转子动平衡仪的研究与实现
发布时间：2020-10-26 16:08
转子是旋转机械的主要零部件,而转子的不平衡是导致旋转机械产生故障的主要原因。转子在运转时发生不平衡,会加剧轴承的磨损,激发系统产生振动和噪声,从而降低设备的工作效率及使用寿命,严重情况下甚至会导致主轴断裂、机组停机,造成巨大的经济损失和人员伤亡事故。因此,从保障旋转机械安全稳定运行方面考虑,旋转机械转子的动平衡具有重大的实际意义和研究价值。动平衡设备主要分为机上平衡型和现场平衡型。由于现场动平衡仪具备适用范围广、操作简便、便携度高等优势,广泛应用于各种场合。本文针对动平衡仪的软、硬件设计方面进行研究,目的在于研发一套可用于现场的转子动平衡仪系统。本文首先对转子动平衡理论进行介绍,包括转子的动力学模型,不平衡量的概念与分类;其次对转子的平衡校正原理和常用动平衡方法进行总结和概述;再次,针对现有传统不平衡量提取方法存在的不足,提出了一种基于零相位数字带通滤波的不平衡量提取方法,进行了算法仿真,并对比传统方法分析了该方法的提取效果和精度,证明该方法的有效性;然后,综合考虑现场型转子动平衡仪的应具备低成本、高性能、便携度好的特点,确定了本系统方案采用信号采集仪与PC结合的设计,并设计了信号采集仪硬件和系统软件。硬件方面包括信号采集仪调理电路和数据处理电路的设计,软件方面包括基于LabVIEW的信号采集存储软件和基于MATLAB的动平衡校正计算软件的设计;最后,为检验本转子动平衡仪的性能和实际工作效果,通过实验仪器对信号采集仪进行了同步采集测试,在机械转子实验平台上进行了不平衡量提取及单面动平衡测试。结果表明,信号同步采集效果良好,不平衡相位提取误差小于1.5°,单次动平衡效率大于75%。动平衡仪综合性能良好,具有一定的工程实用价值。本文结尾部分对全文的研究工作进行了总结,并提出了下一步需要改进的方向和研究内容。
【学位单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TH877
【部分图文】：
大幅度提高了国内平衡机的质量和水平。如今，我国的动平衡设备发展也逐渐??成熟，平衡设备品类越来越丰富［３７’３８］。具有一定技术积累和产品优势的动平衡??机品牌包括上海剑平动平衡机，济南银箭动平衡机，如图１－１、图１－２所示为两??公司的动平衡机产品。??Ｉ嘗?ｊ?Ｆ??？?＾?ｃｔ．蒙??图１－１上海剑平电机全自动平衡机?图１－２济南银箭曲轴动平衡机??随着转子制造技术的发展，离线平衡方式的平衡机设备己经不能满足系统??的平衡需求，在一些转子难以拆卸和特殊工况状态下，传统的机上动平衡设备??无法实现转子的动平衡测试与校正。于是出现了现场动平衡设备。经过了多年??发展，国外研制了众多成熟的便携式动平衡设备了，具备良好的性能。与国外??相比，国内的现场动平衡设备发展相对缓慢，仍存在着一些的差距。针对动平??衡设备的发展，当前还存在的问题有以下几方面。??（１）
大幅度提高了国内平衡机的质量和水平。如今，我国的动平衡设备发展也逐渐??成熟，平衡设备品类越来越丰富［３７’３８］。具有一定技术积累和产品优势的动平衡??机品牌包括上海剑平动平衡机，济南银箭动平衡机，如图１－１、图１－２所示为两??公司的动平衡机产品。??Ｉ嘗?ｊ?Ｆ??？?＾?ｃｔ．蒙??图１－１上海剑平电机全自动平衡机?图１－２济南银箭曲轴动平衡机??随着转子制造技术的发展，离线平衡方式的平衡机设备己经不能满足系统??的平衡需求，在一些转子难以拆卸和特殊工况状态下，传统的机上动平衡设备??无法实现转子的动平衡测试与校正。于是出现了现场动平衡设备。经过了多年??发展，国外研制了众多成熟的便携式动平衡设备了，具备良好的性能。与国外??相比，国内的现场动平衡设备发展相对缓慢，仍存在着一些的差距。针对动平??衡设备的发展，当前还存在的问题有以下几方面。??（１）
入式作为主控系统的便携式手持动平衡仪，一般集成了检测、计算、显示等功??能，便携性好。相关产品例如德国申克公司的ＳｍａｒｔＢａｌａｎｃｅｒ现场动平衡仪，美??国ＫＭｂａｌａｎｃｅｒｌｌ动平衡仪，如图１－３所示为ＫＭｂａｌａｎｃｅｒＨ型动平衡仪，其支持??的转速测量范围为６０￣３０００００ＲＰＭ，双通道振动信号采集，内置１Ｇ的存储容量，??可以存储采集的信号数据，并能将采集数据参数显示在彩色显示屏幕上，主要??功能为信号频谱分析与转子单、双面动平衡。二是以信号采集仪与ＰＣ组合的??动平衡系统（如图１－４所示），以ＰＣ为计算和分析中心，增强了动平衡信号处??理能力。与前一种方案相比，采用ＰＣ为核心的动平衡系统方案具有测量速度??快、测试精度高、处理速度快、故障诊断详细的特点，虽然在便携性上不如第??一种方案，但在高精度故障诊断、复杂结构转子的故障分析方面无疑更具优势。??综合考虑两种动平衡仪方案，采用第二种作为本课题转子动平衡仪的设计方案。??Ｉ?〇：?．??ｍ?ｍ??图１－３嵌入式方案现场动平衡仪?图１－４?ＰＣ方案现场动平衡仪??７??
【相似文献】
本文编号：2857212
【学位单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TH877
【部分图文】：
大幅度提高了国内平衡机的质量和水平。如今，我国的动平衡设备发展也逐渐??成熟，平衡设备品类越来越丰富［３７’３８］。具有一定技术积累和产品优势的动平衡??机品牌包括上海剑平动平衡机，济南银箭动平衡机，如图１－１、图１－２所示为两??公司的动平衡机产品。??Ｉ嘗?ｊ?Ｆ??？?＾?ｃｔ．蒙??图１－１上海剑平电机全自动平衡机?图１－２济南银箭曲轴动平衡机??随着转子制造技术的发展，离线平衡方式的平衡机设备己经不能满足系统??的平衡需求，在一些转子难以拆卸和特殊工况状态下，传统的机上动平衡设备??无法实现转子的动平衡测试与校正。于是出现了现场动平衡设备。经过了多年??发展，国外研制了众多成熟的便携式动平衡设备了，具备良好的性能。与国外??相比，国内的现场动平衡设备发展相对缓慢，仍存在着一些的差距。针对动平??衡设备的发展，当前还存在的问题有以下几方面。??（１）
大幅度提高了国内平衡机的质量和水平。如今，我国的动平衡设备发展也逐渐??成熟，平衡设备品类越来越丰富［３７’３８］。具有一定技术积累和产品优势的动平衡??机品牌包括上海剑平动平衡机，济南银箭动平衡机，如图１－１、图１－２所示为两??公司的动平衡机产品。??Ｉ嘗?ｊ?Ｆ??？?＾?ｃｔ．蒙??图１－１上海剑平电机全自动平衡机?图１－２济南银箭曲轴动平衡机??随着转子制造技术的发展，离线平衡方式的平衡机设备己经不能满足系统??的平衡需求，在一些转子难以拆卸和特殊工况状态下，传统的机上动平衡设备??无法实现转子的动平衡测试与校正。于是出现了现场动平衡设备。经过了多年??发展，国外研制了众多成熟的便携式动平衡设备了，具备良好的性能。与国外??相比，国内的现场动平衡设备发展相对缓慢，仍存在着一些的差距。针对动平??衡设备的发展，当前还存在的问题有以下几方面。??（１）
入式作为主控系统的便携式手持动平衡仪，一般集成了检测、计算、显示等功??能，便携性好。相关产品例如德国申克公司的ＳｍａｒｔＢａｌａｎｃｅｒ现场动平衡仪，美??国ＫＭｂａｌａｎｃｅｒｌｌ动平衡仪，如图１－３所示为ＫＭｂａｌａｎｃｅｒＨ型动平衡仪，其支持??的转速测量范围为６０￣３０００００ＲＰＭ，双通道振动信号采集，内置１Ｇ的存储容量，??可以存储采集的信号数据，并能将采集数据参数显示在彩色显示屏幕上，主要??功能为信号频谱分析与转子单、双面动平衡。二是以信号采集仪与ＰＣ组合的??动平衡系统（如图１－４所示），以ＰＣ为计算和分析中心，增强了动平衡信号处??理能力。与前一种方案相比，采用ＰＣ为核心的动平衡系统方案具有测量速度??快、测试精度高、处理速度快、故障诊断详细的特点，虽然在便携性上不如第??一种方案，但在高精度故障诊断、复杂结构转子的故障分析方面无疑更具优势。??综合考虑两种动平衡仪方案，采用第二种作为本课题转子动平衡仪的设计方案。??Ｉ?〇：?．??ｍ?ｍ??图１－３嵌入式方案现场动平衡仪?图１－４?ＰＣ方案现场动平衡仪??７??
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