研祥基于轮对动平衡机系统

• 关键词：研祥,轮对动平衡机系统,平衡测量
• 摘要：平衡机是测量旋转物体(转子)不平衡量大小和位置的机器。任何转子在围绕其轴线旋转时，由于相对于轴线的质量分布不均匀而产生离心力。这种不平衡离心力作用在转子轴承上会引起振动，产生噪声和加速轴承磨损，以致严重影响产品的性能和寿命。平衡机测出的数据对转子的不平衡量进行校正，可改善转子相对于轴线的质量分布，使转子旋转时产生的振动或作用于轴承上的振动力减少到允许的范围之内。因此，平衡机是减小振动、改善性能和提高质量的必不可少的设备。

系统概述
        平衡机是测量旋转物体(转子)不平衡量大小和位置的机器。任何转子在围绕其轴线旋转时，由于相对于轴线的质量分布不均匀而产生离心力。这种不平衡离心力作用在转子轴承上会引起振动，产生噪声和加速轴承磨损，以致严重影响产品的性能和寿命。平衡机测出的数据对转子的不平衡量进行校正，可改善转子相对于轴线的质量分布，使转子旋转时产生的振动或作用于轴承上的振动力减少到允许的范围之内。因此，平衡机是减小振动、改善性能和提高质量的必不可少的设备。
       随着铁路运行速度不断提升，对各个铁路维修段提出了更高的要求，车轮是火车运行系统的重要组成部分，车轮在运行中产生不平衡量的累积，同时也是对车体产生振动关键因素之一。对车辆产生较大振动的原因分析，主要是由于轮对动平衡值、偏心度以及同一轮对直径差等限度超标，同一轮对直径差和车轮偏心度须严格控制在标准要求范围内，而动平衡值应不大于50g•m。车辆高速运行时振动加剧，造成油压减振器漏油或轴箱弹簧折断等故障，使车辆运行品质恶化。车辆振动带来的危害会让油压减振器漏油失效，轴箱钢圆簧折断。给行驶的列车带来不安全隐患。

系统特点
1、 操作简便，平衡的自动检测与数控切削系统合为一体，将动平衡测量的量值自动转换成切削运动轨迹。
2、 精度高、可靠性强，机床具有在工作时如遇突然停电或铣刀老化对设备和铣刀的自动保护功能。
3、 采用气动控制技术控制客车轮对从举升、落轮到出轮的全过程。
4、 同一显示屏显示，菜单用中文显示，中文自动打印并储存。
5、 解决传统四轮驱动，由于轮对踏面不平，给动平衡测量结果造成误差，在设计时我们利用轴的中心： 三个螺栓孔对位外加高强度的软件保护套，既保证一定的驱动力又不损坏螺丝孔，且使用寿命长，无需经常更换。
6、 采用主轴自动对位连接，高速分离后测量的方法，既彻底减轻了两次平衡，一次去重。
7、 具备切削时单独支承转子、液压油浮支承及铁屑接料盘自动跟踪，铁屑回收完整、平衡，去重精度高等功能。

系统原理
        系统分为两个部分：平衡测量和轮对加工，全部由一台工控主机进行控制，用同一个底座作为支撑，采用气动控制技术控制客车轮对从举升、落轮到出轮的全过程。
         平衡测量系统主要由转速传感器、振动传感器、油压支撑装置、支架、主轴电机、主轴分离装置，测量板卡及相应测量程序组成。车轮经过气动控制上料装置固定到支架，油压装置开始供液压油对车轮起到支撑作用，步进电机带动主连轴器连接车轮，主轴电机带动车轮转动，达到转速后主连轴器与车轮分离后进行动不平衡量测量，测量后辅助刹车装置对车轮进行停转。测量出不平衡量进行轮对加工。
         轮对加工主要对车轮进行铣削加工，通过去掉车轮的累积量达到平衡目的，车轮加工系统主要由铣刀定位装置、铣刀旋转装置、切削定位装置、切削支撑装置、车轮转动装置组成。车轮测量出不平衡量后进入了铣削加工状态，计算机通过定位装置找到车轮需要切削起刀位置，同时铣刀进入到车轮内壁进行铣削，步进电机带动车轮逆时针旋转，此时铣刀旋转方向与车轮相反对车轮内壁进行切削，一般为90——120度弧形加工。

系统框图

系统配置
机箱：研祥IPC-810A/6114P4A/7271AT
主板：研祥FSC-1613VN
配件：P3 1.0G/256M/80G
I/O卡：研祥PCI-16P16R
研祥PCI-16P16R：16位继电器输出控制切削电机启停、步进电机启停、主轴电机启停；16位数字输入采集控制开关信号

系统结论
         火车轮对动平衡数控校正系统实现了将动平衡测量与轮对加工一体化，具有加工精度高，铣削后应力集中小，自动化程度高，生产效率高等优点。