探讨动平衡刚性转子动平衡技术及系统

论文导读：
摘要：在旋转机械系统中,转子是重要的组成部分,转子不平衡引起的振动是导致机械设备振动、噪声以及机构破坏的主要理由。在机械全部故障中,转子不平衡引起的故障约占60%。由此,为减少机械故障,确保其安全稳定运转,对旋转机械转子进行动平衡测试与校正具有重要作用。动平衡策略主要有平衡机法和现场动平衡法。现场动平衡法以其利用方便、低廉和高效率等优点得到了较广泛运用。目前国内外所用的大部分现场动平衡仪都是基于单片机技术,系统的数据采集、信号处理能力有限、平衡转速范围窄,动平衡的精度和速度已不能满足现代动平衡测试需求。本论文将现场动平衡技术、数字信号处理技术与基于NI高性能数据采集平台的虚拟仪器技术相结合,对刚性转子动平衡测试关键技术进行探讨,并实现测试系统软件的开发。本论文在动平衡论述基础上,探讨并实现了动平衡测试的关键技术：转速的精确测量；振动信号自适应整周期采样；基于相关滤波的不平衡信号提取；基于传统FFT法、整周期截取DFT法以及互相关法的不平衡信号幅值、相位提取。利用Lab VIEW进行了以上算法的开发,通过仿真与实验浅析,验证了本论文所探讨策略的有效性。以NIUSB-9234数据采集卡与PC机为硬件平台,利用LabVIEW开发了刚性转子动平衡测试系统软件。为方便动平衡测试数据的管理,引入了SQL数据库技术。为保证数据采集、浅析的可靠性,提升测试精度,利用了基于生产者/消费者设计方式的数据采集、浅析技术。通过对系统总体架构与功能设计,实现了参数设置模块、数据处理算法模块、动平衡诊断模块、单/双面动平衡模块以及数据管理模块等的设计与集成。为验证本论文开发的动平衡测试系统的有效性,在ZT-3型转子振动模拟试验台上进行了动平衡测试实验。主要完成了电涡流传感器的标定、动平衡测试实验平台的构建、不同转速下单／双面动平衡校正以及数据浅析。实验结果表明：该系统平衡精度较高、运算速度快、稳定性好、操作方便,具有一定的工程运用价值。关键词：刚性转子论文动平衡论文相关滤波论文影响系数法论文LabVIEW论文SQL论文
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Abstract4-9
第一章 绪论9-19

1.1 本课题探讨的目的和作用9

1.2 转子动平衡论述的探讨近况9-11

1.3 转子动平衡技术的国内外进展近况11-15

1.3.1 动平衡技术的国外进展概况12-14

1.3.2 动平衡技术的国内进展概况14-15

1.4 转子动平衡技术的进展走势15-16

1.5 本论文的主要探讨内容16-19

第二章 转子动平衡论述和策略19-37

2.1 转子不平衡的基本论述19-22

2.

1.1 转子不平衡量的种类19-20

2.

1.2 转子不平衡量的表达方式20-21

2.

1.3 转子的分类21-22

2.2 刚性转子的动平衡原理和策略22-30

2.1 刚性转子的平衡原理22-23

2.2 刚性转子的动平衡策略23-27

2.3 刚性转子动平衡技术中的若干不足27-28

2.4 刚性转子动平衡精度等级28-30

2.3 挠性转子的动平衡原理和策略30-34

2.3.1 挠性转子动平衡的基本原理30-31

2.3.2 挠性转子的动平衡策略31-34

2.3.3 挠性转子动平衡技术中的若干不足34

2.4 本章小结34-37

第三章 动平衡测试关键技术及其实现37-55

3.1 基准信号的测量和运用37-39

3.

1.1 基准信号的测量37-38

3.

1.2 基准信号的运用38-39

3.2 振动信号的浅析处理39-43
3.

2.1 振动信号的组成39-40

3.

2.2 振动信号自适应整周期采样的软件实现算法40-42

3.

2.3 相关滤波法提取基频信号42-43

3.3 基频信号幅值和相位的提取策略43-47

3.1 传统FFT法43

3.2 整周期截取DFT法43-45

3.3 互相关法45-47

3.4 基频信号幅值和相位提取算法的实现47-49

3.5 仿真与实验浅析49-54

3.5.1 仿真浅析49-51

3.5.2 实验浅析51-54

3.6 本章小结54-55

第四章 转子动平衡系统软件设计55-73

4.1 基于LabVIEW与SQL的动平衡测试系统开发策略55-60

4.

1.1 LabVIEW介绍55-56

4.

1.2 LabVIEW访问SQL数据库的策略56-59

4.

1.3 基于生产者/消费者方式的数据采集浅析策略59-60

4.2 系统功能设计60-63
4.

2.1 系统设计要求60-61

4.

2.2 系统总体架构设计61-63

4.3 系统各模块的实现63-71

4.4 本章小结71-73

第五章 刚性转子动平衡系统测试实验73-87

5.1 实验装置和设备73-77

5.

1.1 实验装置73-74

5.

1.2 实验设备74-75

5.

1.3 传感器标定75-77

5.2 实验案例设计77-78

5.3 转速测量实验78-79

5.4 单面动平衡实验79-82

5.

4.1 实验步骤79-81

5.

4.2 实验数据及浅析81-82

5.5 面动平衡实验82-85

5.1 实验步骤82-83

5.2 实验数据及浅析83-85

5.6 实验误差浅析85-86

5.7 本章小结86-87

第六章 结论与展望87-89

6.1 结论87-88

6.2 展望88-89

致谢89-91
参考文献91-97
附录A 攻读硕士期间发表的学术论文97