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虚拟式现场动平衡测试系统的研究

作　者: 董鹏飞
导　师: 柏林
学　校: 重庆大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 动平衡影响系数法频谱校正比值法
分类号: TH877
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 76次
引　用: 1次
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内容摘要

在旋转机械中,存在着大量的转子不平衡故障,这是由转子不平衡质量的惯性力或惯性力矩所造成的。为了消除转子不平衡故障,几十年来工程技术人员做了大量而有效的工作,构建了完善的理论基础,提出了许多有效的解决方案。本文旨在采用更快速、高效的测试方案和更精确的信号处理方法,开发出一套针对刚性转子现场动平衡的测试系统。为了实现上述目的,本文主要做了以下方面的研究:①研究国内外动平衡技术,对动平衡技术进行分类,认清动平衡技术发展的趋势,确定转子基频信号的精确提取作为研究的主要方向。②研究刚性转子的平衡理论和方法,分析转子不平衡故障的机理和诊断方法,着重介绍转子动平衡的影响系数法,详细分析了单平面、双平面校正保留试重的各种情况。③研究动平衡测试系统主要对象:与转速同频的脉冲信号和转子或轴承的振动信号,分析振动信号的成分,寻找获取基准信号和测量转速的方法。研究转子基频幅值和相位的测量,着重介绍了比值法频率校正的三种算法Quinn法、Jacobsen法和复合复比值法以及基频幅值相位的校正方法。④研究动平衡测试系统开发的过程,包括系统的需求分析、制定转子动平衡测试方案、硬件设备的选配和系统软件的开发。首先,运用大量的仿真实验,分析了信噪比、采样长度对基频频率、幅值和相位校正精度的影响,并最终选择复合复比值法用于基频信号的频率校正。其次,运用动态信号分析仪相关标准,对系统信号采集精度进行标定。最后,分别在转子动平衡实验台和工程现场中,使用开发的现场动平衡测试系统对转子进行平衡,对系统进行全面测试。通过上述仿真和实验得出如下结论:选用的基频频谱校正方法具有较高的精度,能够满足动平衡测试系统的要求;在动平衡测试系统的工作频率范围内,其频谱幅值误差满足高级要求;在刚性转子现场动平衡的过程中,能够快速有效地实现转子平衡校正。

全文目录

中文摘要  3-4
英文摘要  4-9
1 绪论  9-15
  1.1 课题研究背景与意义  9
  1.2 国内外研究发展现状  9-12
    1.2.1 动平衡技术分类  10
    1.2.2 转子动平衡理论研究  10-11
    1.2.3 在线自动平衡技术的研究  11-12
    1.2.4 转速同频信号的提取  12
  1.3 本文的研究的内容  12-13
  1.4 小结  13-15
2 刚性转子平衡理论及方法  15-31
  2.1 转子分类  15
  2.2 转子不平衡故障  15-23
    2.2.1 不平衡的分类  15-18
    2.2.2 刚性转子不平衡故障机理  18-21
    2.2.3 刚性转子不平衡故障诊断  21-23
  2.3 刚性转子的平衡  23-25
    2.3.1 转子单平面校正  23-24
    2.3.2 转子双平面校正  24-25
  2.4 影响系数平衡法  25-29
    2.4.1 单校正面影响系数法  26-27
    2.4.2 双校正面影响系数法  27-29
  2.5 刚性转子平衡品质的评定  29-30
  2.6 小结  30-31
3 动平衡测试关键技术  31-43
  3.1 系统测试的信号  31-33
    3.1.1 相位与转速的测量  31-32
    3.1.2 振动信号构成分析  32-33
  3.2 比值法频率校正方法  33-37
    3.2.1 Quinn 方法  34
    3.2.2 复合复比值法  34
    3.2.3 Jacobsen 方法  34-35
    3.2.4 精度分析  35-37
  3.3 基频幅值和相位的提取  37-41
    3.3.1 幅值和相位的提取算法  37-39
    3.3.2 精度分析  39-41
  3.4 小结  41-43
4 虚拟式现场动平衡测试系统设计  43-59
  4.1 系统设计要求  43-44
  4.2 测试方案设计  44-48
    4.2.1 动平衡测试的一般过程  44-45
    4.2.2 动平衡测试系统操作流程  45-46
    4.2.3 单校正面转子平衡测试模块  46-47
    4.2.4 双校正面转子平衡测试模块  47-48
  4.3 系统硬件的选配  48-51
    4.3.1 系统框图  48
    4.3.2 传感器的选配  48-50
    4.3.3 采集卡的选配  50-51
  4.4 动平衡测试软件的开发  51-58
    4.4.1 虚拟仪器简介  51-53
    4.4.2 软件系统框图  53-54
    4.4.3 软件界面简介  54-57
    4.4.4 软件操作流程  57-58
  4.7 小结  58-59
5 实验分析  59-73
  5.1 信号采集精度检验  59-61
    5.1.1 仪器检测相关标准  59
    5.1.2 信号采集的精度检验  59-61
  5.2 双校正平面动平衡实验  61-66
    5.2.1 实验台应用  61-64
    5.2.2 现场应用  64-66
  5.3 不平衡信号提取分析  66-72
    5.3.1 初始振动  66-68
    5.3.2 A 面加试重后振动  68-69
    5.3.3 B 面加试重后振动  69-70
    5.3.4 校正后振动  70-72
  5.4 小结  72-73
6 总结与展望  73-75
  6.1 工作总结  73
  6.2 展望  73-75
致谢  75-77
参考文献  77-79
附录  79
  A 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录  79
  B 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目  79

虚拟式现场动平衡测试系统的研究

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