微速差双转子不平衡量识别法研究

论文摘要

微速差双转子系统由不平衡故障引起的振动信号表现为一个“拍振”。如何求取拍振信号中包含的内、外转子的不平衡量一直是该类转子动平衡的研究重点。本文以国家自然科学基金项目《可同步微速差双转子内外不平衡量快速识别法》(编号:50605054)为背景,从微速差双转子的动力学特性着手,在详细分析了整拍周期相关法分离拍振信号的基础上,提出了一种可以大幅缩短数据处理量的非整拍周期相关法。针对当前一些双转子系统内外转子可同步运行的特点,提出了通过内外转子的同步运行来识别它们各自不平衡量的原理和方法。用开发成功的测试系统对卧螺离心机和可同步双转子实验装置进行了动平衡实验。通过本课题的研究,取得了以下一些成果:(1)提出了一种采用非整拍周期相关来分离拍振信号的方法。针对一些无法同步但可以同时测到内外转子基准信号的双转子系统,在详细分析了整拍周期相关法的基础上,提出了一种非整拍周期相关法。整拍相关法至少需要一个拍振周期的积分时间才能准确地分离出组成拍振的两个正弦信号的幅值和相位,而非整拍相关法理论上可以任意选取积分时间,从而可大幅减小数据处理量,这对于开发低成本的动平衡测试系统有重要意义。通过模拟分析和实验,证明非整拍周期相关法时可行的。(2)提出了一种采用同步运行来识别双转子系统内外转子不平衡量的方法。针对当前生产的卧螺离心机可使转鼓和螺旋同步运行的特点,提出了将同步运行时的双转子系统等效成当转子系统,通过使内外转子在两个不同错位角下的同步运行来识别它们各自不平衡量的方法。该方法不需要内转子基准信号,无需对内转子试加重,极大地方便了该类转子系统的动平衡过程。在具体理论分析和大量实验的基础上,提出了在不同错位角下同步运行时采用同一组影响系数的方法,这可以有效地减少开停机次数,从而提高动平衡效率。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1. 绪论
• 1.1. 双转子概述
• 1.1.1. 双转子的结构
• 1.1.2. 微速差双转子不平衡振动响应特征
• 1.1.3. 双转子动平衡难点
• 1.2. 微速差双转子动平衡技术进展
• 1.2.1. 国外研究现状
• 1.2.2. 国内研究现状
• 1.3. 本课题的内容和目标
• 1.3.1. 研究内容
• 1.3.2. 研究目标
• 2. 微速差双转子动力学特性分析
• 2.1. 转子动力学的有限单元法
• 2.1.1. 转子动力学简介
• 2.1.2. 有限单元法
• 2.2. 动力学模型的建立
• 2.3. 动力学特性计算
• 2.3.1. 动力学方程建立
• 2.3.2. 临界转速
• 2.3.3. 不平衡响应
• 2.4. 实验结果
• 2.5. 本章小结
• 3. 不平衡振动响应的非整拍周期相关法识别
• 3.1. 双转子整拍相关法改进
• 3.1.1. 积分时间选取
• 3.1.2. 误差分析
• 3.1.3. 速差测量
• 3.2. 双转子非整拍相关法
• 3.2.1. 基本原理
• 3.2.2. 具体算法
• 3.2.3. 算法优化
• 3.2.4. 数值仿真及参数选择
• 3.3. 实验与分析
• 3.3.1. 转速测量
• 3.3.2. 振动测量
• 3.4. 本章小结
• 4. 同步法识别双转子不平衡量
• 4.1. 卧螺离心机的同步
• 4.2. 同步法基本原理
• 4.3. 平衡步骤
• 4.4. 错位角选取和误差分析
• 4.4.1. 错位角选取
• 4.4.2. 几种特殊情况
• 4.4.3. 误差分析
• 4.5. 同步法和相关法比较
• 4.6. 本章小结
• 5. 实验与分析
• 5.1. 相关法双转子动平衡实验
• 5.1.1. 实验数据
• 5.1.2. 数据分析
• 5.1.3. 实验结论
• 5.2. 同步法双转子动平衡实验
• 5.2.1. 非整拍相关法动平衡实验
• 5.2.2. 同步法动平衡实验
• 5.2.3. 实验结论
• 5.3. 本章小节
• 6. 总结与展望
• 6.1. 总结
• 6.2. 展望
• 参考文献
• 研究生阶段论文成果