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3-63 200gt 复合离心机研制邹光灿 李国济 林 明 研制了具有多功能复合试验能力的大型离心机，用于加速度模拟试验、加速度－气动力和加速度－气动力－温度等复合试验，为产品的试验研究提供较单一功能离心机更为真实的模拟环境。设备有效半径7m，最大加速度2km/s2，有效载荷1km/s2时2t ，2km/s2时1t，最大容量200g× t，具有加速度－气动力等多种复合试验能力。机械部分由传动系统、转动系统、信号转接系统组成。传动系统采用间接传动方式，总传动效率为 0.9。其中：电机功率为900kW，减速器采用硬齿面磨齿结构，与SDR系列减速器比较,重量比为1:2.9，寿命比为3:1。离心机停车采用脉冲式点盘制动器，可使传动轴不受弯矩，制动性能稳定，比自由停车时间缩短30％。转动系统由转臂、复合吊篮、静平衡调整机构组成。其中转臂采用阶梯形的中空双管拉力轴不对称结构，具有合理的力学性能又可减小转动惯量和降低功率消耗；为使离心机运转平稳，转臂上需配置静平衡调整装置，采用四油缸浮升转臂，并与位移、重量测量系统相配合，由手动控制配重端游砣移动，完成转臂两端的静平衡调整；复合吊篮采用内置硬质泡沫保温层以提高保温性能。信号转接系统由集流环、功率环及转接装置等组成，完成地面与离心机上电信号的动、静转换。 电气部分由直流全数字拖动控制系统、计算机自动控制系统、状态监测系统构成。见图 1。离心机转速控制采用数字、模拟双闭环结构，以PI、PID双调节方式，抑制因机械系统转动惯量大而造成的转速超调，提高转速的稳定性。自动控制系统是以工业计算机为主组成的集散控制系统，完成离心机的转速控制、与气动力协调加载系统的协调、与数据采集测量系统的协调，实现加速度－气动力－数据采集复合控制功能，其中采用单位调节量的变时给定完成离心机转速的升速率和超调量的控制，同时根据气动力协调加载的跟踪情况，完成离心机的升速、稳速、减速的控制，采用“可测量”、“正在测量”、“测量结束”信号与数据采集系统进行双向协调控制。为监测离心机的运行状态，在离心机各关键部位均安装有物理量及状态量测量传感器，并以图形方式显示其运行状况。 辅助控制部分由气动力协调加载、数据采集、吊篮温控、通讯与闭路监视系统构成。其中：气动力协调加载是根据气动力与加速度的协调关系，采用自适应方式完成充气皮囊压力的控制；数据采集系统的数据传输则是将模拟信号在离心机上先进行数字化处理后，通过集流环传输至地面计算机，提高了数据传输的可靠性；吊篮温度控制采用吊篮外送风方式调节吊篮内的温度，避免了吊篮内出现电加热时的火花干扰。
图 1 200g× t复合离心机电气控制原理框图离心机经过安装调试后，对全部性能指标进行测试，主要性能测试结果为： (1)离心机转速稳定度<0.3%, (2)内转速漂移率<0.5%;(3)具有手动和自动控制两种操作方式，可实现自动向手动控制无扰动转换；(4)转臂静平衡调节精度为0.3%;(5)具有加速度-气动力-温度-数据采集等多功能复合控制及试验能力，其中气动力协调精度小于1%，温度控制精度48小时内小于±0.5℃，数据采集电压信号灵敏度1m V。离心机经鉴定并投入使用，满足产品复合环境试验的要求。 |
