旋转机械信号处理技术及其在高速自动平衡中的应用

发布时间：2017-07-19 09:20

  本文关键词：旋转机械信号处理技术及其在高速自动平衡中的应用

  更多相关文章： 自动平衡 信号处理 无试重 动力学分析

【摘要】：为了获得更高的加工精度和加工效率,机床主轴、透平机等一系列旋转机械正朝着智能化,高速化方向发展。然而,转子系统所受的不平衡力与转速的平方成正比,随着机器转速的提高,进而导致机器振动加剧,被加工件产生表面波纹和增大表面粗糙度值,严重影响机器加工精度。因此,寻求一种高效率的自动平衡技术尤为重要。首先,平衡系统实现在线调控的一个重要前提是精确提取振动信号的幅值和相位,该因素同样影响着系统的平衡速度和平衡精度。其次,配重次数也成为影响平衡效率的一个因素。为实现快速现场动平衡,无试重平衡法成为首选方式。考虑到上述情况,本论文的主要工作如下：(1)首先,阐述了国内外信号处理技术的发展现状,并列举了现有的信号处理算法；其次,阐明了国内外学者对加速度信号积分方法的研究,从时域法和频域法分别展开论述；最后,详细分析了国内外无试重动平衡技术的研究状况,奠定了本课题研究的发展方向。(2)设计了具备频谱分析、偏摆补偿、整周期数据采集、同频信号提取和振动超限报警等功能的数采器,并介绍了跟踪滤波、互功率及正弦逼近三种算法。(3)针对实际工程现场中速度传感器及位移传感器会受到客观条件制约等一系列问题,研究了加速度信号积分法。(4)在工程现场中,多次配重必将导致时间与金钱的浪费,因而基于有限元软件,从临界转速、振型、加重响应等方面对系统转子进行动力学分析,研究了无试重动平衡理论。(5)针对信号幅值和相位的三种提取算法,基于气压液体式自动平衡实验台进行验证；针对加速度信号的两种积分方法,基于电磁型双配重盘平衡系统实验台,对比两种算法的积分精度；针对气压液体式自动平衡系统转子的动力学特性,基于气压液体式自动平衡实验台,有效进行了自动平衡实验,验证了模型仿真结论的正确性。
【关键词】：自动平衡 信号处理 无试重 动力学分析
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN911.7;TH113.25
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-16
• 第一章 绪论16-24
• 1.1 课题来源及研究目的和意义16-17
• 1.1.1 课题来源16
• 1.1.2 研究目的和意义16-17
• 1.2 国内外研究现状17-21
• 1.2.1 振动信号幅值和相位的提取方法研究概述17-18
• 1.2.2 振动加速度信号积分方法研究概述18-19
• 1.2.3 自动平衡系统转子动力学分析19-21
• 1.3 本文的主要研究内容和组织结构21-22
• 1.3.1 论文研究内容21
• 1.3.2 论文结构安排21-22
• 1.4 本文的创新点22-24
• 第二章 不平衡振动信号幅值和相位实时提取方法研究24-38
• 2.1 引言24
• 2.2 自动平衡系统数采器24-25
• 2.3 不平衡振动信号幅值和相位的提取25-26
• 2.4 跟踪滤波法26-29
• 2.4.1 跟踪滤波法仿真27-28
• 2.4.2 跟踪滤波法改进28-29
• 2.5 互功率法29-33
• 2.5.1 互功率法仿真30-31
• 2.5.2 互功率法改进31-33
• 2.6 正弦逼近法33-35
• 2.6.1 正弦逼近法仿真33-35
• 2.6.2 正弦逼近法改进35
• 2.7 三种算法对比分析35-37
• 2.8 本章小结37-38
• 第三章 振动加速度信号积分方法研究38-50
• 3.1 引言38
• 3.2 数字积分算法38-46
• 3.2.1 数字积分背景38-39
• 3.2.2 时域积分法原理39-41
• 3.2.3 时域积分法仿真41-42
• 3.2.4 频域积分法原理42-44
• 3.2.5 频域积分法仿真44-46
• 3.3 误差评价46-47
• 3.4 两种积分算法对比分析47-48
• 3.5 本章小结48-50
• 第四章 气压液体式自动平衡系统转子动力学分析50-68
• 4.1 引言50
• 4.2 动力学分析理论基础50-54
• 4.2.1 刚性转子的动力学模型50-52
• 4.2.2 刚性转子的不平衡响应52-53
• 4.2.3 影响系数法平衡原理53-54
• 4.3 基于DyRoBeS的气压液体式自动平衡系统转子动力学分析54-66
• 4.3.1 气压液体式自动平衡系统有限元模型54-55
• 4.3.2 转子系统静变形及轴承刚度分析55-60
• 4.3.3 转子系统不平衡响应分析60-65
• 4.3.4 固定转速下的影响系数65-66
• 4.4 本章小结66-68
• 第五章 信号处理技术以及转子系统动力学的实验研究68-84
• 5.1 引言68
• 5.2 实验台介绍68-73
• 5.2.1 气压液体式自动平衡实验台介绍68-71
• 5.2.2 电磁型双配重盘平衡系统实验台介绍71-73
• 5.3 实验验证73-81
• 5.3.1 不平衡振动信号幅值和相位实时提取方法实验验证73-75
• 5.3.2 振动加速度信号积分方法实验验证75-78
• 5.3.3 自动平衡实验验证78-81
• 5.4 本章小结81-84
• 第六章 结论与展望84-86
• 6.1 研究成果总结84-85
• 6.2 对于本课题研究的展望85-86
• 参考文献86-90
• 致谢90-92
• 研究成果和发表的学术论文92-94
• 作者和导师简介94-96
• 附件96-97

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