[发明专利]基于回转中心位置调整的离心机配平装置及方法

权利要求书

1.一种基于回转中心位置调整的离心机配平装置，其特征在于：包括转臂、转臂支撑、运动导向机构、固定配重和试件，所述转臂支撑与离心机的转轴固定连接，且所述转臂支撑通过所述运动导向机构与所述转臂固定连接，所述转臂水平设置，所述固定配重和所述试件分别设置在所述转臂的两端；

所述转臂上设置有矩形通槽，所述转臂支撑设置在所述矩形通槽内，所述矩形通槽与所述转臂件通过滑轨或圆柱滚子支撑连接，所述转臂可相对所述转臂支撑左右滑动；

所述运动导向机构包括控制器、运动执行机构A、运动执行机构B、力传感器A、力传感器B和位移传感器，所述运动执行机构A和所述运动执行机构B均与所述转臂的轴线重合设置，所述运动执行机构A的第一端与所述转臂支撑的左端面固定连接，所述运动执行机构A的第二端通过所述力传感器A抵靠在所述矩形通槽的左端面，所述运动执行机构B的第一端与所述转臂支撑的右端面固定连接，所述运动执行机构B的第二端通过所述力传感器B抵靠在所述矩形通槽的右端面，所述位移传感器安装于所述转臂支撑，并与所述转臂的轴线平行设置，所述力传感器A和所述力传感器B均与所述控制器的信号端电连接，将力信号输出到所述控制器，所述运动执行机构A和所述运动执行机构B的控制端均与所述控制器的控制端电连接，接收所述控制器的控制信号，所述位移传感器的信号端与所述控制器的信号端电连接，将位移信号反馈到所述控制器。

2.根据权利要求1所述的基于回转中心位置调整的离心机动态配平装置，其特征在于：所述运动执行机构A和所述运动执行机构B为液压杆或丝杠，所述位移传感器为直线绝对式编码器或激光位移传感器。

3.一种基于上述装置的离心机动态配平方法，其特征在于：包括以下步骤，

S1、控制器控制运动执行机构A和运动执行机构B共同推动转臂，使转臂相对转臂支撑运动到初始位置，此时转臂相对转臂支撑相对位移x＝0，将试件安装至转臂上,通过尺寸计算确定此时离心机的初始有效半径r₀；

S2、设定离心机离心试验的目标离心加速度Acc，并启动离心机，使得转臂转速逐渐增加；

S3、控制器读取力传感器A和力传感器B的测量值，并将其进行滤波处理；

S4、控制器对力传感器A检测的作用力F_A和力传感器B检测的作用力F_B进行对比：

若F_A＞F_B，则运动执行机构A伸长，运动执行机构B同步缩短，反之则运动执行机构B伸长，运动执行机构A同步缩短，并通过位移传感器获取转臂相对转臂支撑的位移距离x，转臂向试件端移动x＞0,反之x＜0；

S5、计算离心机新的有效半径r_r，新的目标转速ω'，计算式如下：

r_r＝r₀+x

S6、控制器根据新的目标转速ω'自动调节离心机的转速；

S7、重复步骤S3-S6，使离心机达到平衡状态。

4.根据权利要求3所述的离心机动态配平方法，其特征在于：还包括安全检测，包括以下步骤：

A1、获取最大可配平质量M_Zmax，根据离心机结构重量计算允许的最大试件质量，即最大可配平质量M_Zmax，计算式如下：

式中：M_A为转臂在配重端质量，包括转臂和固定配重；

M_B为转臂在试件端质量；

r_Z为试件的质心距回转中心距离；

A2、通过称量或者计算得到试件实际质量M_Z，判断试件质量M_Z与最大可配平质量M_Zmax的大小，若M_Z大于M_Zmax，系统给出报警提示，等待操作人员检查或用传统吊装固定配重方式配平；

A3、根据离心机结构分析计算获取转臂支撑和转臂能够承受试件端和配重端之间的压力差阈值上限F_max、压力差阈值下限F_min；

若|F_A-F_B|＞F_max，系统给出警示消息并停止动作，等待离心机停机检查；

若|F_A-F_B|＜F_min，系统不动作，压力差的影响可忽略；

若F_min＜|F_A-F_B|＜F_max，系统执行步骤S4；

A4、由转臂支撑和矩形通槽尺寸，可知转臂相对于转臂支撑的最大允许位移距离x_max，实时比较转臂相对转臂支撑的实际位移距离x和最大允许位移x_max的大小，若|x|＞x_max，则系统给出警示消息并停止动作，等待离心机停机检查。