【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于离心机，具体涉及一种回转半径智能调节的离心机及其回转半径调节方法。
技术介绍
1、离心机作为一种典型环境试验设备，能够对载体进行等效环境的仿真模拟，从而对载体进行性能分析、质量检测，是目前各军工单位、高校以及企业实验室的常用实验设备。离心机在运转过程中会受到设备误差、操作失误、运转载体重心偏移等因素影响，难以避免地产生一定程度的不平衡力。这种不平衡力会对实验结果造成影响，较大的不平衡力会减少设备使用寿命，甚至导致严重安全事故的发生。因此，对运行过程中离心机的不平衡力进行检测及调整，是当前离心机发展的重点技术问题之一。
2、离心机在运转过程中所产生的不平衡力，主要是由被实验载体的离心力与相对应配平块的离心力不相等所引起。由离心力的计算公式f＝w2rm可以看出，影响离心力f大小的主要因素为转速w(r/min)、回转半径r(m)、物体质量m(kg)。由于离心机在实验准备阶段通常需进行配平使得载体与配平块质量m相等，并且载体与配平块在离心机上的转速均与电机转速w相等，这使得回转半径r的调节成为改变离心机进而减小不平衡力的关键所在。因此，需要提出一种回转半径智能调节的离心机及其回转半径调节方法。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种回转半径智能调节的离心机，其通过在转臂的一端设置半径调节机构对载体回转半径进行实时调整，分别对离心机空载运行状态下的数据和带载运行状态下的信号数据进行采集和消噪，构建其特征集，并将该特征集带
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种回转半径智能调节的离心机，其特征在于：包括离心机主体、半径调节机构和数据采集模块；
3、所述离心机主体包括伺服电机、主轴、设置在主轴上的转臂以及通过所述半径调节机构安装在转臂一端且供载体安装的载物台，所述转臂的另一端设置有配平块；
4、所述半径调节机构包括设置在转臂一端且用于带动载物台移动的丝杠滑台机构，所述丝杠滑台机构的一侧设置有力矩电机；
5、所述数据采集模块包括用于采集运行状态下主轴的振动信号的加速度传感器、用于采集运行状态下主轴的位移信号的电涡流传感器以及用于采集主轴的转速的光电传感器。
6、上述的一种回转半径智能调节的离心机，其特征在于：所述伺服电机与主轴之间设置有锥齿轮减速箱，所述主轴的上端设置有电滑环。
7、上述的一种回转半径智能调节的离心机，其特征在于：所述伺服电机和锥齿轮减速箱均安装在固定地基上，所述伺服电机的输出轴与锥齿轮减速箱的输入轴之间通过电机联轴器连接，所述锥齿轮减速箱的输出轴与主轴的下端之间通过主轴联轴器连接。
8、上述的一种回转半径智能调节的离心机，其特征在于：所述力矩电机与所述丝杠滑台机构之间设置有锥齿轮组和齿轮减速箱，所述力矩电机的输出轴与锥齿轮组的输入轴连接，所述锥齿轮组的输出轴与齿轮减速箱的输入轴连接。
9、上述的一种回转半径智能调节的离心机，其特征在于：所述转臂上设置有供力矩电机安装的电机支架、供齿轮减速箱安装的减速箱支架以及供丝杠滑台机构安装的丝杠支架。
10、上述的一种回转半径智能调节的离心机，其特征在于：所述丝杠滑台机构包括相互螺纹配合的丝杠和承载滑台，所述转臂上设置有用于对承载滑台进行导向的导轨，所述丝杠转动安装在减速箱支架与丝杠支架之间，所述丝杠的一端与齿轮减速箱的输出轴连接。
11、上述的一种回转半径智能调节的离心机，其特征在于：所述加速度传感器安装在锥齿轮减速箱的顶部，所述电涡流传感器的数量为两个，两个所述电涡流传感器均安装在主轴的侧部，两个所述电涡流传感器相互垂直且其均与主轴相互垂直，所述主轴上设置有与光电传感器相配合的反光片。
12、同时，本专利技术还公开了一种回转半径智能调节的离心机的回转半径调节的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
13、步骤一、离心机主体结构设计，具体过程如下：
14、步骤101、通过ansys workbench仿真软件对离心机主体进行应力、应变分析，并根据仿真结果对离心机主体结构进行优化，确定离心机主体的材料类型和尺寸；
15、步骤102、采用adams view仿真软件对离心机主体进行振动仿真，模拟离心机的适中不平衡、严重不平衡两种运行情况，并得到适中不平衡、严重不平衡两种运行情况下的仿真振动信号数据；
16、步骤二、半径调节机构结构设计：根据载体半径调节速度的需求，确定力矩电机转速、锥齿轮组减速比、齿轮减速箱减速比和丝杠的螺距；
17、步骤三、采集离心机空载状态运行下的振动信号：启动伺服电机使离心机空载运行，通过加速度传感器采集运行状态下主轴的振动信号；
18、步骤四、采集离心机带载状态运行下的数据：在载物台上安装载体，启动伺服电机使离心机带载运行，通过加速度传感器采集运行状态下主轴的振动信号，并由信号采集卡将所采集信号传输至上位机；
19、通过电涡流传感器采集运行状态下主轴的位移信号，并由信号采集卡将所采集信号传输至上位机；
20、通过光电传感器对主轴的转速进行检测；
21、步骤五、数据处理：对步骤三中采集的振动信号进行小波消噪处理，得到消噪后的离心机空载状态运行下的振动信号数据；
22、对步骤四中采集的振动信号以及位移信号进行小波消噪处理，以此去除干扰信号数据，得到消噪后的离心机带载状态运行下的振动信号数据和位移信号数据；
23、步骤六、离心机的平衡性判别，具体过程如下：
24、步骤601、将离心机空载状态运行下的振动信号作为平衡状态振动信号数据，并对消噪后的离心机空载状态运行下的振动信号数据、步骤102中得到的适中不平衡运行情况下的仿真振动信号数据以及步骤102中得到严重不平衡运行情况下的仿真振动信号数据这三类数据进行样本集构建，并对三类数据所得的样本集进行特征提取以构建平衡状态特征集、适中不平衡特征集、严重不平衡特征集，以此三类特征集训练卷积神经网络模型；
25、步骤602、将消噪后的离心机带载状态运行下的振动信号数据构建特征集，并带入训练好的卷积神经网络模型，得到当前离心机运行状态的不平衡判别结果；
26、步骤603、根据卷积神经网络对离心机运行状态的判别结果，当离心机在运行中存在不平衡力时，执行步骤七；当离心机在运行中未存在不平衡力时，不对所述半径调节机构发出调整指令；
27、步骤七、回转半径智能调节，具体过程如下：
28、步骤701、根据消噪后的离心机带载状态运行下的位移信号数据绘制轴心轨迹图，并以轴心轨迹图的偏移位置，确定出不平衡偏载方向；
29、步骤702、当本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种回转半径智能调节的离心机，其特征在于：包括离心机主体、半径调节机构和数据采集模块；
2.按照权利要求1所述的一种回转半径智能调节的离心机，其特征在于：所述伺服电机(1)与主轴(3)之间设置有锥齿轮减速箱(2)，所述主轴(3)的上端设置有电滑环(9)。
3.按照权利要求2所述的一种回转半径智能调节的离心机，其特征在于：所述伺服电机(1)和锥齿轮减速箱(2)均安装在固定地基(6)上，所述伺服电机(1)的输出轴与锥齿轮减速箱(2)的输入轴之间通过电机联轴器(7)连接，所述锥齿轮减速箱(2)的输出轴与主轴(3)的下端之间通过主轴联轴器(8)连接。
4.按照权利要求1所述的一种回转半径智能调节的离心机，其特征在于：所述力矩电机(10)与所述丝杠滑台机构之间设置有锥齿轮组(12)和齿轮减速箱(13)，所述力矩电机(10)的输出轴与锥齿轮组(12)的输入轴连接，所述锥齿轮组(12)的输出轴与齿轮减速箱(13)的输入轴连接。
5.按照权利要求4所述的一种回转半径智能调节的离心机，其特征在于：所述转臂(4)上设置有供力矩电机(10)安装的电机
6.按照权利要求5所述的一种回转半径智能调节的离心机，其特征在于：所述丝杠滑台机构包括相互螺纹配合的丝杠(17)和承载滑台(18)，所述转臂(4)上设置有用于对承载滑台(18)进行导向的导轨(19)，所述丝杠(17)转动安装在减速箱支架(15)与丝杠支架(16)之间，所述丝杠(17)的一端与齿轮减速箱(13)的输出轴连接。
7.按照权利要求2所述的一种回转半径智能调节的离心机，其特征在于：所述加速度传感器(20)安装在锥齿轮减速箱(2)的顶部，所述电涡流传感器(21)的数量为两个，两个所述电涡流传感器(21)均安装主轴(3)的侧部，两个所述电涡流传感器(21)相互垂直且其均与主轴(3)相互垂直，所述主轴(3)上设置有与光电传感器(22)相配合的反光片。
8.一种对权利要求4所述回转半径智能调节的离心机进行回转半径调节的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
9.按照权利要求8所述的一种回转半径智能调节的离心机的回转半径调节方法，其特征在于：步骤二中，半径调节速度V、力矩电机(10)转速w、锥齿轮组(12)减速比i1、齿轮减速箱(13)减速比i2和丝杠(17)的螺距P之间的关系符合公式V＝wi1i2P/60。
10.按照权利要求8所述的一种回转半径智能调节的离心机的回转半径调节方法，其特征在于：步骤601中，进行样本集构建时，以离心机旋转一圈或多圈所对应的振动信号作为信号样本对整体数据进行样本划分。
...【技术特征摘要】
1.一种回转半径智能调节的离心机，其特征在于：包括离心机主体、半径调节机构和数据采集模块；
2.按照权利要求1所述的一种回转半径智能调节的离心机，其特征在于：所述伺服电机(1)与主轴(3)之间设置有锥齿轮减速箱(2)，所述主轴(3)的上端设置有电滑环(9)。
3.按照权利要求2所述的一种回转半径智能调节的离心机，其特征在于：所述伺服电机(1)和锥齿轮减速箱(2)均安装在固定地基(6)上，所述伺服电机(1)的输出轴与锥齿轮减速箱(2)的输入轴之间通过电机联轴器(7)连接，所述锥齿轮减速箱(2)的输出轴与主轴(3)的下端之间通过主轴联轴器(8)连接。
4.按照权利要求1所述的一种回转半径智能调节的离心机，其特征在于：所述力矩电机(10)与所述丝杠滑台机构之间设置有锥齿轮组(12)和齿轮减速箱(13)，所述力矩电机(10)的输出轴与锥齿轮组(12)的输入轴连接，所述锥齿轮组(12)的输出轴与齿轮减速箱(13)的输入轴连接。
5.按照权利要求4所述的一种回转半径智能调节的离心机，其特征在于：所述转臂(4)上设置有供力矩电机(10)安装的电机支架(14)、供齿轮减速箱(13)安装的减速箱支架(15)以及供丝杠滑台机构安装的丝杠支架(16)。
6.按照权利要求5所述的一种回转半径智能调节的离心机，其特征在于：所述丝杠滑台...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭杰，赵楠，唐永科，杨超，王纪龙，赵颖涛，
申请(专利权)人：西北机器有限公司，
类型：发明
国别省市：
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