动平衡机振动分析及测试系统研究

发布时间：2017-08-04 05:20

  本文关键词：动平衡机振动分析及测试系统研究

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【摘要】：旋转机械广泛应用于工业生产、水力发电、交通运输以及航空航天等领域,是关系国计民生的重要设备。随着生产技术的发展,人们对旋转机械的工作性能和转子部件的制造精度提出了更高的要求,所以迫切需要采用先进的动平衡技术对转子进行测试与平衡校正。结合国内外有关学者的动平衡技术的研究,本文总结了转子不平衡的有关理论以及动平衡的原理,阐述了动平衡技术中的影响系数平衡法。在动平衡理论分析的基础上,完成了卧式硬支承动平衡机的机械结构设计,对动平衡机振动分析及测试系统设计两个关键技术进行了深入的研究。考虑到在动平衡机设计中,系统的动力学特性是影响测试灵敏度的关键,在动平衡机的转子一支承系统动力学模型基础上,对动平衡机系统的动力学特性—模态频率、模态振型以及稳态不平衡响应进行分析。通过建立动平衡机模型,采用有限元软件ANSYS进行理论模态分析；对模型进行简化,分析了支承摆架的刚度,讨论了系统固有频率与工作频率的关系；进行动平衡机系统振动响应分析,并且考虑了支承摆架结构参数对系统动力学特性的影响。针对设计的硬支承摆架进行锤击法的实验模态分析研究,验证了理论分析的正确与平衡机设计的合理。对动平衡机系统的动力学特性的分析,为优化动平衡机的结构、改善动平衡机的精度起到指导性作用。本文基于虚拟仪器测试技术,采用计算机编程技术、信号处理技术等结合的方法,开发了一套动平衡测试软件系统。软件系统主要包括采集参数设置、转子参数设置、动平衡采集、单面动平衡测试、双面动平衡测试和退出测试系统六大子模块。通过软件可以实现振动信号的采集和分析处理,摆架振动幅值和相位的准确提取以及转子不平衡量信息的精确计算。设计的动平衡测试软件功能完善、数值计算精确、信号分析处理高效、人机交互良好。最后为了验证本文所设计的动平衡机系统的性能,在动平衡机平台上开展了测试实验。在不同工作转速下基于相关滤波技术完成了振动信号幅值和相位的提取以及采用影响系数平衡法实现了转子不平衡校正。经过多组实验数据分析,动平衡测试系统能准确测量转子不平衡量的信息,测试精度高、误差率低。
【关键词】：影响系数 刚度 支承摆架 不平衡量 模态分析
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH877
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 课题研究的意义10-11
• 1.2 动平衡机的发展11-14
• 1.3 平衡方法及支承摆架的研究14-16
• 1.3.1 平衡方法研究14-15
• 1.3.2 支承摆架技术研究15-16
• 1.4 动平衡测试技术的研究16
• 1.5 研究内容与结构安排16-18
• 2 转子动平衡的原理和方法18-24
• 2.1 引言18
• 2.2 转子的不平衡18-19
• 2.3 刚性转子的动平衡19-20
• 2.3.1 刚性转子的动平衡原理19
• 2.3.2 两平面动平衡的力学依据19-20
• 2.4 转子动平衡的方法20-23
• 2.4.1 单面影响系数平衡法20-22
• 2.4.2 双面影响系数平衡法22-23
• 2.5 本章小结23-24
• 3 动平衡机机械结构设计24-28
• 3.1 引言24
• 3.2 机械总体设计24-27
• 3.2.1 驱动系统设计计算25-26
• 3.2.2 传动系统设计计算26-27
• 3.2.3 支承系统的设计27
• 3.3 本章小结27-28
• 4 动平衡机动力学特性分析与动态设计28-50
• 4.1 引言28
• 4.2 动平衡机动力学分析研究28-30
• 4.2.1 动态设计要求28-29
• 4.2.2 支承系统振动模型29-30
• 4.3 平衡机动力学特性分析30-43
• 4.3.1 动平衡机有限元模态分析31-34
• 4.3.2 支承摆架刚度分析计算34-38
• 4.3.3 动平衡机系统振动响应分析38-40
• 4.3.4 结构参数对动力学特性的影响分析40-43
• 4.4 实验模态分析43-48
• 4.5 本章小结48-50
• 5 动平衡测试系统的设计50-74
• 5.1 引言50
• 5.2 动平衡测试系统50-52
• 5.2.1 测试系统的功能51
• 5.2.2 测试系统组成51-52
• 5.3 测试系统硬件搭建52-56
• 5.3.1 压电式速度传感器53-54
• 5.3.2 光电传感器54
• 5.3.3 数据采集设备54-56
• 5.4 平衡测试技术中信号分析处理56-61
• 5.4.1 转速信号的测量处理56-58
• 5.4.2 振动信号的处理58-60
• 5.4.3 相关滤波测量在仿真信号中实现60-61
• 5.5 虚拟仪器技术61-62
• 5.5.1 虚拟仪器技术概述61-62
• 5.5.2 软件开发平台LabVIEW62
• 5.6 动平衡测试软件开发62-73
• 5.6.1 平衡测试软件设计要求62-63
• 5.6.2 软件设计开发63-73
• 5.7 本章小结73-74
• 6 动平衡机测试实验74-84
• 6.1 引言74
• 6.2 实验准备74
• 6.3 基频振动提取试验74-79
• 6.4 动平衡校正试验79-81
• 6.5 动平衡机系统测试精度与有效性分析81-82
• 6.6 本章小结82-84
• 结论84-85
• 参考文献85-88
• 致谢88-89

【参考文献】

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1 邱海,屈梁生;全息谱力、力偶分解法在全息动平衡中的应用[J];中国机械工程;1998年03期

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本文编号：617899