主轴轴心轨迹测量和动平衡实验研究

发布时间：2020-07-20 16:33

【摘要】： 主轴轴心轨迹不仅能够反映主轴的回转精度,而且是主轴运行状态和故障征兆的重要依据。研究表明,旋转机械的振动主要是由不平衡引起的,通过动平衡能够使主轴的回转精度得到很大的提高。因此,本文对主轴的轴心轨迹和动平衡测试进行了研究。首先,本文对主轴轴心轨迹的测试方法和误差分离技术进行了研究,选择了双向动态法和反向误差分离方法。对主轴动平衡测试进行了研究,重点分析了影响系数法的单面动平衡和双面动平衡测试方法以及不平衡振动信号的求解算法。为了实现基频信号的精确测量,通过对振动信号的基频成分进行频率细化,使其测量达到了较高的精度。其次,设计了主轴轴心轨迹和动平衡测试系统。根据测试要求选择所需硬件,搭建了测试系统的实验装置,测试系统能够实现高速数据采集,最高采样频率达到100KHz。再次,测试软件采用Labview对系统进行了模块化设计。软件系统包含主轴轴心轨迹和动平衡测试功能,界面具有很强的易操作性,具有丰富的数字信号处理和分析功能,如:低通滤波、频域分析、小波分析等。最后,对ZHS-1型多功能转子进行了两截面轴心轨迹和动平衡测试实验。测试结果表明对于回转误差重复性较好的主轴,用反向法能够有效的分离回转误差和圆度误差;主轴的转速和不平衡量是影响其回转误差的重要因素,同时对转子进行了单面和双面动平衡测试,转子经平衡后其振动量有了显著的下降。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH165.3
【图文】：

示意图,双向动态,测量法,示意图

事故都在轴心轨迹中有所反映。轴心轨迹是诊断专家在现一项不可缺少的故障征兆信息[28]。轴心轨迹是轴心的回转反映主轴的回转误差。测量主轴轴心轨迹是国内外有关学者的一个重要研究方向轴心轨迹的测量方法、误差分离方法进行阐述。轴心轨迹测量方法动态测量法的轴心误差运动是一个二维平面运动，因此至少需要两个面内同时采集数据，将各传感器的位移数据进行处理得到向动态测量法是在主轴两个相互垂直的方向上安装传感器信号，这种方法也称为双坐标测量法[29]。如图 2-1 所示，号分别代表两个方向上回转误差运动的分量，将两组位移轴的轴心轨迹。传统的双向动态测量法忽略了主轴的形状转误差远大于圆度误差的场合。本文所使用是这种测量方法

示意图,动平衡,示意图,不平衡量

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文转子的不平衡量。双面平衡的根据是刚性转子的任意不平衡状态均可由选两个校正平面上的两个等效不平衡量代替。其原理与单面相同，也是通过试重（或去掉质量）的方法，获取系统的影响系数和不平衡量。对于直径度比小于 1：5 的长细轴应进行双面动平衡。测试原理如图 3-2 所示。

不平衡振动,相位检测

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文3.2 不平衡振动信号的处理算法转子因质量不平衡产生的振动信号是与转速同频的周期信号，而传感器测得的振动信号是不平衡振动信号和其它频率成分的合成信号，精确获取与转速同频信号的幅值和与相位是进行不平衡量测量的前提。本文所采用的相位含义为基频振动高点滞后于基准鉴相脉冲的角度。不平衡振动信号的相位检测如 3-所示，由图可以看出不平衡振动信号的相位为j 。

【参考文献】