陽(yáng)建筑大學(xué) a.機(jī)械工程學(xué)院；b.高檔石材數(shù)控加工裝備與技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，沈陽(yáng) 110168)

為了解決高速主軸運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)造成主軸加工精度低、零件表面質(zhì)量差等問(wèn)題，運(yùn)用NI虛擬儀器對(duì)振動(dòng)信號(hào)采集、處理，通過(guò)輸出信號(hào)控制電磁式平衡裝置內(nèi)部的鐵齒與配重盤上的永磁體相互作用，實(shí)現(xiàn)主軸在線動(dòng)平衡。搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)找到了主軸共振轉(zhuǎn)速范圍，并分析機(jī)械主軸轉(zhuǎn)速與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)振動(dòng)之間關(guān)系。改進(jìn)了旋轉(zhuǎn)機(jī)械初次試加質(zhì)量塊經(jīng)驗(yàn)公式，分析初次試加質(zhì)量大小與主軸振幅之間關(guān)系。結(jié)果表明：運(yùn)用影響系數(shù)平衡方法，主軸振動(dòng)降幅明顯、平衡效率提高，殘余不平衡量降低，電磁式平衡裝置在線動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)結(jié)果為高速主軸平衡調(diào)控提供理論依據(jù)與實(shí)驗(yàn)支持。

電磁式平衡裝置；影響系數(shù)法；在線動(dòng)平衡；NI虛擬儀器

0 引言

隨著高速主軸的應(yīng)用和發(fā)展，對(duì)主軸各項(xiàng)指標(biāo)要求越來(lái)越高[1]。高速機(jī)械主軸動(dòng)不平衡和振動(dòng)是影響加工精度的主要因素。振動(dòng)原因?qū)е略O(shè)備失效占比為60%～70%，即使是精度高、平衡性良好的機(jī)床主軸，仍會(huì)存在設(shè)計(jì)、制造、裝夾、磨損、負(fù)載沖擊等多種原因破壞原平衡狀態(tài)[2]。高速主軸在線動(dòng)平衡實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)振動(dòng)情況，消除不平衡量，實(shí)現(xiàn)高精度、高效率在線平衡并減少停機(jī)損失[3]。目前國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者主要針對(duì)混合式在線動(dòng)平衡方法及其平衡裝置的開發(fā)與創(chuàng)新方面展開研究[4]。

混合式平衡頭法更具優(yōu)勢(shì),電機(jī)驅(qū)動(dòng)式平衡頭、液體噴射式平衡頭和電磁式平衡頭[5]應(yīng)用廣泛。電機(jī)驅(qū)動(dòng)式平衡頭通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)校正塊，得到合適角度補(bǔ)償質(zhì)量，這種平衡頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜，摩擦部件多，不適用高轉(zhuǎn)速。噴涂式動(dòng)平衡裝置用計(jì)算機(jī)精確控制，但高速下對(duì)轉(zhuǎn)子噴射高粘度物質(zhì)會(huì)產(chǎn)生新不平衡量。噴液式在線動(dòng)平衡裝置[6]將液體噴射到平衡頭容腔內(nèi)，但容量容腔有限，平衡能力受限制。減重式激光法[7]通過(guò)脈沖激光束使轉(zhuǎn)子在微秒時(shí)間內(nèi)氣化，改變幾何中心使系統(tǒng)達(dá)到平衡，這種方法平衡精度高，但激光束影響轉(zhuǎn)子表面質(zhì)量。

目前，應(yīng)用最廣的平衡裝置是平衡盤式平衡頭，通過(guò)平衡盤與主軸分離，在摩擦力等其它阻力、力矩作用下與主軸形成差速運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行平衡，這種調(diào)整方法靈活、迅速。熊四昌等人提出改進(jìn)的快速尋優(yōu)平穩(wěn)策略，每次平衡調(diào)節(jié)時(shí)均選擇使振幅下降最快的平衡盤優(yōu)先進(jìn)行調(diào)節(jié)，改進(jìn)平衡策略更加有效,平衡所需時(shí)間更短[8]，但該方法由于不能完全使動(dòng)平衡調(diào)節(jié)快速有效，而且調(diào)節(jié)速度具有隨機(jī)性，如果平衡盤的數(shù)量多，則效率降低。北京化工大學(xué)曹晰等人研究的相對(duì)轉(zhuǎn)軸正反兩個(gè)方向任意轉(zhuǎn)動(dòng)的雙平衡盤移動(dòng)控制策略,平衡頭通過(guò)迅速準(zhǔn)確移動(dòng),有效縮短動(dòng)平衡時(shí)間[9]，但是多平衡盤會(huì)產(chǎn)生的動(dòng)作呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)，影響平衡效率，造成主軸系統(tǒng)振動(dòng)增強(qiáng)的可能。高金吉、陳立芳等人研究的電磁驅(qū)動(dòng)式雙配重平衡裝置，通過(guò)對(duì)雙配重平衡頭系統(tǒng)分析，提出最優(yōu)移動(dòng)準(zhǔn)則和判定原則，總結(jié)出雙配重?zé)o錯(cuò)調(diào)控制算法，但是配重塊移動(dòng)方案的研究只考慮部分實(shí)際應(yīng)用中常見情況，沒有全面總結(jié)所有情況下移動(dòng)算法[10]。

國(guó)外主軸在線動(dòng)平衡研究較為領(lǐng)先，在德國(guó)、美國(guó)和意大利等國(guó)家有廣泛應(yīng)用[11]。美國(guó)SCHMITT公司SBS內(nèi)置平衡頭平衡能力100～7000g·cm，適合轉(zhuǎn)速在300～13000r/min[12]。德國(guó)Hofmann公司電磁滑環(huán)式平衡頭AB9000，適合轉(zhuǎn)速200～120000r/min平衡能力為100g·mm～3.2kg·m[13]。申克公司研制的HM及HS系列動(dòng)平衡機(jī)可平衡的最大軸徑為3600mm，不平衡減少率達(dá)95%以上。意大利MARPOSS公司研制出的主軸型(ST)平衡頭，工作轉(zhuǎn)速在1100～6500r/min，平衡能力為400～13000g·cm[14]。

Van DeVegte提出用電動(dòng)機(jī)通過(guò)滑環(huán)或者電刷與控制系統(tǒng)相連，驅(qū)動(dòng)多級(jí)齒輪帶動(dòng)平衡質(zhì)量做徑向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的在線自動(dòng)平衡[15]。此后，Van DeVegte將平衡質(zhì)量的運(yùn)動(dòng)軌跡從徑向移動(dòng)改為圓周移動(dòng)驅(qū)動(dòng)平衡塊，在試驗(yàn)臺(tái)上采用兩個(gè)電動(dòng)機(jī)型平衡頭實(shí)現(xiàn)了剛性轉(zhuǎn)子的自動(dòng)平衡。雖然兩電動(dòng)機(jī)型平衡頭解決多盤撓性轉(zhuǎn)子的自動(dòng)平衡問(wèn)題，但平衡速度較慢，不適于解決轉(zhuǎn)子不平衡的時(shí)變性問(wèn)題。

Kialszer設(shè)計(jì)了一種滑環(huán)結(jié)構(gòu)自動(dòng)平衡裝置[16]，將平衡質(zhì)量安裝在同一個(gè)平衡平面上，通過(guò)和連桿相連的離合器進(jìn)行傳動(dòng)，離合器另外一端與控制電機(jī)相連，通過(guò)與平衡質(zhì)量所在齒盤的嚙合和斷開來(lái)控制平衡質(zhì)量的移動(dòng)。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以連續(xù)工作，加工效率提高20%～25%，工件的表面粗糙度得到很大改善。

本文研究的電磁式在線動(dòng)平衡裝置與其它平衡裝置相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸小、質(zhì)量輕、適用于高轉(zhuǎn)速工況；電磁力驅(qū)動(dòng)內(nèi)部質(zhì)量塊，動(dòng)作時(shí)間短、無(wú)摩擦磨損；利用磁力形成無(wú)接觸自鎖，機(jī)械零部件少。

1 動(dòng)平衡測(cè)試系統(tǒng)平臺(tái)搭建

硬件部分由電機(jī)、渦流位移傳感器、前置器傳感器、光電傳感器、數(shù)據(jù)采集裝置、系統(tǒng)控制器等組成。在進(jìn)行動(dòng)平衡測(cè)量中，由計(jì)算機(jī)將控制命令傳給控制裝置，使得控制裝置對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行準(zhǔn)確的控制；前置器的作用是將渦流位移傳感器探測(cè)得到的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行放大，光電傳感器是檢測(cè)主軸轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)，形成與主軸機(jī)械主軸轉(zhuǎn)速同樣頻率的基準(zhǔn)信號(hào)；渦流位移傳感器是檢測(cè)振動(dòng)點(diǎn)的振動(dòng)信號(hào)；數(shù)據(jù)采集裝置應(yīng)用的是美國(guó)NI公司的PCI-9234型號(hào)產(chǎn)品，該數(shù)據(jù)采集裝置的作用是為了達(dá)到A/D轉(zhuǎn)換功能也就是將各個(gè)傳感器所探測(cè)到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號(hào)，將這些信號(hào)傳輸給LabVIEW軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與處理，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)如圖1所示。

圖1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

電磁滑環(huán)內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示，靜環(huán)由高磁導(dǎo)率的材料制成，有凸臺(tái)與凹槽相間的結(jié)構(gòu)，凸臺(tái)與凹槽的長(zhǎng)度都等于動(dòng)環(huán)上永磁鐵的間距，其作用是穩(wěn)定平衡位置并傳遞線圈產(chǎn)生的電磁場(chǎng)。當(dāng)線圈激勵(lì)時(shí)，鐵齒與配重盤上的永磁體相互作用，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)，當(dāng)線圈激勵(lì)結(jié)束后，配重盤穩(wěn)定在下一個(gè)位置不動(dòng)。

圖2 電磁滑環(huán)式平衡頭

動(dòng)平衡測(cè)試系統(tǒng)總體框架圖如圖3所示，測(cè)試點(diǎn)感器將經(jīng)調(diào)理電路后輸入到數(shù)據(jù)采集卡，顯示虛擬儀器軟件對(duì)數(shù)據(jù)分析處理的結(jié)果。

圖3 測(cè)試系統(tǒng)框圖

2 實(shí)驗(yàn)研究

2.1 影響系數(shù)平衡法

影響系數(shù)平衡方法將機(jī)械主軸及其支承系統(tǒng)看作是一個(gè)封閉系統(tǒng)，將試加重量的大小、相位作為系統(tǒng)的輸入，試加重量所造成的振動(dòng)變化量作為輸出，輸出與輸入的關(guān)系就定義為影響系數(shù)[17]。也就是在機(jī)械主軸待平衡面上的單位不平衡量在某一個(gè)振動(dòng)檢測(cè)點(diǎn)所產(chǎn)生的振動(dòng)響應(yīng)。影響系數(shù)時(shí)指轉(zhuǎn)子待平衡面上的單位不平衡量在某一個(gè)振動(dòng)檢測(cè)點(diǎn)所產(chǎn)生的振動(dòng)響應(yīng)。

2.2 初選質(zhì)量塊

機(jī)械主軸動(dòng)平衡時(shí)，如果試加質(zhì)量塊過(guò)小，對(duì)初始振動(dòng)產(chǎn)生微弱影響，不利于影響系數(shù)計(jì)算；如果試加配重塊過(guò)大，特別是試加質(zhì)量塊位置和固有不平衡力方向接近或者重合時(shí)，會(huì)產(chǎn)生高位振蕩，產(chǎn)生過(guò)大振幅，影響機(jī)器正常運(yùn)行，造成設(shè)備損壞，對(duì)平衡影響系數(shù)求取沒有意義。對(duì)試加質(zhì)量塊選取沒有精確公式，根據(jù)動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)研究經(jīng)驗(yàn)積累，總結(jié)如下公式[18]。

(1)

Pt1：轉(zhuǎn)子上試加的質(zhì)量塊；A1：轉(zhuǎn)子初始振幅；r1：試加質(zhì)量塊半徑；m1：轉(zhuǎn)子質(zhì)量。

2.3 平衡求解過(guò)程

平衡求解過(guò)程為：首先，在檢測(cè)面如機(jī)械主軸軸承附近測(cè)量初始振動(dòng)幅值、相位，用矢量A0表示。然后，停機(jī)，再次啟動(dòng)機(jī)械主軸，轉(zhuǎn)至同一轉(zhuǎn)速，穩(wěn)定時(shí)在檢測(cè)面測(cè)量振動(dòng)幅值、相位，用矢量A1表示。試加質(zhì)量塊Pt引起檢測(cè)面上振動(dòng)響應(yīng)的變化，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

(2)

表1 試加質(zhì)量塊相關(guān)數(shù)據(jù)

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)用了影響系數(shù)法對(duì)機(jī)械主軸系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行了平衡測(cè)試，獲得了影響系數(shù)、校正質(zhì)量的大小、試加角度等，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。機(jī)械主軸在工作轉(zhuǎn)速為3000r/min下，進(jìn)行動(dòng)態(tài)平衡，效果圖如圖4所示。

利用影響系數(shù)法經(jīng)過(guò)在線動(dòng)平衡進(jìn)行的多次試驗(yàn)，機(jī)械主軸在工作轉(zhuǎn)速為3000r/min下的振動(dòng)平均幅值為4.24μm，在經(jīng)過(guò)在線動(dòng)態(tài)平衡后的一段時(shí)間內(nèi)，振幅逐漸下降，最后穩(wěn)定平均振幅為0.48μm，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：機(jī)械主軸在工作轉(zhuǎn)速下的振動(dòng)得到有效的抑制，振動(dòng)的幅度明顯減小，振動(dòng)降幅達(dá)到88.67%。由此可知，影響系數(shù)在線動(dòng)平衡方法在本測(cè)試系統(tǒng)的性能參數(shù)達(dá)到要求。在單平面動(dòng)平衡過(guò)程中效果理想，可以將該在線動(dòng)平衡方法應(yīng)用到高速機(jī)械主軸的雙面動(dòng)平衡測(cè)試中。

圖4 平衡前后振幅圖

表2 機(jī)械主軸動(dòng)平衡試驗(yàn)數(shù)據(jù)

4 在線動(dòng)平衡調(diào)控結(jié)果分析

4.1 主軸轉(zhuǎn)速與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)關(guān)系

對(duì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)在不同轉(zhuǎn)速下振動(dòng)情況預(yù)先測(cè)量，實(shí)驗(yàn)從轉(zhuǎn)速為400r/min開始測(cè)量振動(dòng)，每次提高400r/min連續(xù)升至3600r/min停止測(cè)量。測(cè)量主軸前端、主軸后端、低端支承平臺(tái)。圖5為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)不同部位振動(dòng)幅值對(duì)比。

圖5 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)振動(dòng)幅值對(duì)比

由圖可知，首先在1600r/min附近，振動(dòng)幅烈度很大，現(xiàn)場(chǎng)可以看見渦流位移傳感器的探頭有輕微振動(dòng)，結(jié)合前期現(xiàn)場(chǎng)考察，斷定整個(gè)測(cè)試平臺(tái)發(fā)生了共振現(xiàn)象，傳感器不能準(zhǔn)確檢測(cè)主軸振動(dòng)。

為更好對(duì)機(jī)械主軸進(jìn)行實(shí)驗(yàn)特性分析，避免1600r/min時(shí)的轉(zhuǎn)速或附近轉(zhuǎn)速。探究共振轉(zhuǎn)速時(shí)，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的振動(dòng)情況與傳感器放置在支承底座位置有關(guān)，在檢測(cè)機(jī)械主軸前端振動(dòng)時(shí)，位移傳感器放在支承底座中部，振動(dòng)幅度較??；檢測(cè)機(jī)械主軸后端電機(jī)外殼振動(dòng)時(shí)，位移傳感器是放在底座一端，有較大振動(dòng)幅度。機(jī)械主軸在其它速度下，支承底座和電機(jī)外殼振動(dòng)很小，但當(dāng)機(jī)械主軸轉(zhuǎn)速超過(guò)2800r/min以后，主軸轉(zhuǎn)子的后端由于帶傳動(dòng)系統(tǒng)影響，主軸后端振動(dòng)有一些升高。

4.2 初次質(zhì)量塊大小對(duì)振幅影響

機(jī)械主軸動(dòng)平衡時(shí)，如果試加質(zhì)量塊過(guò)小，對(duì)初始振動(dòng)產(chǎn)生微弱影響，不利于影響系數(shù)計(jì)算；如果試加配重塊過(guò)大，特別是試加質(zhì)量塊位置和固有不平衡力方向接近或者重合時(shí)，會(huì)產(chǎn)生高位振蕩，產(chǎn)生過(guò)大振幅，影響機(jī)器正常運(yùn)行，造成設(shè)備損壞，對(duì)平衡影響系數(shù)求取沒有意義。

將適用于其它工況、型號(hào)的機(jī)械設(shè)備的初次試加質(zhì)量塊通過(guò)改進(jìn)參數(shù)，使其符合SYL04H-1型機(jī)械主軸在2000r/min～3200r/min范圍內(nèi)的試加的質(zhì)量塊，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，更改后公式求取質(zhì)量對(duì)機(jī)械主軸有明顯影響，提高了初次平衡效率，平衡效率對(duì)比如圖6所示。

圖6 平衡效率對(duì)比圖

運(yùn)用初次試加質(zhì)量塊經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得到的質(zhì)量作為影響系數(shù)法的輸入量，對(duì)機(jī)械主軸振幅抑制作用不明顯。隨著機(jī)械主軸轉(zhuǎn)速逐漸升高，平衡效率有所波動(dòng)，但基本穩(wěn)定在30%，表明初次試加質(zhì)量塊經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)高轉(zhuǎn)速下機(jī)械主軸平衡能力有限。由于機(jī)械主軸初次試加質(zhì)量塊沒有嚴(yán)格、準(zhǔn)確公式，大多數(shù)動(dòng)平衡工作都是依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況和經(jīng)驗(yàn)積累，經(jīng)驗(yàn)公式(1)更多應(yīng)用于大型轉(zhuǎn)子設(shè)備，如引風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)等，這些設(shè)備從功率、質(zhì)量、體積、振動(dòng)烈度、轉(zhuǎn)速等各方面都比機(jī)械主軸更大，更適合對(duì)大型的轉(zhuǎn)子設(shè)備進(jìn)行初次質(zhì)量塊的估計(jì)，并且在降低熱電廠鼓風(fēng)機(jī)設(shè)備振動(dòng)等方面擁有良好實(shí)踐與效果。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)選取多組不同質(zhì)量塊，在2000r/min～3200r/min轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)重復(fù)實(shí)驗(yàn)操作，對(duì)平衡效果好的記錄下所添加的質(zhì)量塊，反推適合該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)機(jī)械主軸初次試加質(zhì)量塊公式，并對(duì)經(jīng)驗(yàn)公式部分參數(shù)進(jìn)行修正。結(jié)果表明：改進(jìn)后的初次試加質(zhì)量塊公式對(duì)機(jī)械主軸振幅抑制效果明顯，平衡效率達(dá)到70%。隨著機(jī)械主軸轉(zhuǎn)速的逐漸升高，平衡效率基本穩(wěn)定，表明改進(jìn)后的初次試加質(zhì)量塊公式對(duì)提升了高轉(zhuǎn)速下機(jī)械主軸的平衡能力。

5 結(jié)論

臨界轉(zhuǎn)速附近的振動(dòng)烈度是其它轉(zhuǎn)速下振動(dòng)數(shù)倍，這種共振現(xiàn)象嚴(yán)重影響動(dòng)平衡效果。當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速越過(guò)臨界轉(zhuǎn)速后，主軸的工作狀態(tài)處于柔性狀態(tài)，不能單純?cè)诎凑談傂暂S動(dòng)平衡方法，主要采用主軸模態(tài)分析、雙面動(dòng)平衡方法。接下來(lái)將重點(diǎn)研究主軸柔性狀態(tài)下的動(dòng)平衡和針對(duì)質(zhì)量塊試加角度對(duì)平衡效果的影響。

基于機(jī)械主軸初次試加質(zhì)量經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)SYL04H-1型機(jī)械主軸進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)，修正符合主軸型號(hào)經(jīng)驗(yàn)公式，平衡效率得到明顯提升；運(yùn)用LabVIEW編制影響系數(shù)法經(jīng)過(guò)在線動(dòng)平衡測(cè)試，主軸振動(dòng)降幅明顯、機(jī)械主軸平衡效率提高、平衡精度提升，設(shè)備噪聲減小、使用壽命延長(zhǎng)、保證了主軸安全運(yùn)行。利用虛擬儀器進(jìn)行測(cè)試、設(shè)計(jì)已經(jīng)成為趨勢(shì)，虛擬儀器技術(shù)在主軸動(dòng)平衡方向也將有更廣闊的應(yīng)用前景。

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TheHigh-speedSpindleOnlineDynamicBalanceExperimentalRegulationandCharacteristicsAnalysis

WANG Zhana,b， ZHU Feng-longa,b， TU Weia,b， ZHANG Chi-yua,b

(a. School of Mechanical Engineering;b.National-local Joint Engineering Laboratory of NC Machining Equipment and Technology of High-Grade Stone, Shenyang Jianzhu University,Shenyang 110168,China)

In order to solve the mechanical spindle low processing accuracy and the elements precision problem which is caused by high speed mechanical spindle vibration. The online dynamic balancing process was accomplished after instructing the interaction between the inner iron teeth and the permanent magnet of the electromagnetic balance device by applying NI visual instrument to gather and process the vibration signals. The experimental platform was erected. The resonance speed range was discovered, after analyzing the relation between mechanical spindle speed and the experiment platform vibration. The initial trial weight empirical formula which was applied into large rotating machinery quality was tested in the experiment and the balancing effect was not obvious. After trials and errors, the improved empirical formula was put forward and the relationship between the amplitude and the initial weight was analyzed. Results showed that the vibration decrease was clear, the balance efficiency improved largely. The influence coefficient method took an active role in the process of dynamic balancing regulation. Such achievements hold an important meaning in enriching online dynamic theory and lay a foundation for the online dynamic balancing control technique.

the electromagnetic balance device; influence coefficient balancing method; online dynamic balancing; NI visual instrument

TH113;TG506

A

(編輯李秀敏)