一种针对轴承转子系统轴心位置测量误差的补偿方法技术方案

本发明专利技术提供了一种针对轴承转子系统轴心位置测量误差的补偿方法，本发明专利技术建立了主轴表面偏移量和轴心实际位置坐标之间的映射关系，在此基础上，提出了一种方法对目前测量轴承转子系统轴心位置过程中存在的误差进行补偿。通过本发明专利技术的应用，可以精确的测量轴承转子系统的轴心位置。的轴心位置。的轴心位置。

【技术实现步骤摘要】
一种针对轴承转子系统轴心位置测量误差的补偿方法


[0001]本专利技术涉及静压、动压以及动静压等轴承转子系统轴心位置测量误差补偿的
，更具体地，涉及一种对超精密静压、动压以及动静压轴承转子系统轴心位置测量过程中存在的误差进行补偿的方法。

技术介绍

[0002]轴承转子系统作为旋转机械的关键功能部件，对于超精密旋转机械，确定轴承转子系统轴心位置的精确值是保证旋转机械回转精度的前提条件。目前，通用的测量轴心转子系统轴心位置的方法如图1所示：当主轴位置偏移中心位置O时，通过两个呈90o垂直安装的位移传感器测量主轴表面相对轴承中心位置O的偏移量Δx和Δy，以Δx和Δy表示轴心位置坐标。然而此时轴心位置的实际坐标是(Δx0,Δy0)，通过图中的几何位置关系可以看到，(Δx0,Δy0)和(Δx,Δy)这两组坐标并不严格相等。对于精度要求不高的轴承转子系统，用坐标(Δx,Δy)代替(Δx0,Δy0)对轴承转子系统回转精度的影响可以忽略。然而，对于纳米级回转精度的轴承转子系统，用坐标(Δx,Δy)代替(Δx0,Δy0)会造成轴承转子系统轴心位置的测量数据严重失真。

技术实现思路

[0003]鉴于
技术介绍
中的问题，本专利技术建立了主轴表面偏移量(Δx,Δy)和轴心实际位置坐标(Δx0,Δy0)之间的映射关系，在此基础上，提出了一种方法对目前测量轴承转子系统轴心位置过程中存在的误差进行补偿。
[0004]为了实现上述的技术特征，本专利技术的目的是这样实现的：一种针对轴承转子系统轴心位置测量误差的补偿方法，它包括以下步骤：
[0005]步骤一，建立主轴表面偏移量和轴心实际位置坐标之间的映射关系：
[0006]在直角三角形O1EA和O1FC中，分别由如下关系式：
[0007]O1E2+EA2＝O1A2＝R2＝OB2(1)
[0008]O1F2+FC2＝O1C2＝R2＝OD2(2)
[0009]式中：R是主轴的半径；O1为轴心实际位置；O为轴心原始位置；E为以O1为原点的Y轴与以O为原点的X轴的交点；F为以O1为原点的X轴与以O为原点的Y轴的交点；A为主轴实际表面与以O为原点的X轴的交点；B为主轴表面与以O为原点的X轴的交点；D为主轴表面与以O为原点的Y轴的交点；C为主轴实际表面与以O为原点的Y轴的交点；G为主轴实际表面与以O1为原点的X轴的交点；H为主轴实际表面与以O1为原点的Y轴的交点；
[0010]根据几何关系，对式(1)和式(2)进行化简可得：
[0011]O1E2＝(OA+AB)2‑
(EO+OA)2＝(AB
‑
EO)(OB+EA)(3)
[0012]O1F2＝(OC+CD)2‑
(FO+OC)2＝(CD
‑
FO)(OD+FC)(4)
[0013]再结合轴心实际位置坐标Δx0和Δy0，主轴表面偏移量Δx和Δy可得如下关系式：
[0014]O1F＝Δx0,O1E＝Δy0,AB＝Δx,CD＝Δy(5)
[0015]将式(5)带入式(3)和式(4)，并整理得：
[0016][0017]这里引入如下参数k：
[0018][0019]这里存在如下两种情况：
[0020](Ⅰ)k＝1时，即Δx＝Δy时，由式(6)
‑
(7)可推导出此时轴心实际位置坐标(Δx0,Δy0)和主轴表面偏移量(Δx,Δy)之间存在如下映射关系：
[0021][0022][0023](Ⅱ)k≠1时，由式(6)
‑
(8)可推导出轴心实际位置坐标(Δx0,Δy0)和主轴表面偏移量(Δx,Δy)之间存在如下映射关系：
[0024][0025][0026]步骤二，基于述映射关系的补偿方案：
[0027]首先，判断参数k是否等于1，若k＝1，即Δx＝Δy，则直接将Δx和Δy均加上补偿值a，即得到轴心位置的精确坐标(Δx0,Δy0)，对上述结构的液体静压轴承，补偿值a通过液体静压轴承补偿值的关系图确定，在关系图横坐标上找到测量值Δx的位置，关系图中Δx对应的纵坐标值即为补偿值a；
[0028]若k≠1，即Δx≠Δy，此时判断Δx和Δy的大小，将Δx和Δy中较小的那个坐标值加上补偿值a，较大的那个坐标值不变，而后即得到轴心位置的精确坐标(Δx0,Δy0)。
[0029]对于任何结构确定的轴承转子系统，均能够通过式(9)
‑
(12)求得液体静压轴承补偿值的关系图，而后以图中数据对该轴承转子系统的主轴表面偏移量(Δx,Δy)进行补偿。
[0030]本专利技术有如下有益效果：
[0031]本专利技术针对目前轴承转子系统轴心位置测量过程中存在的误差，提供了一种补偿方法。通过本专利技术的应用，可以精确的测量轴承转子系统的轴心位置。
附图说明
[0032]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。
[0033]图1为本专利技术位移传感器测量示意图。
[0034]图2为本专利技术轴心位置几何关系示意图。
[0035]图3为本专利技术具体补偿过程说明图。
[0036]图4为本专利技术液体静压轴承补偿值的关系图(轴承结构：直径100mm、半径间隙50μm)。
具体实施方式
[0037]下面结合附图对本专利技术的实施方式做进一步的说明。
[0038]实施例1：
[0039]参见图1，目前测量轴承转子系统轴心位置的通用方法是用主轴表面偏移量(Δx,Δy)代替轴心实际位置坐标(Δx0,Δy0)，通过图1中的几何位置关系，这一方法存在明显误差。针对该问题，本专利技术提出了一种补偿方法，可以通过测量的主轴表面偏移量(Δx,Δy)精确表征轴心实际位置坐标(Δx0,Δy0)，该方法的实现过程如下：
[0040]步骤一，建立主轴表面偏移量和轴心实际位置坐标之间的映射关系：
[0041]如图2所示，在直角三角形O1EA和O1FC中，分别由如下关系式：
[0042]O1E2+EA2＝O1A2＝R2＝OB2(1)
[0043]O1F2+FC2＝O1C2＝R2＝OD2(2)
[0044]式中：R是主轴的半径；O1为轴心实际位置；O为轴心原始位置；E为以O1为原点的Y轴与以O为原点的X轴的交点；F为以O1为原点的X轴与以O为原点的Y轴的交点；A为主轴实际表面与以O为原点的X轴的交点；B为主轴表面与以O为原点的X轴的交点；D为主轴表面与以O为原点的Y轴的交点；C为主轴实际表面与以O为原点的Y轴的交点；G为主轴实际表面与以O1为原点的X轴的交点；H为主轴实际表面与以O1为原点的Y轴的交点；
[0045]根据图2中的几何关系，对式(1)和式(2)进行化简可得：
[0046]O1E2＝(OA+AB)2‑
(EO+OA)2＝(AB
‑
EO)(OB+EA)(3)
[0047]O1F2＝(OC+CD)2‑
(FO+OC)2＝(CD
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对轴承转子系统轴心位置测量误差的补偿方法，其特征在于，它包括以下步骤：步骤一，建立主轴表面偏移量和轴心实际位置坐标之间的映射关系：在直角三角形O1EA和O1FC中，分别由如下关系式：O1E2+EA2＝O1A2＝R2＝OB2(1)O1F2+FC2＝O1C2＝R2＝OD2(2)式中：R是主轴的半径；O1为轴心实际位置；O为轴心原始位置；E为以O1为原点的Y轴与以O为原点的X轴的交点；F为以O1为原点的X轴与以O为原点的Y轴的交点；A为主轴实际表面与以O为原点的X轴的交点；B为主轴表面与以O为原点的X轴的交点；D为主轴表面与以O为原点的Y轴的交点；C为主轴实际表面与以O为原点的Y轴的交点；G为主轴实际表面与以O1为原点的X轴的交点；H为主轴实际表面与以O1为原点的Y轴的交点；根据几何关系，对式(1)和式(2)进行化简可得：O1E2＝(OA+AB)2‑
(EO+OA)2＝(AB
‑
EO)(OB+EA)(3)O1F2＝(OC+CD)2‑
(FO+OC)2＝(CD
‑
FO)(OD+FC)(4)再结合轴心实际位置坐标Δx0和Δy0，主轴表面偏移量Δx和Δy可得如下关系式：O1F＝Δx0,O1E＝Δy0,AB＝Δx,CD＝Δy(5)将式(5)带入式(3)和式(4)，并整理得：并整理得：这里引入如下参...

【专利技术属性】
技术研发人员：田助新，齐思田，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：