【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于離心機，具體涉及一種回轉半徑智能調節的離心機及其回轉半徑調節方法。
技術介紹
1、離心機作為一種典型環境試驗設備，能夠對載體進行等效環境的仿真模擬，從而對載體進行性能分析、質量檢測，是目前各軍工單位、高校以及企業實驗室的常用實驗設備。離心機在運轉過程中會受到設備誤差、操作失誤、運轉載體重心偏移等因素影響，難以避免地產生一定程度的不平衡力。這種不平衡力會對實驗結果造成影響，較大的不平衡力會減少設備使用壽命，甚至導致嚴重安全事故的發生。因此，對運行過程中離心機的不平衡力進行檢測及調整，是當前離心機發展的重點技術問題之一。
2、離心機在運轉過程中所產生的不平衡力，主要是由被實驗載體的離心力與相對應配平塊的離心力不相等所引起。由離心力的計算公式f＝w2rm可以看出，影響離心力f大小的主要因素為轉速w(r/min)、回轉半徑r(m)、物體質量m(kg)。由于離心機在實驗準備階段通常需進行配平使得載體與配平塊質量m相等，并且載體與配平塊在離心機上的轉速均與電機轉速w相等，這使得回轉半徑r的調節成為改變離心機進而減小不平衡力的關鍵所在。因此，需要提出一種回轉半徑智能調節的離心機及其回轉半徑調節方法。
技術實現思路
1、本專利技術所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種回轉半徑智能調節的離心機，其通過在轉臂的一端設置半徑調節機構對載體回轉半徑進行實時調整，分別對離心機空載運行狀態下的數據和帶載運行狀態下的信號數據進行采集和消噪，構建其特征集，并將該特征集帶
2、為解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案是：一種回轉半徑智能調節的離心機，其特征在于：包括離心機主體、半徑調節機構和數據采集模塊；
3、所述離心機主體包括伺服電機、主軸、設置在主軸上的轉臂以及通過所述半徑調節機構安裝在轉臂一端且供載體安裝的載物臺，所述轉臂的另一端設置有配平塊；
4、所述半徑調節機構包括設置在轉臂一端且用于帶動載物臺移動的絲杠滑臺機構，所述絲杠滑臺機構的一側設置有力矩電機；
5、所述數據采集模塊包括用于采集運行狀態下主軸的振動信號的加速度傳感器、用于采集運行狀態下主軸的位移信號的電渦流傳感器以及用于采集主軸的轉速的光電傳感器。
6、上述的一種回轉半徑智能調節的離心機，其特征在于：所述伺服電機與主軸之間設置有錐齒輪減速箱，所述主軸的上端設置有電滑環。
7、上述的一種回轉半徑智能調節的離心機，其特征在于：所述伺服電機和錐齒輪減速箱均安裝在固定地基上，所述伺服電機的輸出軸與錐齒輪減速箱的輸入軸之間通過電機聯軸器連接，所述錐齒輪減速箱的輸出軸與主軸的下端之間通過主軸聯軸器連接。
8、上述的一種回轉半徑智能調節的離心機，其特征在于：所述力矩電機與所述絲杠滑臺機構之間設置有錐齒輪組和齒輪減速箱，所述力矩電機的輸出軸與錐齒輪組的輸入軸連接，所述錐齒輪組的輸出軸與齒輪減速箱的輸入軸連接。
9、上述的一種回轉半徑智能調節的離心機，其特征在于：所述轉臂上設置有供力矩電機安裝的電機支架、供齒輪減速箱安裝的減速箱支架以及供絲杠滑臺機構安裝的絲杠支架。
10、上述的一種回轉半徑智能調節的離心機，其特征在于：所述絲杠滑臺機構包括相互螺紋配合的絲杠和承載滑臺，所述轉臂上設置有用于對承載滑臺進行導向的導軌，所述絲杠轉動安裝在減速箱支架與絲杠支架之間，所述絲杠的一端與齒輪減速箱的輸出軸連接。
11、上述的一種回轉半徑智能調節的離心機，其特征在于：所述加速度傳感器安裝在錐齒輪減速箱的頂部，所述電渦流傳感器的數量為兩個，兩個所述電渦流傳感器均安裝在主軸的側部，兩個所述電渦流傳感器相互垂直且其均與主軸相互垂直，所述主軸上設置有與光電傳感器相配合的反光片。
12、同時，本專利技術還公開了一種回轉半徑智能調節的離心機的回轉半徑調節的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
13、步驟一、離心機主體結構設計，具體過程如下：
14、步驟101、通過ansys?workbench仿真軟件對離心機主體進行應力、應變分析，并根據仿真結果對離心機主體結構進行優化，確定離心機主體的材料類型和尺寸；
15、步驟102、采用adams?view仿真軟件對離心機主體進行振動仿真，模擬離心機的適中不平衡、嚴重不平衡兩種運行情況，并得到適中不平衡、嚴重不平衡兩種運行情況下的仿真振動信號數據；
16、步驟二、半徑調節機構結構設計：根據載體半徑調節速度的需求，確定力矩電機轉速、錐齒輪組減速比、齒輪減速箱減速比和絲杠的螺距；
17、步驟三、采集離心機空載狀態運行下的振動信號：啟動伺服電機使離心機空載運行，通過加速度傳感器采集運行狀態下主軸的振動信號；
18、步驟四、采集離心機帶載狀態運行下的數據：在載物臺上安裝載體，啟動伺服電機使離心機帶載運行，通過加速度傳感器采集運行狀態下主軸的振動信號，并由信號采集卡將所采集信號傳輸至上位機；
19、通過電渦流傳感器采集運行狀態下主軸的位移信號，并由信號采集卡將所采集信號傳輸至上位機；
20、通過光電傳感器對主軸的轉速進行檢測；
21、步驟五、數據處理：對步驟三中采集的振動信號進行小波消噪處理，得到消噪后的離心機空載狀態運行下的振動信號數據；
22、對步驟四中采集的振動信號以及位移信號進行小波消噪處理，以此去除干擾信號數據，得到消噪后的離心機帶載狀態運行下的振動信號數據和位移信號數據；
23、步驟六、離心機的平衡性判別，具體過程如下：
24、步驟601、將離心機空載狀態運行下的振動信號作為平衡狀態振動信號數據，并對消噪后的離心機空載狀態運行下的振動信號數據、步驟102中得到的適中不平衡運行情況下的仿真振動信號數據以及步驟102中得到嚴重不平衡運行情況下的仿真振動信號數據這三類數據進行樣本集構建，并對三類數據所得的樣本集進行特征提取以構建平衡狀態特征集、適中不平衡特征集、嚴重不平衡特征集，以此三類特征集訓練卷積神經網絡模型；
25、步驟602、將消噪后的離心機帶載狀態運行下的振動信號數據構建特征集，并帶入訓練好的卷積神經網絡模型，得到當前離心機運行狀態的不平衡判別結果；
26、步驟603、根據卷積神經網絡對離心機運行狀態的判別結果，當離心機在運行中存在不平衡力時，執行步驟七；當離心機在運行中未存在不平衡力時，不對所述半徑調節機構發出調整指令；
27、步驟七、回轉半徑智能調節，具體過程如下：
28、步驟701、根據消噪后的離心機帶載狀態運行下的位移信號數據繪制軸心軌跡圖，并以軸心軌跡圖的偏移位置，確定出不平衡偏載方向；
29、步驟702、當本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種回轉半徑智能調節的離心機，其特征在于：包括離心機主體、半徑調節機構和數據采集模塊；
2.按照權利要求1所述的一種回轉半徑智能調節的離心機，其特征在于：所述伺服電機(1)與主軸(3)之間設置有錐齒輪減速箱(2)，所述主軸(3)的上端設置有電滑環(9)。
3.按照權利要求2所述的一種回轉半徑智能調節的離心機，其特征在于：所述伺服電機(1)和錐齒輪減速箱(2)均安裝在固定地基(6)上，所述伺服電機(1)的輸出軸與錐齒輪減速箱(2)的輸入軸之間通過電機聯軸器(7)連接，所述錐齒輪減速箱(2)的輸出軸與主軸(3)的下端之間通過主軸聯軸器(8)連接。
4.按照權利要求1所述的一種回轉半徑智能調節的離心機，其特征在于：所述力矩電機(10)與所述絲杠滑臺機構之間設置有錐齒輪組(12)和齒輪減速箱(13)，所述力矩電機(10)的輸出軸與錐齒輪組(12)的輸入軸連接，所述錐齒輪組(12)的輸出軸與齒輪減速箱(13)的輸入軸連接。
5.按照權利要求4所述的一種回轉半徑智能調節的離心機，其特征在于：所述轉臂(4)上設置有供力矩電機(10)安裝的電機
6.按照權利要求5所述的一種回轉半徑智能調節的離心機，其特征在于：所述絲杠滑臺機構包括相互螺紋配合的絲杠(17)和承載滑臺(18)，所述轉臂(4)上設置有用于對承載滑臺(18)進行導向的導軌(19)，所述絲杠(17)轉動安裝在減速箱支架(15)與絲杠支架(16)之間，所述絲杠(17)的一端與齒輪減速箱(13)的輸出軸連接。
7.按照權利要求2所述的一種回轉半徑智能調節的離心機，其特征在于：所述加速度傳感器(20)安裝在錐齒輪減速箱(2)的頂部，所述電渦流傳感器(21)的數量為兩個，兩個所述電渦流傳感器(21)均安裝主軸(3)的側部，兩個所述電渦流傳感器(21)相互垂直且其均與主軸(3)相互垂直，所述主軸(3)上設置有與光電傳感器(22)相配合的反光片。
8.一種對權利要求4所述回轉半徑智能調節的離心機進行回轉半徑調節的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
9.按照權利要求8所述的一種回轉半徑智能調節的離心機的回轉半徑調節方法，其特征在于：步驟二中，半徑調節速度V、力矩電機(10)轉速w、錐齒輪組(12)減速比i1、齒輪減速箱(13)減速比i2和絲杠(17)的螺距P之間的關系符合公式V＝wi1i2P/60。
10.按照權利要求8所述的一種回轉半徑智能調節的離心機的回轉半徑調節方法，其特征在于：步驟601中，進行樣本集構建時，以離心機旋轉一圈或多圈所對應的振動信號作為信號樣本對整體數據進行樣本劃分。
...【技術特征摘要】
1.一種回轉半徑智能調節的離心機，其特征在于：包括離心機主體、半徑調節機構和數據采集模塊；
2.按照權利要求1所述的一種回轉半徑智能調節的離心機，其特征在于：所述伺服電機(1)與主軸(3)之間設置有錐齒輪減速箱(2)，所述主軸(3)的上端設置有電滑環(9)。
3.按照權利要求2所述的一種回轉半徑智能調節的離心機，其特征在于：所述伺服電機(1)和錐齒輪減速箱(2)均安裝在固定地基(6)上，所述伺服電機(1)的輸出軸與錐齒輪減速箱(2)的輸入軸之間通過電機聯軸器(7)連接，所述錐齒輪減速箱(2)的輸出軸與主軸(3)的下端之間通過主軸聯軸器(8)連接。
4.按照權利要求1所述的一種回轉半徑智能調節的離心機，其特征在于：所述力矩電機(10)與所述絲杠滑臺機構之間設置有錐齒輪組(12)和齒輪減速箱(13)，所述力矩電機(10)的輸出軸與錐齒輪組(12)的輸入軸連接，所述錐齒輪組(12)的輸出軸與齒輪減速箱(13)的輸入軸連接。
5.按照權利要求4所述的一種回轉半徑智能調節的離心機，其特征在于：所述轉臂(4)上設置有供力矩電機(10)安裝的電機支架(14)、供齒輪減速箱(13)安裝的減速箱支架(15)以及供絲杠滑臺機構安裝的絲杠支架(16)。
6.按照權利要求5所述的一種回轉半徑智能調節的離心機，其特征在于：所述絲杠滑臺...
【專利技術屬性】
技術研發人員：郭杰，趙楠，唐永科，楊超，王紀龍，趙穎濤，
申請(專利權)人：西北機器有限公司，
類型：發明
國別省市：
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