一種基於啟動摩擦力矩和電機電流的軸系靜平衡配平裝置的製作方法

2023-07-21 12:06:46

本發明涉及一種基於啟動摩擦力矩和電機電流的軸系靜平衡配平裝置，具體涉及啟動摩擦力矩測試、不平衡質量計算和電機電流測試。它主要應用於基於無刷同步電機的高精度運動機構，檢測並指導軸系靜平衡配平，從而確保機構具備較高的運動精度。

背景技術：

在高精度的空間運動機構中，主要依靠高精度的軸系實現準確的轉動指向，其運動模式多為小角度頻繁擺動、停歇。由於靜平衡水平直接關係到軸系轉動慣量大小，所以對於這種頻繁啟動、停歇的機構，靜平衡精度尤為重要。傳統的靜平衡配平方法是通過吊砝碼測啟動摩擦力矩進行，沒有其他計算和評價參數測試手段，存在精度粗糙的缺點，無法保證機構運動精度。本發明尋求一種方法，增加相應的啟動摩擦力矩測試工裝、啟動摩擦力矩計算，以及電機電流測試，進一步提高靜平衡精度。

技術實現要素：

為了解決上述現有技術中存在的問題，本發明提供了一種基於啟動摩擦力矩和電機電流的軸系靜平衡配平裝置。

本發明一種基於啟動摩擦力矩和電機電流的軸系靜平衡配平裝置包括啟動摩擦力矩測試盤1、吊砝碼工具2、電機控制盒3、測試電腦4。

所述的啟動摩擦力矩測試盤1為一個鋁合金圓盤，圓盤包括外環、內環和肋板，輕量化率80％以上，外環面上為溝槽。

所述的吊砝碼工具2包括砝碼盤、吊繩和砝碼，砝碼盤為輕薄塑料材質，吊繩為細尼龍繩，總質量小於2g，砝碼為克組砝碼，為1克、2克、5克、10克、20克、50克、100克。

所述的電機控制盒3包括電機控制電路和電路盒，電機控制電路採用TMS320LF2407A作為電機控制晶片，電路盒為鋁合金材質。

所述的測試電腦4為WIN7系統的臺式機，內存8G，硬碟500G。

利用本裝置進行軸系靜平衡配平時，將被測軸系放置在測試平臺上，啟動摩擦力矩測試盤1與軸系同軸安裝，並確保可隨軸系旋轉。吊砝碼工具2的細繩纏繞在啟動摩擦力矩測試盤1的溝槽上，使砝碼盤自然垂下。電機控制盒3接通直流24V電源，並與軸系電機連接，數據通訊接口與電腦連接。裝置安裝到位後，轉動軸系至某一角度，將砝碼從小到大放入砝碼盤中，當軸系緩慢啟動的瞬間，記錄砝碼總質量，可得到軸系此角度啟動摩擦力矩值。軸系配平後，電機控制盒3和測試電腦4工作，軸系在電機驅動下勻速轉動，測得電機電流。

本發明的有益效果是：該方法既保留傳統的吊砝碼測試方法，又引入了測試工裝和不平衡質量的計算，以及電機電流的評價，可有效保證靜平衡精度。

附圖說明

圖1為基於啟動摩擦力矩和電機電流的軸系靜平衡配平系統示意圖；圖中：1-啟動摩擦力矩測試盤 2-吊砝碼工具 3-電機控制盒 4-測試電腦 5-運動機構。

具體實施方式

下面結合附圖1對本發明進一步說明。根據上述「發明內容」中具體原理，設計了一種基於啟動摩擦力矩和電機電流的軸系靜平衡配平裝置。該方法分為4個部分。

不同角度的正反向啟動摩擦力矩測試

1)該部分用到啟動摩擦力矩測試盤和吊砝碼工裝，分水平X和垂直Y兩個方向分別施加質量進行配平。所以此處分為4個角度點進行測試：0°、90°、180°、270°，每個點均測試正反向啟動摩擦力矩，各測試3次以上，避免偏差。得到M0正、M0反，M180正、M180反；M90正、M90反，M270正、M270反。

2)計算不平衡質量和位置

水平X方向的不平衡質量計算，設定質量添加在水平半徑RX處，

mx＝(M0正-M0反-M180正+M180反)/4RX

垂直Y方向的不平衡質量計算，設定質量添加在垂直半徑RY處，

mY＝(M90正-M90反-M270正+M270反)/4RY

3)不平衡質量安裝

根據2)計算：

水平X方向的不平衡質量mx安裝在水平半徑RX處；

垂直Y方向的不平衡質量mY安裝在垂直半徑RY處；

4)啟動電流測試

通過電機控制盒和測試電腦，測試得到0°、90°、180°、270°，4個點的正反向啟動電流，運動狀態為從靜止加速到5°/S，加速度10°/S，計算電流有效值作為啟動電流。得到I0正、I0反，I180正、I180反；I90正、I90反，I270正、I270反，相互之間的偏差應小於20％，則說明靜平衡精度良好，完成配平，否則，應重複上述配平步驟。