一种动平衡机不平衡量减少率URR的正交矢量合成评定方法与流程

本发明涉及一种动平衡机不平衡量减少率urr的正交矢量合成评定方法，适用于动平衡机检定校准中不平衡量减少率urr这一计量性能的定量计算及评定。

背景技术

不平衡量减少率urr是动平衡机检定、检验和评定中是一个非常重要的平衡效率性能指标，它是指经过一次平衡校正所减少的不平衡量与初始平衡量之比，通常以百分数表示。在国际标准《iso2953：1999mechanicalvibration-balancingmachines-descriptionandevaluation，idt》、国家标准gb/t4201-2006《平衡机的描述检验与评定》及江苏省地方检定规程jjg(苏)68-2006《动平衡机检定规程》中均规定用最小可达剩余不平衡度emar和不平衡量较少率urr两项指标综合评价平衡机性能。其中不平衡量减少率urr是检验平衡机不平衡量幅值和相位显示精度、平面分离能力的综合性能，其计算公式为：

式中：u1——初始不平衡量；

u2——一次平衡校正后的剩余不平衡量。

国标及检定规程中对于不平衡量减少率的检定方法为：首先是将校验转子平衡到剩余不平衡量小于一个最小可达剩余不平衡度emar以下；分别在左右试验平面的12个(或8个)“n”孔中，任意选择一个作为固定试重五倍试验面不平衡量5upp(或25upp)的位置，左右两固定试重的位置不许同相或反相；分别在左右试验平面的12个(或8个)“n”孔中，任意选择一个作为移动试重25upp(或125upp)的起始位置，左右两移动试重的位置不许同相或反相，记录固定试重和移动试重的位置；装好试重后，开机测试，记录仪器的读数。每次测试左试重平面的移动试重增加30°(或45°)，右试重平面的移动试重减少30°(或45°)，遇到固定试重时跳过。许用圆绘制方法为：是采用绘制试验结果的极坐标纸，以极坐标原点为作图原点，在作图原点上面距离等于5upp(或25upp)处为许用圆图原点；以许用圆图原点为圆心，以25pp(或125upp)为半径画圆。该圆与极角(以许用圆图原点为顶点)为0°，30°，60°，90°，120°，150°，180°，210°，240°，270°，300°，330°，12条径向线(或间隔45°的8条线)的交点为许用圆的圆心。在各许用圆圆心处以r为半径画圆。

检定规程及国标中提出的的为定性描述不平衡量减少率的测量方法即确定该量范围的极坐标许用圆绘制法。按照规程规定，以矢量r的顶点为许用圆心，以25pp(或125upp)为半径画出同心圆，分别对应不平衡量减少urr＝95％、90％、85％、80％……。所以已有不平衡量减少率范围的求解实际上是在极坐标图上找出11个(或7个)试验点的矢量r’使其都能落入的最小许用圆。现有的检测方法过程繁琐，只能在定量测量的基础之上进行定性描述，无法定量计算，无法定量判定平衡机的urr参数，更无法以统计方式评定测量结果的不确定度水平。加之无论是手动绘制还是电脑绘图，其矢量r’顶点都会存在于许用圆圆周附件，无法准确判别该点不平衡量减少率情况，数据准确性不能保证。本专利使用正交矢量合成计算方法该出urr的计算公式，可以直接定量计算出urr参数，并给出定量的判定依据，计算过程直观，判定结果方便。

技术实现要素：

本发明为了解决现有技术中存在的上述缺陷和不足，提供了一种动平衡机不平衡量减少率urr的正交矢量合成评定方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种动平衡机不平衡量减少率urr的正交矢量合成评定方法，首先，根据一次平衡校正后的剩余不平衡量的大小、方向两部分经线矢量合成计算，得出不平衡量减少率；然后，依据合格性评定标准对结果进行评价。

进一步，具体步骤如下：

步骤一，建立矢量合成模型，其中以动平衡机校正平面零点为坐标原点o、以动平衡机不平衡量质点时间表示x轴方向、以动平衡机不平衡量质点位移表示y轴方向；向量a为固定试重a和移动试重b两个矢量的合成矢量真值，其模的大小为固定试重a的质量ma与校正半径r的重径积；向量b为被测平衡机平衡幅值读数mb与校正半径r的重径积；

步骤二，根据矢量合成平行四边形法则，计算得到被测平衡机的值b和真值a间的误差为矢量e，然后进行加重或去重校正，未被平衡掉的为剩余不平衡矢量，其中，e的模|e|为剩余不平衡量的幅值；

步骤三，根据剩余不平衡量的幅值和真值计算不平衡量减少率urr：

步骤四，依据合格性评定标准对结果进行评价。

进一步，剩余不平衡量的幅值|e|的计算公式如下：

|e|²＝(ma·cosαa+mb·r·cosαb-b·r·cosαb)²

+(ma·r·sinαa+mb·r·sinαb-b·r·sinαb)²

其中，ma为固定试重的质量，αa为施加固定试重的位置，mb为移动试重的质量，αb为施加移动试重的位置，r为校正半径。

进一步，真值a的计算公式为：

|a^|2＝(ma·r·cosαa+mb·r·cosαb)²+(ma·r·sinαa+mb·r·sinαb)²

其中，ma为固定试重的质量，αa为施加固定试重的位置，mb为移动试重的质量，αb为施加移动试重的位置，r为校正半径。

进一步，真值a的计算公式为：

|a^|2＝(ma·r·cosαa+mb·r·cosαb)²+(ma·r·sinαa+mb·r·sinαb)²

其中，ma为固定试重的质量，αa为施加固定试重的位置，mb为移动试重的质量，αb为施加移动试重的位置，r为校正半径。

进一步，合格性评定标准：当urr≥95％，表示合格。

本发明所达到的有益技术效果：本发明提供的一种动平衡机不平衡量减少率urr的正交矢量合成测量方法，适用于动平衡机检定校准中不平衡量减少率urr这一计量性能的定量计算及评定。该发明基于矢量合成理论，简化了极坐标图解法的计算步骤，避免了电脑绘图或手动绘制许用圆定性评定的误差。使用正交矢量合成法计算不平衡量减少率综合考虑重径积的幅值和相位两种因素，能够定量计算不平衡量减少率也能够客观评价被测平衡机计量性能并有利于提高平衡机现场测试效率。

附图说明

图1本发明之矢量合成模型图；

图2本发明之许用圆示意图(请将图2的有颜色的线条改为黑色，)。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

下面结合附图和实施例对本发明专利进一步说明。

本发明提供一种动平衡机不平衡量减少率urr的正交矢量合成评定方法，首先，根据一次平衡校正后的剩余不平衡量的大小、方向两部分经线矢量合成计算，得出不平衡量减少率；然后，依据合格性评定标准对结果进行评价。具体步骤如下：

步骤一，建立矢量合成模型，如图1所示，其中以动平衡机校正平面零点为坐标原点o、以动平衡机不平衡量质点时间表示x轴方向、以动平衡机不平衡量质点位移表示y轴方向；向量a为固定试重a和移动试重b两个矢量的合成矢量真值，其模的大小为固定试重a的质量ma与校正半径r的重径积；向量b为被测平衡机平衡幅值读数mb与校正半径r的重径积；

步骤二，根据矢量合成平行四边形法则，计算得到被测平衡机的值b和真值a间的误差为矢量e，然后进行加重或去重校正，未被平衡掉的为剩余不平衡矢量，其中，e的模|e|为剩余不平衡量的幅值；

步骤三，根据剩余不平衡量的幅值和真值计算不平衡量减少率urr：

步骤四，依据合格性评定标准对结果进行评价。

进一步，剩余不平衡量的幅值|e|的计算公式如下：

|e|²＝(ma·r·cosαa+mb·r·cosαb-b·r·cosαb)²

+(ma·r·cosαa+mb·r·sinαb-b·r·sinαb)²

其中，ma为固定试重的质量，αa为施加固定试重的位置，mb为移动试重的质量，αb为施加移动试重的位置，r为校正半径。

进一步，真值a的计算公式为：

|a^|2＝(ma·r·cosαa+mb·r·cosαb)²+(ma·r·sinαa+mb·r·sinαb)²

其中，ma为固定试重的质量，αa为施加固定试重的位置，mb为移动试重的质量，αb为施加移动试重的位置，r为校正半径。

进一步，真值a的计算公式为：

|a^|2＝(ma·r·cosαa+mb·r·cosαb)²+(ma·r·sinαa+mb·r·sinαb)²

其中，ma为固定试重的质量，αa为施加固定试重的位置，mb为移动试重的质量，αb为施加移动试重的位置，r为校正半径。

进一步，合格性评定标准：当urr≥95％，表示合格。

实施例

利用上述方法获得的不平衡量减少率urr公式，由测试数据分别计算左右两试验面各一组不平衡量减少率的精准数值。即对12孔、8孔标准校验转子，可得到左右试验面各11个、7个不平衡量减少率数据；取左右平面22个、14个urr中最小值作为被测平衡机的一次不平衡量减少率。例如：一动平衡机emax＝0.2gmm/kg；转子质量m＝5kg；校正半径r＝39mm；固定试重(5upp)ma＝0.087g；移动试重(25upp)mb＝0.452g；固定试重位置αa＝180°，则通过计算所得不平衡量较少率urr为98.1％，对应许用圆画法所得灰色部分处，如图2所示，落在urr95％小细圆处，两种方法一致。

以上已以较佳实施例公布了本发明，然其并非用以限制本发明，凡采取等同替换或等效变换的方案所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。