现场整机动平衡仪的设计与实现

论文摘要

转子作为机械系统的重要组成部分,它的不平衡量常引起的振动,将导致设备振动、噪声及机构破坏,尤其是对于高速旋转的柔性转子,产生的机械事故将更明显,转子不平衡引起的故障约占机械全部故障的60%以上。随着当前精密数控加工技术的发展,高速转子在加工生产过程中产生的严重影响其加工精度的动平衡问题显得尤为重要,动平衡仪可以有效地保障设备运行的可靠性与安全性,能取得良好的经济效益和社会效益,具有重大的实际意义。目前动平衡方法有在平衡机上进行动平衡即工艺平衡法和现场动平衡两类。本文深入研究了转子不平衡产生的原因、分类及不平衡量的校正,在此基础上,设计了一种数据采集箱与上位机分离结构的现场整机动平衡仪。数据采集箱以FPGA为核心,完成信号调理,实现多通道数据高速高精度的采集和信号传输;上位机利用图形化编程软件LabVIEW,利用LABVIEW强大的数据处理能力,实现对基准信号和振动信号的频谱分析、振幅相位的获取以及影响系数法的动平衡计算,文章提出了系统的总体设计方案、完成了系统硬件电路和软件设计,并实现了整个系统。本文将虚拟仪器技术(VI),数字信号处理技术与现场动平衡技术结合起来,将动平衡测试技术开发重点由过去的硬件设计转向数字化测量的软件设计,系统界面友好,使用方便。最后对所开发的现场动平衡仪进行现场试验研究,分别对系统单较正面面动平衡模块、双较正面动平衡模块进行试验。本文最后对所做的研究工作进行总结,同时指出了进一步研究和改进的方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 论文的研究背景及意义
• 1.2 转子动平衡技术研究现状及趋势
• 1.2.1 动平衡方法的研究现状
• 1.2.2 现场动平衡仪的发展现状
• 1.3 项目开发简介及作者承担的研究工作
• 1.3.1 项目开发简介
• 1.3.2 作者主要研究工作
• 第2章 动平衡理论及系统总体方案设计
• 2.1 转子平衡理论
• 2.1.1 转子不平衡量的来源
• 2.1.2 不平衡量的分类
• 2.1.3 不平衡量的校正
• 2.1.4 现场整机动平衡技术
• 2.2 系统总体方案设计
• 2.2.1 系统功能要求
• 2.2.2 系统整体概述
• 2.2.3 LabVIEW开发平台简介
• 2.3 本章小结
• 第3章 现场整机动平衡仪的设计
• 3.1 现场整机动平衡仪设计方案
• 3.1.1 动平衡仪结构分析
• 3.1.2 电涡流位移传感器
• 3.2 电涡流位移传感器信号调理板的设计与实现
• 3.2.1 信号调理电路设计
• 3.2.2 信号调理PCB板设计
• 3.3 数采装置主控板改进设计
• 3.4 数据采集CPLD软件
• 3.5 本章小结
• 第4章 动平衡算法分析与软件实现
• 4.1 现场整机动平衡仪系统软件总体设计
• 4.2 信号分析层软件设计
• 4.2.1 转速计算
• 4.2.2 频谱分析
• 4.2.3 基频检测
• 4.3 动平衡算法实现
• 4.3.1 单校正面动平衡
• 4.3.2 双校正面动平衡
• 4.4 本章小结
• 第5章 动平衡仪实验室测试
• 5.1 实验平台搭建
• 5.2 基准信号转速测试
• 5.3 振动信号测试
• 5.4 本章小结
• 总结与展望
• 1 总结
• 2 展望
• 参考文献
• 附录A （攻读学位期间发表的学术论文）
• 附录B 系统原理图
• 附录C 采样程序
• 致谢