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刚性转子现场动平衡理论分析及实验研究

作　者: 孙延添
导　师: 刘成颖
学　校: 清华大学
专　业: 机械工程
关键词: 刚性转子现场动平衡最大振动影响系数初相点
分类号: TH113
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

针对传统刚性转子动平衡方法只考虑单一方向振动信息和最大振动现场测量问题,以及现场动平衡系统存在的一次平衡实验精度不高等不足之处,通过理论分析与实验研究相结合,进一步完善刚性转子现场动平衡理论,开发相应的转子现场动平衡分析软件。论文的研究工作主要包括:1.根据转子不平衡振动轴心轨迹的特点,建立基于振动信号处理方法的不平衡转子最大振动和最小振动计算模型并给出实验验证。该模型的实现解决了最大不平衡振动值现场测量问题,将其应用于改进平衡效率的计算公式,便于衡量转子实际平衡效果。2.阐述试重误差和校正误差的关系,从不平衡量的角度误差和幅值误差两种情形对试重误差按加重方式进行分析,并讨论了传感器安装角度误差对振动幅值测量的影响。总结测振传感器、测量平面、校正平面及试重大小等主要试验参数选取原则。阐述试重相位角刻度准则,并提出间接利用振动信号在平衡转速下进行动平衡计算的刚性转子现场动平衡方法。3.在对现有两平面影响系数法分析的基础上,将初相点矢量作为振动测量项直接应用于影响系数的计算,提出初相点影响系数法。通过试重影响实验表明,影响系数是相对于振动测量项的影响系数,试重角度的变化对初相点影响系数相位的影响比水平振动、垂直振动、最大振动等三种影响系数相位小得多。影响系数方程仿真分析表明,影响系数相位的变化对校正计算量的影响较大,尤其是对于校正配重角度。单转子和双转子现场一次动平衡实验结果表明,传统单向振动影响系数法其一次平衡效果一定程度上依赖于选取合适的试重。最大振动影响系数法是一种有效的动平衡方法,初相点影响系数法则是一种较稳定的刚性转子现场平衡方法。4.利用本课题研究提出的刚性转子现场动平衡方法,开发转子现场动平衡分析软件,并集成到“PMS2000 设备预知维修与故障诊断系统”。该分析软件具有测量数据预处理及许用振动查询等功能,剔除异常测量值后可对一次和多次开机状态下的转速及振动测量值进行样本均值处理,并通过转速与不平衡振动测量实例初步量化整个测试系统数据可信度。

全文目录

第1章引言  9-25
  1.1 课题研究的背景和意义  9-10
    1.1.1 课题研究的背景  9-10
    1.1.2 课题研究的目标与意义  10
  1.2 刚性转子平衡基本理论  10-16
    1.2.1 转子不平衡的本质  10-11
    1.2.2 刚性转子的定义  11-12
    1.2.3 转子现场平衡概述  12-14
    1.2.4 平衡误差的来源  14-15
    1.2.5 刚性转子平衡品质的评定  15
    1.2.6 有关机械平衡的标准  15-16
  1.3 刚性转子现场动平衡方法  16-19
    1.3.1 刚性转子动平衡原理  16-17
    1.3.2 刚性转子平衡方法概述  17-19
  1.4 转子现场动平衡系统发展现状  19-23
    1.4.1 国外现场动平衡系统发展现状  20-21
    1.4.2 国内现场动平衡系统发展现状  21-23
  1.5 论文的主要研究工作  23-24
  1.6 本章小结  24-25
第2章刚性转子不平衡振动计算模型及实验验证  25-34
  2.1 问题的提出  25
  2.2 椭圆轴心轨迹模型的建立  25-27
    2.2.1 模型基本假设  25-26
    2.2.2 数学模型的建立  26-27
  2.3 最大振动和最小振动计算模型  27-28
  2.4 模型的实际意义  28-29
  2.5 实验验证  29-33
    2.5.1 转子动平衡实验系统  29-32
    2.5.2 不平衡振动计算模型实验  32-33
  2.6 本章小结  33-34
第3章现场动平衡误差分析与实验方法研究  34-46
  3.1 试重误差与校正误差的关系  34
  3.2 角度误差  34-36
    3.2.1 校正角度误差  34-35
    3.2.2 试重角度误差  35-36
  3.3 幅值误差  36-39
    3.3.1 质量周向分布误差  37-38
    3.3.2 质量轴向分布误差  38-39
  3.4 传感器安装角度误差  39-41
  3.5 现场动平衡实验方法研究  41-45
    3.5.1 动平衡试验参数的选择  41-42
    3.5.2 试重相位角刻度准则  42-43
    3.5.3 动平衡方法分析  43-45
  3.6 本章小结  45-46
第4章初相点影响系数法  46-61
  4.1 影响系数法概述  46-47
    4.1.1 影响系数法的定义  46-47
    4.1.2 问题的提出  47
  4.2 初相点影响系数法  47-48
  4.3 试重影响分析  48-50
    4.3.1 试重大小因素分析  48-49
    4.3.2 试重角度因素分析  49-50
  4.4 影响系数方程分析  50-53
    4.4.1 影响系数方程仿真  50-51
    4.4.2 影响系数方程灵敏度分析  51-53
  4.5 现场一次动平衡实验  53-59
    4.5.1 一次平衡的概念  53-54
    4.5.2 单转子动平衡实验  54-55
    4.5.3 双转子动平衡实验  55-59
  4.6 影响系数平衡法总结  59-60
  4.7 本章小结  60-61
第5章刚性转子现场动平衡软件实现  61-74
  5.1 测量数据预处理功能  61-69
    5.1.1 数据预处理概述  61
    5.1.2 一次开机测量数据的处理  61-62
    5.1.3 异常测量值的剔除  62-64
    5.1.4 多次开机振动测量值的处理  64-65
    5.1.5 测量数据预处理的软件实现  65-69
  5.2 平衡参数的设置  69-70
    5.2.1 采集器参数设置  69
    5.2.2 许用振动查询功能  69-70
  5.3 现场动平衡分析软件的完善  70-71
  5.4 测试系统数据可信度  71-73
    5.4.1 转速测量实例  71-72
    5.4.2 不平衡振动测量实例  72-73
  5.5 本章小结  73-74
第6章结论与展望  74-77
  6.1 论文工作总结  74-75
  6.2 需进一步开展的工作  75-77
参考文献  77-81
致谢  81
声明  81-82
附录A 试重因素影响分析数据  82-85
附录B t 检验准则参数表  85-86
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  86

刚性转子现场动平衡理论分析及实验研究

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