基于时栅传感技术的带位置检测功能轴承研究

发布时间：2020-06-04 03:46

【摘要】：当前,国内的许多工业生产、国防科技领域,生产力提升、技术突破、装备制造等受限于诸多因素,其中大型机构加工实现高精度和高效率显得尤为突出。究其原因是缺乏研发大型精密机床关键的技术,而其往往是解决大型精密分度转台的位置检测问题。这些大型、超大型精密转台,往往由于大型、中空、强冲击的原因无法同轴安装角编码器进行全闭环控制,所以无法实现高精度。时栅传感技术相比传统的栅式传感器去掉了高精度刻线的环节,对制造精度的要求只相当于普通机械加工精度,即可达到计量光栅的测量精度。因此,本文提出并研发了一种基于时栅传感技术的带位置检测功能轴承,以解决机床传动链末端的大型数控转台的精密位移检测和精确定位问题。本文介绍了“以时间测空间”的时栅传感理论,通过构建匀速坐标系,实现位置差与时间差的转换,并通过构建匀速运动的行波的方式构建匀速运动坐标系。根据场式时栅行波形成原理,对轴承结构展开分析,提出了基于时变磁场的时栅带检轴承的两种信号拾取模块方案。建立传感器模型,结合Ansoft Maxwell电磁仿真软件对两种方案分别进行电磁场仿真,分析仿真结果后对定、转子结构进行了优化。设计了时栅带检轴承相应的信号处理电路,为传感器提供所需的激励信号,并将传感器的输出信号转换为角位移信息。本课题采用YRT180滚动轴承开展实验,对轴承内圈进行机械等分作为传感器转子,并根据设计方案加工定子测头,研制出整周多测头时栅带检轴承和带离散测头的时栅带检轴承两种实验样机。搭建实验平台,对设计的传感器样机进行原理性实验和性能测试实验。经实验,采用算法后的整周多测头时栅带检轴承稳定性波动在±2″内,在整周(0o~360o)内的实验原始误差在±25″内;采用算法后的带离散测头的时栅带检轴承稳定性在±3″左右,在整周(0o~360o)内的实验原始误差在±30″内。实验结果验证了两种信号拾取模块方案的时栅带检轴承均具有可行性。从测量稳定性和测量精度来看,整周多测头时栅带检轴承比带离散测头的时栅带检轴承具有更好的性能。
【图文】：

图 1.1 海德汉 ERA 系列光栅编码器图 1.2 雷尼绍 RSLM 系列光栅带图 1.3 KMT 公司 VGT4000 型号磨削机钢栅尺测量系统。钢栅尺同样采取的是精密刻线技术，钢栅通过光栅带上刻上密密麻麻的栅格，栅格之间具有相同的间距，与基于莫不同，钢栅的位置测量基于电磁感应原理，，通过在栅带外附加读数

图 1.2 雷尼绍 RSLM 系列光栅带.3 KMT 公司 VGT4000 型号磨削机钢栅尺同样采取的是精密刻线技麻麻的栅格，栅格之间具有相同置测量基于电磁感应原理，通过组，栅格的位移引起电信号的变型号轴承，与海德汉 RON886 光误差为±15″，远远高于标称精度精度、安装精度的影响，与光栅研发的钢栅带。
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH133.3

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本文编号：2695842