基于LabVIEW的现场动平衡测试系统研究

论文摘要

转子不平衡是旋转机械特别是高速旋转机械振动的主要激振力,同时也是导致、加剧其它转子故障的重要原因。如今机械设备正朝着高速高效的方向发展,旋转运动作为大部分机械系统的主要运动形式,因此对转子的动平衡应给予高度重视。本文对各种类型的转子动平衡的原理、方法进行了系统论述、分析和研究。在总结前人开发现场动平衡仪优缺点的基础上,将虚拟仪器技术、数字信号处理技术与现场动平衡技术结合起来,对转子的动平衡测试系统进行开发研究。通过现场应用表明,系统运行稳定,准确度高,完全达到测试应用的标准。介绍了动平衡测试领域的背景知识,包括国外和国内动平衡测试领域的现状和不足,详细介绍了虚拟仪器在动平衡中的应用以及图像化编程软件LabVIEW;重点介绍了刚性转子中单平面动平衡和双平面动平衡的测试方法;介绍了柔性转子的动平衡校正方法,结合振型和影响系数法的不足并且提出了谐分量的方法,编程实现了双面的平衡校正,并给出了系统的测试方案。对系统涉及到的硬件进行了设计和选配,分析了传感器的特点、型号。做好了测试系统获取信息的基础工作,并确定了传感器的安放位置。利用信号的互相关分析对振动信号进行处理,提取不平衡量的幅值和相位。对数据采集、数据管理、时频域分析、相位差分析、单校正面动平衡和双校正面动平衡进行了模块设计。开发了基于LabVIEW的虚拟式动平衡在线测试系统,实现了对振动量的幅值,相位的测量和对所需配重量的计算。实现了对动不平衡量的测试。开发动平衡测试软件,实现数据的在线处理和分析,测试数据保存和管理。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 动平衡的意义与现状
• 1.2 旋转机械的噪声与振动
• 1.2.1 旋转机械噪声简介与危害
• 1.2.2 旋转机械振动简介与危害
• 1.3 虚拟仪器技术在动平衡测试中的应用
• 1.4 论文的主要研究内容和所完成的工作
• 2 虚拟仪器及其软件开发平台 LabVIEW
• 2.1 引言
• 2.2 虚拟仪器介绍
• 2.2.1 虚拟仪器的概念
• 2.2.2 虚拟仪器的组成、种类和特点
• 2.3 虚拟仪器软件的组成
• 2.4 虚拟仪器的编程软件
• 2.5 LabVIEW 开发平台
• 2.5.1 G 语言编程
• 2.5.2 LabVIEW 的特点
• 2.6 本章小结
• 3 动平衡原理及信号分析基本理论
• 3.1 引言
• 3.2 转子不平衡的起因
• 3.2.1 转子振动的原因
• 3.2.2 质量不平衡的影响因素
• 3.2.3 转子质量不平衡引起振动的原因
• 3.3 转子的平衡方法
• 3.3.1 刚性转子和挠性转子
• 3.3.2 刚性转子动平衡方法
• 3.3.3 挠性转子动平衡方法
• 3.4 数据的采集
• 3.4.1 信号的采样、混叠及采样定理
• 3.4.2 模拟信号的量化
• 3.4.3 采样方式
• 3.5 信号分析
• 3.5.1 傅里叶变换
• 3.5.2 转速的测量
• 3.5.3 不平衡量振幅和相位的提取
• 3.6 误差分析
• 3.7 本章小结
• 4 系统设计方案
• 4.1 引言
• 4.2 测试系统方案
• 4.3 系统的硬件配置
• 4.3.1 传感器和采集器的选择
• 4.3.2 传感器的安放和转速的选择
• 4.4 测试系统软件的结构
• 4.5 本章小结
• 5 虚拟动平衡测试系统软件的实现
• 5.1 引言
• 5.2 基于 LabVIEW 的虚拟动平衡测试系统软件的总体设计
• 5.2.1 数据采集模块
• 5.2.2 时域分析模块设计和频域分析模块
• 5.2.3 单平面动平衡校正
• 5.2.4 双平面动平衡校正
• 5.2.5 文件管理模块
• 5.3 实验分析
• 5.3.1 动平衡测试系统操作流程
• 5.3.2 实验台的实验
• 5.3.3 现场实验
• 5.4 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录
• B. 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目目录