主轴轴心轨迹测量和动平衡实验研究

论文摘要

主轴轴心轨迹不仅能够反映主轴的回转精度,而且是主轴运行状态和故障征兆的重要依据。研究表明,旋转机械的振动主要是由不平衡引起的,通过动平衡能够使主轴的回转精度得到很大的提高。因此,本文对主轴的轴心轨迹和动平衡测试进行了研究。首先,本文对主轴轴心轨迹的测试方法和误差分离技术进行了研究,选择了双向动态法和反向误差分离方法。对主轴动平衡测试进行了研究,重点分析了影响系数法的单面动平衡和双面动平衡测试方法以及不平衡振动信号的求解算法。为了实现基频信号的精确测量,通过对振动信号的基频成分进行频率细化,使其测量达到了较高的精度。其次,设计了主轴轴心轨迹和动平衡测试系统。根据测试要求选择所需硬件,搭建了测试系统的实验装置,测试系统能够实现高速数据采集,最高采样频率达到100KHz。再次,测试软件采用Labview对系统进行了模块化设计。软件系统包含主轴轴心轨迹和动平衡测试功能,界面具有很强的易操作性,具有丰富的数字信号处理和分析功能,如:低通滤波、频域分析、小波分析等。最后,对ZHS-1型多功能转子进行了两截面轴心轨迹和动平衡测试实验。测试结果表明对于回转误差重复性较好的主轴,用反向法能够有效的分离回转误差和圆度误差;主轴的转速和不平衡量是影响其回转误差的重要因素,同时对转子进行了单面和双面动平衡测试,转子经平衡后其振动量有了显著的下降。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 主轴轴心轨迹测试技术研究现状
• 1.2.1 主轴径向回转误差测试技术
• 1.2.2 国内外研究现状
• 1.3 主轴动平衡测试技术研究现状
• 1.4 本课题的目的及主要内容
• 第2章 主轴轴心轨迹测量理论及方法
• 2.1 主轴轴心轨迹测量方法
• 2.1.1 双向动态测量法
• 2.2 误差分离技术
• 2.2.1 多点法
• 2.2.2 多步法
• 2.2.3 反向法
• 2.2.4 双侧头反向法
• 2.3 本实验选择的误差分离方法
• 2.4 本章小结
• 第3章 主轴不平衡量测量理论及方法
• 3.1 转子动平衡测量方法
• 3.1.1 单校正面动平衡
• 3.1.2 双校正面动平衡
• 3.2 不平衡振动信号的处理算法
• 3.2.1 DFT 法求解基频幅值和相位
• 3.2.2 互相关法求解基频幅值和相位
• 3.3 本章小结
• 第4章 测试系统设计
• 4.1 测试系统的总体结构设计
• 4.2 测试系统的硬件选用
• 4.2.1 位移传感器
• 4.2.2 转速传感器
• 4.2.3 低通滤波器
• 4.2.4 A/D 转换器
• 4.2.5 采样保持
• 4.3 测试系统软件总体设计
• 4.3.1 软件开发工具
• 4.3.2 测试系统软件总体设计
• 4.4 软件界面设计
• 4.5 软件模块设计
• 4.5.1 数据采集模块设计
• 4.5.2 整周期截取模块设计
• 4.5.3 每周相同点数模块设计
• 4.5.4 主轴转速频率求取模块设计
• 4.5.5 隔直模块设计
• 4.5.6 低通滤波模块设计
• 4.5.7 小波分析模块设计
• 4.5.8 野值剔除模块设计
• 4.5.9 频谱细化模块设计
• 4.5.10 不平衡振动信号处理模块设计
• 4.6 本章小结
• 第5章 实验及数据分析
• 5.1 两截面轴心轨迹测量实验
• 5.1.1 实验装置
• 5.1.2 截面一误差分离实验数据
• 5.1.3 截面二误差分离实验数据
• 5.1.4 轴心轨迹测量实验数据
• 5.1.5 实验数据分析
• 5.2 单面动平衡测量实验
• 5.2.1 实验装置
• 5.2.2 实验数据
• 5.2.3 实验数据分析
• 5.3 双面动平衡测量实验
• 5.3.1 实验装置
• 5.3.2 实验数据
• 5.3.3 实验数据分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢