發(fā)布時(shí)間：2020-10-18 02:27

　　 中國(guó)工程物理研究院在進(jìn)行某空間裝置質(zhì)量特性綜合測(cè)量設(shè)備的研制中，對(duì)該空間裝置在低轉(zhuǎn)速下的立式動(dòng)平衡測(cè)量精度提出了很高要求。由于安全的原因，測(cè)量時(shí)空間裝置的轉(zhuǎn)速不能太高，而低轉(zhuǎn)速下高精度的立式轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡技術(shù)仍是一個(gè)有待深入研究的難題。因此，本論文在中國(guó)工程物理研究院科學(xué)技術(shù)基金的資助下，專題探索低轉(zhuǎn)速下新的立式動(dòng)平衡測(cè)量原理、測(cè)控裝置的研制技術(shù)與方法。 通過分析各種動(dòng)平衡測(cè)量原理和方法、關(guān)鍵技術(shù)與研究趨勢(shì)，針對(duì)低轉(zhuǎn)速下測(cè)量信號(hào)強(qiáng)度變?nèi)醯膯栴}，本文提出一種新型的立式動(dòng)平衡測(cè)量原理——?dú)鈶腋×⑹睫D(zhuǎn)子動(dòng)平衡測(cè)量原理，并研制開發(fā)出相應(yīng)的測(cè)控裝置，重點(diǎn)對(duì)動(dòng)不平衡量分離算法模型、動(dòng)平衡測(cè)量裝置的設(shè)計(jì)方法、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)子懸浮穩(wěn)定性控制和測(cè)控?cái)?shù)據(jù)處理等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入研究。本文在原理和工程應(yīng)用中的主要研究成果和特色如下： (1)根據(jù)立式動(dòng)平衡測(cè)量要求和氣體靜壓支承特點(diǎn)，提出了氣懸浮立式轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡測(cè)量方法。其技術(shù)原理是轉(zhuǎn)子被氣體靜壓球面軸承穩(wěn)定懸浮并由均勻水平分布的氣流驅(qū)動(dòng)而勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子的動(dòng)不平衡量將導(dǎo)致轉(zhuǎn)子偏離水平位置，通過測(cè)量轉(zhuǎn)子的偏移量即可計(jì)算轉(zhuǎn)子的動(dòng)不平衡量。 (2)提出一種氣懸浮動(dòng)平衡測(cè)量時(shí)在兩個(gè)校正面上的不平衡分量與轉(zhuǎn)子靜、偶不平衡量之間關(guān)系的雙面分離算法，建立了靜、偶不平衡量與轉(zhuǎn)子傾斜偏移量之間的線性關(guān)系方程。通過理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)分析得出線性參數(shù)后，即可根據(jù)轉(zhuǎn)子偏移量直接計(jì)算出轉(zhuǎn)子的靜、偶不平衡量，無(wú)需進(jìn)行校驗(yàn)轉(zhuǎn)子標(biāo)定。轉(zhuǎn)子靜、偶不平衡量在靜止和轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)分別測(cè)量與校正，實(shí)現(xiàn)了靜、偶不平衡量的直接分離，避免了兩者之間的干擾。 (3)根據(jù)氣懸浮動(dòng)平衡測(cè)量的基本原理和工程需求，研究了用于動(dòng)平衡測(cè)量的支承、驅(qū)動(dòng)、氣壓分布測(cè)量、精密恒壓供氣、傳感器標(biāo)定等實(shí)驗(yàn)裝置和機(jī)構(gòu)的相應(yīng)設(shè)計(jì)技術(shù)。重點(diǎn)設(shè)計(jì)了結(jié)構(gòu)獨(dú)特的雙環(huán)縫球面節(jié)流器，并采用有限元分析技術(shù)對(duì)球面節(jié)流器在不同壓力差時(shí)的變形情況進(jìn)行了數(shù)值模擬。采用氣渦流驅(qū)動(dòng)方式，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速更加恒定。設(shè)計(jì)的二自由度球面測(cè)頭能測(cè)量球面節(jié)流器內(nèi)部任意點(diǎn)的壓力，進(jìn)而得到 摘要 氣體靜壓球面軸承間隙內(nèi)的壓力分布。 (4)氣體靜壓球面軸承是整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置的核心，其設(shè)計(jì)過程是一個(gè)多參數(shù)、多 約束的復(fù)雜優(yōu)化問題。本文將遺傳算法用于球面半徑、支承角度、供氣壓力等主要結(jié) 構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了氣體靜壓球面軸承的詳細(xì)設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了其 優(yōu)化設(shè)計(jì)方法正確，效果好。 (5)分析了供氣壓力波動(dòng)幅值與頻率對(duì)轉(zhuǎn)子空間姿態(tài)的影響。討論了轉(zhuǎn)子自激 振動(dòng)成因，根據(jù)勞斯一霍爾維茨穩(wěn)定性判據(jù)，提出了防止懸浮轉(zhuǎn)子自激振動(dòng)的解決方 法以指導(dǎo)球面節(jié)流器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。建立了以計(jì)算機(jī)為調(diào)節(jié)器的自適應(yīng)P田控制系統(tǒng)， 實(shí)現(xiàn)了氣體壓力的直接數(shù)字閉環(huán)控制。 (6)針對(duì)低轉(zhuǎn)速下弱信號(hào)降噪問題，采用剔除脈沖干擾和二次磨光法進(jìn)行數(shù)據(jù) 預(yù)處理，并將遺傳算法應(yīng)用于信號(hào)處理，進(jìn)行了有限沖激響應(yīng)數(shù)字濾波和多頻率信號(hào) 的信號(hào)參數(shù)識(shí)別的應(yīng)用研究。為提高傳感器的精度，采用多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)標(biāo)定 位移傳感器，建立了傳感器指標(biāo)與影響因素間的聯(lián)系。 (7)在以上原理和實(shí)驗(yàn)裝置研究的基礎(chǔ)上，采用統(tǒng)一建模語(yǔ)言和虛擬儀器開發(fā) 工具，建立了氣懸浮動(dòng)平衡測(cè)量和氣壓分布測(cè)量軟件系統(tǒng)。采取了噪聲屏蔽、軟件檢 錯(cuò)等必要的抗干擾措施，提高了測(cè)試系統(tǒng)的精度。所研制的實(shí)驗(yàn)裝置和軟件系統(tǒng)除了 能夠完成動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)，還可以進(jìn)行轉(zhuǎn)子懸浮穩(wěn)定性、測(cè)量裝置工程應(yīng)用等實(shí)驗(yàn)。通過 多次實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，表明所建立的測(cè)控系統(tǒng)，具有適應(yīng)性強(qiáng)、使用靈活方便、復(fù)用 性好的特點(diǎn)。 關(guān)鍵詞:空間裝里的質(zhì)量特性動(dòng)平衡技術(shù)氣懸浮立式轉(zhuǎn)子氣體靜壓球面軸承 動(dòng)平衡測(cè)量裝蓋雙面分離算法自適應(yīng)pID控制多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)
【學(xué)位單位】：四川大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2004
【中圖分類】：TH113.1
【部分圖文】：

又可以使轉(zhuǎn)子沿任意方向偏移，關(guān)鍵問題是保證恒定壓力的供氣和球面軸承間隙內(nèi)部氣壓均勻分布。驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子勻速旋轉(zhuǎn)，必須采用非接觸方式，均勻氣流驅(qū)動(dòng)是非常合適的方法。本文設(shè)計(jì)的測(cè)量立式轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡量的實(shí)驗(yàn)裝置如圖3一1所示，加工裝配完成的實(shí)物如圖3一2所示。位移傳感器球面節(jié)流器光電開關(guān)調(diào)整螺釘lll·lll圖3一1動(dòng)平衡測(cè)量裝置F19.3一1DynamiebalaneingmeasuringequiPment

~勺廠百結(jié)束圖3一7系統(tǒng)流程F19.3一7Genet1ea1gor1thmaPP11eat1onfIow軟件系統(tǒng)界面如圖3一8所示。圖3一8軟件系統(tǒng)主界面F19.3一8Genet1ea1gor1thmaPP11eat1onsoftwareinterface

四川人學(xué)博1:學(xué)位論文設(shè)定GA參數(shù)、設(shè)計(jì)參數(shù)的范圍，經(jīng)過迭代得到優(yōu)化的設(shè)計(jì)參數(shù)如圖3一9所示.圖3一9軸承參數(shù)優(yōu)化結(jié)果F19.3一9OPt1mizationresultofballbearing得到優(yōu)化的球面半徑和支承角后，可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步設(shè)計(jì)其他有關(guān)的氣體靜壓球面軸承的參數(shù)，見表3一l。表3一1氣體靜壓球面軸承主要設(shè)計(jì)參數(shù)Tab.3一1Ma1ndes1gn1ngParametersofairstatiePressureballbearing計(jì)計(jì)算項(xiàng)日日計(jì)算公式及說明明計(jì)算結(jié)果果載載荷FFF轉(zhuǎn)子(3.1)+l:裝(22.4)))25.5NNN球球面半徑Rsssss50】11】1111扇扇形角QQQQQ45。。，，)l’流器出口壓力p。。夕。一F/(五(R、·5inQ)’)+夕。。0.105MPaaa表表壓比POOOOO0.666供供氣壓力p‘‘尸:=(尸。一夕。)/Po+尸...0.108MPaaa、、丁流狹縫間隙h。。。0.05們nnlll軸軸承間隙hhh加!一誤差的5倍倍0.05nunnn:::’lj’流器不阻塞塞一_2去去滿足條件件ppppp。>l(而)”一’·‘’:1/(’一’·‘’S)))))狹狹縫寬度氣氣bJ=hooo0.05nlnlll一一竹流縫位置R。。Rc=R:·51npppp=40“時(shí)為32nullll，，bl’流縫深度zjjjZj=o·2’Rsss10mm
【引證文獻(xiàn)】

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1 熊瑞平,殷國(guó)富,陶繼忠;氣懸浮立式動(dòng)平衡機(jī)中精密壓力控制[J];液壓與氣動(dòng);2005年09期

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本文編號(hào)：2845662