《江苏大学》2010年硕士论文

发布时间：2016-12-25 14:06

  本文关键词：转子动平衡测试系统的开发，由笔耕文化传播整理发布。

《江苏大学》 2010年

转子动平衡测试系统的开发

谈建华  

【摘要】： 在现实生活中,转子的中心惯性主轴会或多或少地偏离其旋转轴线,这样当转子旋转时,就会产生不平衡离心力,我们称之为转子不平衡。转子的不平衡将会在轴承上产生周期性的振动,从而导致多方面的危害。因此开展动平衡技术的研究具有重要的学术和工程应用价值。 目前,有关转子动平衡技术的研究热点主要集中在动平衡测试、非对称/非平面模态转子平衡、无试重平衡、自动平衡等技术领域。为了提高转子动平衡的精度和效率,论文以动平衡测试技术为研究点,围绕动平衡测试中振动信号的提取、不平衡量的精确计算等关键问题,进行深入的理论研究及设计开发。 论文对刚性转子的不平衡算法:影响系数法和基于DFT的不平衡振幅及其相位提取算法作了深入的研究。根据项目的实际情况,确定了动平衡测试系统的总体设计方案并进行了实验,实验结果证明了方案的可行性。 在硬件方面,为了实现对转子振动信号的精确提取及转换,设计研究并使用了电荷放大技术、锁相环倍频技术、跟踪滤波技术等,解决了在复杂环境条件下的信号放大、A/D同步转换、信号跟踪滤波等问题,对初始信号进行有效的处理,使其满足转换的要求。 在软件方面,系统以C8051F005处理器芯片为核心。基于DFT算法实现了对转子振动幅值及其相位的快速计算,并通过数字滤波,保证了数据的精度。使用双面加重影响系数法实现了对转子不平衡量信息的最终求解,并通过串口通信,将不平衡量信息发送给上位机进行显示及后续处理。 综上所述,论文在分析刚性转子动平衡技术理论、学习掌握国内外动平衡测试系统研制的方法和经验基础上,开发设计了性价比高、结构简单、操作方便的动平衡测试系统。实验结果显示,该系统精度较高,稳定性较好,具有一定的实用价值和市场前景。

【关键词】：
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH877
【目录】：

摘要5-6

ABSTRACT6-9

第一章 绪论9-15

1.1 课题研究的意义9-10

1.2 国内外动平衡技术的发展10-12

1.2.1 动平衡理论的发展10-12

1.2.2 动平衡机的发展12

1.3 论文的主要研究工作12-13

1.4 论文的组织结构13-14

1.5 本章小结14-15

第二章 转子动平衡理论的研究与分析15-29

2.1 转子不平衡基本理论15-17

2.1.1 转子不平衡的表达方式15-16

2.1.2 转子的分类16-17

2.2 刚性转子动平衡理论17-22

2.2.1 刚性转子的定义17

2.2.2 刚性转子平衡的力学原理17-18

2.2.3 刚性转子不平衡的几种情况分析18-22

2.3 刚性转子的平衡方法22-26

2.3.1 单面加重影响系数平衡法22-23

2.3.2 双面加重影响系数平衡法23-26

2.4 对转子振动信息提取方法的研究26-28

2.5 本章小结28-29

第三章 系统整体设计29-41

3.1 系统整体架构及工作流程29-31

3.2 振动传感器的选用31-36

3.2.1 电磁式速度传感器32-33

3.2.2 压电式加速度传感器33-35

3.2.3 电涡流位移传感器35-36

3.3 微处理器的选取36-40

3.4 本章小结40-41

第四章 系统的硬件组成和实现41-58

4.1 基准信号处理电路设计41-44

4.1.1 基准信号的整形处理41-42

4.1.2 基准信号锁相环倍频设计42-44

4.2 振动信号处理电路设计44-52

4.2.1 原始信号的电荷放大设计47-49

4.2.2 滤波电路的设计49-52

4.2.3 输出放大部分电路设计52

4.3 单片机外围电路设计52-54

4.4 硬件电路可靠性设计54-55

4.5 信号处理电路测试55-57

4.5.1 基准信号处理电路测试55

4.5.2 振动信号处理电路测试55-57

4.6 本章小结57-58

第五章 系统软件设计58-70

5.1 系统开发工具58

5.2 软件整体框架流程设计58-60

5.3 系统主要功能模块的程序设计60-68

5.3.1 初始化程序设计60-63

5.3.2 A/D转换程序设计63

5.3.3 对振动信号振幅及其相位提取的程序设计63

5.3.4 数字滤波63-65

5.3.5 数据补偿65

5.3.6 转子影响系数计算程序65-66

5.3.7 不平衡量及其相位的计算程序设计66

5.3.8 系统通信程序设计66-68

5.4 软件可靠性设计68-69

5.5 本章小结69-70

第六章 系统测试实验70-74

6.1 实验过程及实验结果70-73

6.2 实验结果分析73-74

第七章 总结与展望74-76

7.1 总结74-75

7.2 展望75-76

参考文献76-78

致谢78-79

硕士期间发表的论文79

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【引证文献】

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