發(fā)布時(shí)間：2020-10-26 16:08

　　 轉(zhuǎn)子是旋轉(zhuǎn)機(jī)械的主要零部件,而轉(zhuǎn)子的不平衡是導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)機(jī)械產(chǎn)生故障的主要原因。轉(zhuǎn)子在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生不平衡,會(huì)加劇軸承的磨損,激發(fā)系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲,從而降低設(shè)備的工作效率及使用壽命,嚴(yán)重情況下甚至?xí)䦟?dǎo)致主軸斷裂、機(jī)組停機(jī),造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡事故。因此,從保障旋轉(zhuǎn)機(jī)械安全穩(wěn)定運(yùn)行方面考慮,旋轉(zhuǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡具有重大的實(shí)際意義和研究?jī)r(jià)值。動(dòng)平衡設(shè)備主要分為機(jī)上平衡型和現(xiàn)場(chǎng)平衡型。由于現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡儀具備適用范圍廣、操作簡(jiǎn)便、便攜度高等優(yōu)勢(shì),廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)合。本文針對(duì)動(dòng)平衡儀的軟、硬件設(shè)計(jì)方面進(jìn)行研究,目的在于研發(fā)一套可用于現(xiàn)場(chǎng)的轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡儀系統(tǒng)。本文首先對(duì)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡理論進(jìn)行介紹,包括轉(zhuǎn)子的動(dòng)力學(xué)模型,不平衡量的概念與分類;其次對(duì)轉(zhuǎn)子的平衡校正原理和常用動(dòng)平衡方法進(jìn)行總結(jié)和概述;再次,針對(duì)現(xiàn)有傳統(tǒng)不平衡量提取方法存在的不足,提出了一種基于零相位數(shù)字帶通濾波的不平衡量提取方法,進(jìn)行了算法仿真,并對(duì)比傳統(tǒng)方法分析了該方法的提取效果和精度,證明該方法的有效性;然后,綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)型轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡儀的應(yīng)具備低成本、高性能、便攜度好的特點(diǎn),確定了本系統(tǒng)方案采用信號(hào)采集儀與PC結(jié)合的設(shè)計(jì),并設(shè)計(jì)了信號(hào)采集儀硬件和系統(tǒng)軟件。硬件方面包括信號(hào)采集儀調(diào)理電路和數(shù)據(jù)處理電路的設(shè)計(jì),軟件方面包括基于LabVIEW的信號(hào)采集存儲(chǔ)軟件和基于MATLAB的動(dòng)平衡校正計(jì)算軟件的設(shè)計(jì);最后,為檢驗(yàn)本轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡儀的性能和實(shí)際工作效果,通過(guò)實(shí)驗(yàn)儀器對(duì)信號(hào)采集儀進(jìn)行了同步采集測(cè)試,在機(jī)械轉(zhuǎn)子實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行了不平衡量提取及單面動(dòng)平衡測(cè)試。結(jié)果表明,信號(hào)同步采集效果良好,不平衡相位提取誤差小于1.5°,單次動(dòng)平衡效率大于75%。動(dòng)平衡儀綜合性能良好,具有一定的工程實(shí)用價(jià)值。本文結(jié)尾部分對(duì)全文的研究工作進(jìn)行了總結(jié),并提出了下一步需要改進(jìn)的方向和研究?jī)?nèi)容。
【學(xué)位單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH877
【部分圖文】：

大幅度提高了國(guó)內(nèi)平衡機(jī)的質(zhì)量和水平。如今，我國(guó)的動(dòng)平衡設(shè)備發(fā)展也逐漸??成熟，平衡設(shè)備品類越來(lái)越豐富［３７’３８］。具有一定技術(shù)積累和產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)的動(dòng)平衡??機(jī)品牌包括上海劍平動(dòng)平衡機(jī)，濟(jì)南銀箭動(dòng)平衡機(jī)，如圖１－１、圖１－２所示為兩??公司的動(dòng)平衡機(jī)產(chǎn)品。??Ｉ嘗?ｊ?Ｆ??？?＾?ｃｔ．蒙??圖１－１上海劍平電機(jī)全自動(dòng)平衡機(jī)?圖１－２濟(jì)南銀箭曲軸動(dòng)平衡機(jī)??隨著轉(zhuǎn)子制造技術(shù)的發(fā)展，離線平衡方式的平衡機(jī)設(shè)備己經(jīng)不能滿足系統(tǒng)??的平衡需求，在一些轉(zhuǎn)子難以拆卸和特殊工況狀態(tài)下，傳統(tǒng)的機(jī)上動(dòng)平衡設(shè)備??無(wú)法實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡測(cè)試與校正。于是出現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡設(shè)備。經(jīng)過(guò)了多年??發(fā)展，國(guó)外研制了眾多成熟的便攜式動(dòng)平衡設(shè)備了，具備良好的性能。與國(guó)外??相比，國(guó)內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡設(shè)備發(fā)展相對(duì)緩慢，仍存在著一些的差距。針對(duì)動(dòng)平??衡設(shè)備的發(fā)展，當(dāng)前還存在的問(wèn)題有以下幾方面。??（１）

大幅度提高了國(guó)內(nèi)平衡機(jī)的質(zhì)量和水平。如今，我國(guó)的動(dòng)平衡設(shè)備發(fā)展也逐漸??成熟，平衡設(shè)備品類越來(lái)越豐富［３７’３８］。具有一定技術(shù)積累和產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)的動(dòng)平衡??機(jī)品牌包括上海劍平動(dòng)平衡機(jī)，濟(jì)南銀箭動(dòng)平衡機(jī)，如圖１－１、圖１－２所示為兩??公司的動(dòng)平衡機(jī)產(chǎn)品。??Ｉ嘗?ｊ?Ｆ??？?＾?ｃｔ．蒙??圖１－１上海劍平電機(jī)全自動(dòng)平衡機(jī)?圖１－２濟(jì)南銀箭曲軸動(dòng)平衡機(jī)??隨著轉(zhuǎn)子制造技術(shù)的發(fā)展，離線平衡方式的平衡機(jī)設(shè)備己經(jīng)不能滿足系統(tǒng)??的平衡需求，在一些轉(zhuǎn)子難以拆卸和特殊工況狀態(tài)下，傳統(tǒng)的機(jī)上動(dòng)平衡設(shè)備??無(wú)法實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡測(cè)試與校正。于是出現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡設(shè)備。經(jīng)過(guò)了多年??發(fā)展，國(guó)外研制了眾多成熟的便攜式動(dòng)平衡設(shè)備了，具備良好的性能。與國(guó)外??相比，國(guó)內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡設(shè)備發(fā)展相對(duì)緩慢，仍存在著一些的差距。針對(duì)動(dòng)平??衡設(shè)備的發(fā)展，當(dāng)前還存在的問(wèn)題有以下幾方面。??（１）

入式作為主控系統(tǒng)的便攜式手持動(dòng)平衡儀，一般集成了檢測(cè)、計(jì)算、顯示等功??能，便攜性好。相關(guān)產(chǎn)品例如德國(guó)申克公司的ＳｍａｒｔＢａｌａｎｃｅｒ現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡儀，美??國(guó)ＫＭｂａｌａｎｃｅｒｌｌ動(dòng)平衡儀，如圖１－３所示為ＫＭｂａｌａｎｃｅｒＨ型動(dòng)平衡儀，其支持??的轉(zhuǎn)速測(cè)量范圍為６０￣３０００００ＲＰＭ，雙通道振動(dòng)信號(hào)采集，內(nèi)置１Ｇ的存儲(chǔ)容量，??可以存儲(chǔ)采集的信號(hào)數(shù)據(jù)，并能將采集數(shù)據(jù)參數(shù)顯示在彩色顯示屏幕上，主要??功能為信號(hào)頻譜分析與轉(zhuǎn)子單、雙面動(dòng)平衡。二是以信號(hào)采集儀與ＰＣ組合的??動(dòng)平衡系統(tǒng)（如圖１－４所示），以ＰＣ為計(jì)算和分析中心，增強(qiáng)了動(dòng)平衡信號(hào)處??理能力。與前一種方案相比，采用ＰＣ為核心的動(dòng)平衡系統(tǒng)方案具有測(cè)量速度??快、測(cè)試精度高、處理速度快、故障診斷詳細(xì)的特點(diǎn)，雖然在便攜性上不如第??一種方案，但在高精度故障診斷、復(fù)雜結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子的故障分析方面無(wú)疑更具優(yōu)勢(shì)。??綜合考慮兩種動(dòng)平衡儀方案，采用第二種作為本課題轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡儀的設(shè)計(jì)方案。??Ｉ?〇：?．??ｍ?ｍ??圖１－３嵌入式方案現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡儀?圖１－４?ＰＣ方案現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡儀??７??
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本文編號(hào)：2857212