【摘要】：傳動(dòng)軸是旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備的重要組成部件。傳動(dòng)軸對(duì)接裝調(diào)及設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生偶合偏差,嚴(yán)重影響機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行,增大部件的磨損,導(dǎo)致功耗增大甚至發(fā)生軸失效故障。傳動(dòng)軸偶合在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)成為了現(xiàn)階段的研究熱點(diǎn),但由于缺少偶合偏差與功率損耗關(guān)系的科學(xué)評(píng)價(jià)方法,使得現(xiàn)階段在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)往往受制于預(yù)警界限的設(shè)定,開(kāi)展傳動(dòng)軸偶合偏差科學(xué)評(píng)價(jià)方法與在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究具有重要意義。本文通過(guò)研究傳動(dòng)軸聯(lián)接的偶合偏差與電機(jī)功耗之間的數(shù)學(xué)關(guān)系,建立評(píng)價(jià)方程,解決無(wú)法評(píng)價(jià)傳動(dòng)軸偶合偏差是否過(guò)大的問(wèn)題,并通過(guò)仿真分析和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證�？蔀閭鲃�(dòng)系統(tǒng)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)過(guò)程中偶合偏差區(qū)間的設(shè)定提供依據(jù)。根據(jù)分析結(jié)果,提出了基于波前傳感及像差理論的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)方法。首先,在對(duì)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的歸納和總結(jié)的基礎(chǔ)上,建立偶合偏差與傳遞力矩的幾何方程,并通過(guò)有限元分析方法建立傳動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)方程,進(jìn)而得出動(dòng)力方程。以偶合偏差、傳遞轉(zhuǎn)矩、彎矩、剪切應(yīng)力為中間變量得到偶合偏差與電磁轉(zhuǎn)矩的數(shù)學(xué)關(guān)系,最終建立偶合偏差與功耗之間的數(shù)學(xué)模型。其次,對(duì)傳動(dòng)軸偶合模型進(jìn)行靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真分析。動(dòng)力學(xué)分析表明,電機(jī)起步階段,由于存在偶合偏差,傳動(dòng)軸會(huì)產(chǎn)生周期性交變應(yīng)力。電機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行時(shí),靜力學(xué)分析結(jié)果表明傳動(dòng)軸剪切應(yīng)力值隨偶合偏差呈線(xiàn)性變化。將偶合偏差值所對(duì)應(yīng)的剪切應(yīng)力值代入數(shù)學(xué)模型中得到理論功率損耗值,從而獲得偶合偏差值與功率損耗值之間的關(guān)系。再次,通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到不同偶合偏差的功耗值,與仿真分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,實(shí)驗(yàn)結(jié)果和仿真結(jié)果趨勢(shì)一致�；谧钚《朔▽�(duì)試驗(yàn)曲線(xiàn)擬合,得到擬合方程并建立軸偶合偏差與功率損耗間的曲線(xiàn)關(guān)系,為在線(xiàn)監(jiān)測(cè)預(yù)警界限提供數(shù)據(jù)支撐。最后,以哈特曼傳感技術(shù)為理論基礎(chǔ),利用激光準(zhǔn)直系統(tǒng)、微透鏡陣列及CCD相機(jī)搭建接收裝置,并通過(guò)數(shù)字圖像處理方法提取光斑偏移量大小,進(jìn)而分析計(jì)算出傳動(dòng)系統(tǒng)的線(xiàn)偏差和角偏差,根據(jù)所建立的數(shù)學(xué)關(guān)系進(jìn)一步評(píng)估功耗損失情況,最終實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。
【圖文】：

是旋轉(zhuǎn)機(jī)械的一個(gè)重要組成部分，主要用來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩、功率。在航空航天等領(lǐng)域均得到了廣泛的應(yīng)用�！敝笌缀侮P(guān)系中兩軸的軸心線(xiàn)不一致時(shí)，產(chǎn)生的不對(duì)中偏差[1-3]。生影響設(shè)備運(yùn)行的反作用力，，這種反作用力會(huì)在短時(shí)間內(nèi)逐漸增偏差過(guò)大時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致傳動(dòng)軸與聯(lián)軸器之間振動(dòng)增加，降低軸傳風(fēng)險(xiǎn)，輕則降低生產(chǎn)效率、能耗增加，重則引發(fā)嚴(yán)重的機(jī)械故障[4-6西部風(fēng)電場(chǎng)發(fā)生一起主軸斷裂導(dǎo)致的風(fēng)電機(jī)葉輪脫落事故，故障由于發(fā)電機(jī)主軸與齒輪箱內(nèi)部聯(lián)軸器之間出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，即偶合效，最終導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的編碼器發(fā)生故障，造成了巨大的損失。能源科技有限公司為了研究偶合偏差對(duì)電機(jī)效率的影響，通過(guò)電激光對(duì)中儀 F830 對(duì)一臺(tái) 142KW 冷凍水泵進(jìn)行測(cè)試，測(cè)量結(jié)果重。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)電機(jī)的效率值小于 94.8%（銘牌上效率值為 95.6上）。對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)中校準(zhǔn)，重新測(cè)試電機(jī)功率，結(jié)果表明:致電機(jī)功率明顯下降，通過(guò)及時(shí)調(diào)整偏差值大小能夠減少3%~10%分析結(jié)果如圖 1.1 所示。

mp p p p p p pr = x i + y j + z k（1-5），xp、yp、zp表示位于質(zhì)量中心的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)；ip、jp、kp表示單位矢量。轉(zhuǎn)子的動(dòng)能表達(dá)式為：{ ( )}22 2 2112p mp mp Dp xp yp Pp zppT m r r I ω ω Iω== + + +（1-6）轉(zhuǎn)子的勢(shì)能表達(dá)式為：12ij i ji jV = k q q（1-7）
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)春理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TH133.2

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1 丁e

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