基于硬件相关的多通道动平衡测试系统研究
发布时间：2021-08-21 11:49
在旋转机械应用中,由于水平和铅直方向的支承刚度不同,在旋转过程中水平方向和铅直方向上产生的振动量也是不同的,所以需要选择不同方向的振动量。本课题在信号同频相关算法的基础上,研制了一种新型多通道动平衡测试仪器,该测试仪器具有多通道振动信号采集功能,可同时检测转子在水平和铅直方向上的不平衡量。课题的主要设计内容包括以下几个方面:根据测试对象和设计要求,首先确定测试系统的总体设计方案。选取压电式传感器拾取转子在不同方向上的振动信号,激光传感器检测转子的转速信号。硬件电路主要分为两大部分,第一部分是对振动信号进行预处理,使之得到具有一定强度且与转速同频的振动信号,包括光电整形电路、可控放大电路、锁相倍频电路、跟踪滤波电路等;第二部分是根据信号相关原理设计的同频相关电路,此电路承担了大部分的不平衡量计算过程,使测试速度更快、更准确,包括电平转换电路、低通滤波电路、同频相关电路等。选用武汉亚为公司设计生产的24位数据采集卡采集振动数据并上传至计算机。测试软件也由两部分组成,第一部分是应用Visual Basic6.0语言根据数字通信协议编写控制A/D数据采集卡的程序,这是软件部分的核心之处;第二部...
【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
曲轴断裂图
-6-第2章多通道动平衡测试仪的总体方案设计为适应现代社会的发展，对机器的转速提出了更高的要求，机械振动的问题也伴随而来。由振动引起的机械故障占到了机械故障原因的一半以上，转子动平衡关系到机械能否保证转子安全、稳定、高精度的工作。因此研究解决高速转子的动平衡问题至关重要，高速工作的转子往往在不同方向上的振动量是不同的，所以，研制一款多通道动平衡测试仪器是非常有必要的。2.1转子的分类如图2.1所示为单圆盘转子，由于材料内部组织的缺陷、偏心设计、磨损等原因，导致转子上存在偏心质量，当的转子以角速度转动时，转子会处于动不平衡状态，转子上产生的离心力大小为[4]：ecostMF2（2-1）式中：F——转子旋转时，偏心质量产生的离心力，单位：N；M——偏心质量，单位：Kg；e——偏心距，单位：m；——转子旋转时的角速度，单位：srad/；cost——转子的振动方程。图2.1单圆盘不平衡转子Fig.2.1unbalancedrotorwithsingledisk离心力的大小跟偏心质量M与偏心距e的乘积和转速有关，这个离心力会使转子产生振动并且发生挠曲变形，这种现象在工程领域称为转子不平衡。当转子在某些特定的转速下工作时，机械会出现剧烈的振动现象，甚至会造成机器的损沈阳理工大学硕士学位论文
第2章多通道动平衡测试仪的总体方案设计-7-坏，所以，转子工作的转速尽量不要在这个转速附近，此时转子产生的离心力较小，作用在机器上产生的振动也较小且转子的刚度很大，因此转子上产生的挠曲变形量很小即可略去不计，称为刚性转子[5]。相反，当挠曲变形量不可略去不计时称为柔性转子。2.2动平衡原理2.2.1刚性转子平衡原理转子平衡指的是通过改变转子质量分布的方法，即在转子相应的地方上，通过配重的方式，使转子质量相对于回转中心的位置分布均匀，即在总体上使转子处于平衡状态的过程。2.2.1.1静平衡原理静平衡测量是在不连续旋转状态下对转子的不平衡量进行测量的一种方法，通常用于转速不高、长径比较小的转子。虽然静平衡技术能够使转子达到平衡的精度较低，但在做高转速转子的平衡时，可以通过先做静平衡来减少转子最后的动平衡的工作量，同时也降低了由于不平衡量过大导致振动过大带来的危险。图2.2静平衡原理示意图Fig.2.2Schematicdiagramofthestaticbalanceprinciple如图2.2所示，转子放置在平行支架上，在重力偶的作用下，可以自由滚动，待转子静止后，转子重心会处于最低处。可以通过去掉重心位置适当质量或在重心对称的位置上加上适当质量来进行平衡，需经过多次实验至转子可以在任意位置静止。2.2.1.2动平衡原理动平衡测量是在转子处于转动状态下进行的不平衡量测量方法，要使转子的振动处于规定的范围内，需要保证由转子不平衡量产生的离心力尽可能的校根据转子特性的不同，可以在垂直于转子轴线方向上的一个平面上或者相互平行的
【参考文献】：
期刊论文
[1]变频器与主设备的串行通信[J]. 刘思远. 化工自动化及仪表. 2019(08)
[2]基于虚拟仪器的和谐型机车控制电路电压检测仪研发[J]. 毕红雪,张中央,李福胜,李书营. 电气应用. 2018(24)
[3]软硬支承一体动平衡研究[J]. 吴永晖,刘亮. 工业计量. 2017(06)
[4]基于FPGA的振动信号采集卡的研究与设计[J]. 侍洁,袁红兵,陈永进. 机械制造与自动化. 2017(03)
[5]基于ModBus协议的PLC与多台变频器通信[J]. 王耿燃. 机电工程技术. 2016(11)
[6]一种矢量信号检测电路设计[J]. 丛森,孟兆新. 电子世界. 2014(06)
[7]基于VB6.0下的PEC8000模块与计算机串口通讯的应用[J]. 杨志,李国林. 电子工业专用设备. 2014(02)
[8]锁相倍频电路在电压信号DSP数据采集中的应用[J]. 张旭,黄细霞,孔祥品,代小磊. 电源学报. 2012(05)
[9]基于LMF100的自动跟踪带通滤波器的设计与实现[J]. 孟志强,夏晓荣,关松青. 湖南大学学报(自然科学版). 2008(11)
[10]矢量调制法的测量精度研究[J]. 赵岳生,陶桓美,林玉荣,张峻. 计量学报. 2007(04)
硕士论文
[1]基于物联网技术的农机车联网系统的研究与实现[D]. 马俊飞.青岛理工大学 2018
[2]柔性转子高速动平衡测试系统设计与研究[D]. 白志强.沈阳理工大学 2017
[3]基于物联网技术的旋转机械远程振动监测与故障诊断系统[D]. 李驰.沈阳理工大学 2017
[4]自动平衡装置伺服控制系统的设计与研究[D]. 张树旺.沈阳理工大学 2017
[5]基于动平衡原理的曲轴质量定心系统研究[D]. 教传航.沈阳理工大学 2016
[6]钢坯修磨砂轮动平衡技术的研究[D]. 房资扬.东北大学 2014
[7]多功能曲轴动平衡测试系统的设计与优化[D]. 王延斌.沈阳理工大学 2014
[8]嵌入式磨床动平衡测试仪的研制[D]. 魏巍.沈阳理工大学 2014
[9]高精度测量电路快速启动研究[D]. 俞舟平.浙江大学 2013
[10]柔性转子多转速多平面动平衡检测系统研究[D]. 杨克振.沈阳理工大学 2013
本文编号：3355542
【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
曲轴断裂图
-6-第2章多通道动平衡测试仪的总体方案设计为适应现代社会的发展，对机器的转速提出了更高的要求，机械振动的问题也伴随而来。由振动引起的机械故障占到了机械故障原因的一半以上，转子动平衡关系到机械能否保证转子安全、稳定、高精度的工作。因此研究解决高速转子的动平衡问题至关重要，高速工作的转子往往在不同方向上的振动量是不同的，所以，研制一款多通道动平衡测试仪器是非常有必要的。2.1转子的分类如图2.1所示为单圆盘转子，由于材料内部组织的缺陷、偏心设计、磨损等原因，导致转子上存在偏心质量，当的转子以角速度转动时，转子会处于动不平衡状态，转子上产生的离心力大小为[4]：ecostMF2（2-1）式中：F——转子旋转时，偏心质量产生的离心力，单位：N；M——偏心质量，单位：Kg；e——偏心距，单位：m；——转子旋转时的角速度，单位：srad/；cost——转子的振动方程。图2.1单圆盘不平衡转子Fig.2.1unbalancedrotorwithsingledisk离心力的大小跟偏心质量M与偏心距e的乘积和转速有关，这个离心力会使转子产生振动并且发生挠曲变形，这种现象在工程领域称为转子不平衡。当转子在某些特定的转速下工作时，机械会出现剧烈的振动现象，甚至会造成机器的损沈阳理工大学硕士学位论文
第2章多通道动平衡测试仪的总体方案设计-7-坏，所以，转子工作的转速尽量不要在这个转速附近，此时转子产生的离心力较小，作用在机器上产生的振动也较小且转子的刚度很大，因此转子上产生的挠曲变形量很小即可略去不计，称为刚性转子[5]。相反，当挠曲变形量不可略去不计时称为柔性转子。2.2动平衡原理2.2.1刚性转子平衡原理转子平衡指的是通过改变转子质量分布的方法，即在转子相应的地方上，通过配重的方式，使转子质量相对于回转中心的位置分布均匀，即在总体上使转子处于平衡状态的过程。2.2.1.1静平衡原理静平衡测量是在不连续旋转状态下对转子的不平衡量进行测量的一种方法，通常用于转速不高、长径比较小的转子。虽然静平衡技术能够使转子达到平衡的精度较低，但在做高转速转子的平衡时，可以通过先做静平衡来减少转子最后的动平衡的工作量，同时也降低了由于不平衡量过大导致振动过大带来的危险。图2.2静平衡原理示意图Fig.2.2Schematicdiagramofthestaticbalanceprinciple如图2.2所示，转子放置在平行支架上，在重力偶的作用下，可以自由滚动，待转子静止后，转子重心会处于最低处。可以通过去掉重心位置适当质量或在重心对称的位置上加上适当质量来进行平衡，需经过多次实验至转子可以在任意位置静止。2.2.1.2动平衡原理动平衡测量是在转子处于转动状态下进行的不平衡量测量方法，要使转子的振动处于规定的范围内，需要保证由转子不平衡量产生的离心力尽可能的校根据转子特性的不同，可以在垂直于转子轴线方向上的一个平面上或者相互平行的
【参考文献】：
期刊论文
[1]变频器与主设备的串行通信[J]. 刘思远. 化工自动化及仪表. 2019(08)
[2]基于虚拟仪器的和谐型机车控制电路电压检测仪研发[J]. 毕红雪,张中央,李福胜,李书营. 电气应用. 2018(24)
[3]软硬支承一体动平衡研究[J]. 吴永晖,刘亮. 工业计量. 2017(06)
[4]基于FPGA的振动信号采集卡的研究与设计[J]. 侍洁,袁红兵,陈永进. 机械制造与自动化. 2017(03)
[5]基于ModBus协议的PLC与多台变频器通信[J]. 王耿燃. 机电工程技术. 2016(11)
[6]一种矢量信号检测电路设计[J]. 丛森,孟兆新. 电子世界. 2014(06)
[7]基于VB6.0下的PEC8000模块与计算机串口通讯的应用[J]. 杨志,李国林. 电子工业专用设备. 2014(02)
[8]锁相倍频电路在电压信号DSP数据采集中的应用[J]. 张旭,黄细霞,孔祥品,代小磊. 电源学报. 2012(05)
[9]基于LMF100的自动跟踪带通滤波器的设计与实现[J]. 孟志强,夏晓荣,关松青. 湖南大学学报(自然科学版). 2008(11)
[10]矢量调制法的测量精度研究[J]. 赵岳生,陶桓美,林玉荣,张峻. 计量学报. 2007(04)
硕士论文
[1]基于物联网技术的农机车联网系统的研究与实现[D]. 马俊飞.青岛理工大学 2018
[2]柔性转子高速动平衡测试系统设计与研究[D]. 白志强.沈阳理工大学 2017
[3]基于物联网技术的旋转机械远程振动监测与故障诊断系统[D]. 李驰.沈阳理工大学 2017
[4]自动平衡装置伺服控制系统的设计与研究[D]. 张树旺.沈阳理工大学 2017
[5]基于动平衡原理的曲轴质量定心系统研究[D]. 教传航.沈阳理工大学 2016
[6]钢坯修磨砂轮动平衡技术的研究[D]. 房资扬.东北大学 2014
[7]多功能曲轴动平衡测试系统的设计与优化[D]. 王延斌.沈阳理工大学 2014
[8]嵌入式磨床动平衡测试仪的研制[D]. 魏巍.沈阳理工大学 2014
[9]高精度测量电路快速启动研究[D]. 俞舟平.浙江大学 2013
[10]柔性转子多转速多平面动平衡检测系统研究[D]. 杨克振.沈阳理工大学 2013
本文编号：3355542
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