Введение 8
1 Обзорный раздел 10
1.1 Обзор особенностей балансировки 10
1.2 Явления, приводящие к понятию дисбаланса и балансировки 13
1.2.1 Дисбаланс 14
1.2.2 Модель дисбаланса дискового ротора 15
1.2.3 Модель реального ротора 19
1.2.4 Динамический дисбаланс 25
1.2.5 Методы коррекции дисбаланса 26
1.2.5.1 Учёт массы ротора 28
1.2.5.2 Учёт рабочей скорости вращения 28
1.2.6 Классы качества балансировки 29
1.2.7 Допустимый остаточный дисбаланс 31
1.2.8 Плоскости коррекции в балансировке 33
2 Основной раздел 36
2.1 Балансировочные станки 36
2.2 Классификация балансировочных станков 36
2.3 Принцип действия балансировочного станка 42
2.4 Способы корректировки дисбаланса 44
2.5 Производительность балансировочного станка 46
2.6 Проверка минимально достижимого остаточного дисбаланса 47
2.7 Балансировочный станок СБ-1М 48
2.7.1 Усилитель предварительный (УП) 50
2.7.2 Генератор опорных напряжений (ГОН) 51
2.7.3 Широтно-импульсный модулятор (ШИМ) 51
2.7.4 Усилитель фильтрующий (УФ) 52
2.7.5 Устройство управления 53
2.7.6. Устройство АЦП 53
2.7.7 Устройство индикации 54
2.8 Возможные пути модернизации балансировочного станка СБ-1М 54
3 Расчётный раздел 55
3.1 Выбор микроконтроллера 55
3.2 Подключение кнопок 59
3.3 Выбор фотодатчика 61
3.4 Выбор вибродатчика 62
3.5 Выбор аналого-цифрового преобразователя 66
3.6 Расчёт и выбор семисегментного индикатора 68
3.7 Расчёт фильтра 72
3.8 Алгоритм работы и описание программы 75
3.9 Метод вычисления параметров дисбаланса 81
3.10 Принцип работы интерфейса SPI 85
3.11 Моделирование работы программы 87
4 Выводы 88
Заключение 89
Библиографический список 90
Приложения 93
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Номограмма допустимых остаточных дисбалансов по VDI 2060 93
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Модернизированный измерительный блок балансировочного станка. Схема электрическая принципиальная 94
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Функциональная схема алгоритма работы программы 96
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Функциональная схема алгоритма вычисления параметров
дисбаланса 97
ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Функциональная схема алгоритма отображения информации 98
ПРИЛОЖЕНИЕ Е. Функциональные схемы алгоритмов управления
с помощью кнопок 99
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж. Значения во вкладках программы CodeVizardAVR
для создания программы балансировочного станка 101
ПРИЛОЖЕНИЕ З. Схема измерительного блока балансировочного
станка в программе Proteus 7 Professional 109
ПРИЛОЖЕНИЕ И. Листинг программы балансировочного станка 110
Вибрация, возникающая в электродвигателях, оказывает негативное влияние, как на сами электродвигатели, так и на устройства в которых они применяются.
Остаточная неуравновешенность и дисбаланс различных вращающихся деталей, узлов и механизмов приводит к преждевременному износу опор качения технических устройств. Этот износ может сопровождаться катастрофическими последствиями, к которым можно отнести:
- Заклинивание подшипниковых узлов, сопровождающееся разрушением корпусных деталей;
- Задевание ротора о статор, сопровождающийся перегревом и, как правило, перегоранием обмоток электродвигателя;
- Дребезг щёток в щёточно-коллекторном узле коллекторных электродвигателей и щёточном узле синхронных двигателей и генераторов;
- Превышение виброскорости устройств удержания ручного и стационарного электроинструмента.
В тех случаях, когда электродвигатель с остаточной неуравновешенностью используется в качестве привода ручного электроинструмента, такое же пагубное воздействие оказывается не на части и детали машин, а на здоровье человека [5].
Использование человеком технических устройств, имеющих виброскорость, превышающую оговоренную в санитарных нормах и правилах, приводит к профессиональным заболеваниям и ухудшению состояния здоровья работников.
Учитывая высокие скоростные характеристики электродвигателя ДК-110, в его конструктив заложен способ балансировки удалением корректирующей массы. Балансировка производится высверливанием металла в магнитопроводеротора. Это обстоятельство накладывает ограничения не только на величину первоначального дисбаланса, но и на возможность исправления неудачной попытки корректировки, так как ошибка станка или оператора приводит к выходу ротора в окончательный брак, что обосновывает актуальность данной тематики.
Объектом исследования данной ВКР является зарезонансный горизонтальный двухопорный балансировочный станок СБ-1М. Данный станок используется для проведения измерения остаточного дисбаланса жёстких роторов электродвигателей.
Предметом исследования данной выпускной квалификационной работы является анализ схемы измерения дисбаланса балансировочного станка и возможность повышения её помехоустойчивости, снижения взаимного влияния плоскостей коррекции и возможности снижения времени измерительного цикла.
Целью исследования является повышение производительности станка и снижение потерь от брака. Задачей данной работы является модернизация измерительной схемы станка.
Поэтапно была рассмотрена суть проблематики вопроса и изучены его возможные решения. На основании выбранного решения была составлена блок- схема модернизированного измерительного блока балансировочного станка, разработан алгоритм работы программы и, после соответствующего анализа данного алгоритма, был написан её исходный текст. После обобщения результатов работы, на их основании был составлен вывод.
Результатом проведённых исследований является план работ по техническому перевооружению действующего производства ОАО «МиассЭлектроАппарат» на 2020 год, который предусматривает модернизацию четырёх единиц имеющегося оборудования.
Простота применённого технического решения и доступность применённой элементной базы позволяют предприятию провести реализацию данного проекта силами и средствами бюро станков с числовым программным управлением (бюро СЧПУ) службы главного механика, без обращения или привлечения сторонних организаций. Данное обстоятельство позволяет минимизировать как финансовые, так и временные затраты на реализацию проекта.
Таким образом, цель выпускной квалификационной работы, поставленная техническими службами ОАО «МиассЭлектроАппарат» достигнута.
