高端畢業(yè)論文論文答辯(22)

1、轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡技術(shù)研究與系統(tǒng)開(kāi)發(fā)學(xué)生： 梁是 導(dǎo)師： 陳果 教授專(zhuān)業(yè)： 機(jī)務(wù)工程文章內(nèi)容緒論轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡系統(tǒng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)總結(jié)與展望轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡原理與方法轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡測(cè)試技術(shù)n 相關(guān)統(tǒng)計(jì)資數(shù)據(jù)表明：約60%的振動(dòng)都是由轉(zhuǎn)子的不平衡質(zhì)量造成的。不平衡引起旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)是致使設(shè)備噪聲、故障及結(jié)構(gòu)破壞的主要原因n 轉(zhuǎn)子作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組件，保證它高速、平穩(wěn)的旋轉(zhuǎn)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的正常、高效運(yùn)行的關(guān)鍵n 但由于在轉(zhuǎn)子生產(chǎn)過(guò)程中的設(shè)計(jì)缺點(diǎn)、制造誤差、安裝誤差、質(zhì)量分布不均或在轉(zhuǎn)子工作運(yùn)行中結(jié)垢、磨損、腐蝕、熱變形以及承受附加力都會(huì)造成轉(zhuǎn)子的不平衡引言引言 & & 研究背景研究背景針

2、對(duì)轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡問(wèn)題本文工作主要圍繞動(dòng)平衡理論研究、動(dòng)平衡系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這三方面展開(kāi)。1u測(cè)試技術(shù)及信號(hào)分析u轉(zhuǎn)子平衡的原理方法u動(dòng)平衡基礎(chǔ)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡理論研究u系統(tǒng)軟件圖文介紹uvc 6.0開(kāi)發(fā)軟件u系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)動(dòng)平衡系統(tǒng)開(kāi)發(fā)2u實(shí)驗(yàn)結(jié)果、誤差分析u單/雙面動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證3三個(gè)方面轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡理論研究1轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡技術(shù)研究與系統(tǒng)開(kāi)發(fā)1.轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡理論研究2.動(dòng)平衡系統(tǒng)開(kāi)發(fā)3.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證6/21u動(dòng)平衡基礎(chǔ)動(dòng)平衡基礎(chǔ)0.4025. 14 . 025. 1（1）（2）（3）剛性轉(zhuǎn)子準(zhǔn)剛性轉(zhuǎn)子撓性轉(zhuǎn)子不平衡量的表達(dá)剛撓性的劃分2iiiemf（a）22mremfii（b）不平衡的三種形式 （1）靜不

3、平衡 （2）力偶不平衡 （3）動(dòng)不平衡 轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡技術(shù)研究與系統(tǒng)開(kāi)發(fā)1.轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡理論研究2.動(dòng)平衡系統(tǒng)開(kāi)發(fā)3.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證7/21 轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡原理圖211 212lllfflllffss21 llmffcdd 222211frmfrm這就為平衡整個(gè)轉(zhuǎn)子的不平衡力系提供了一個(gè)明朗的思路，即：n用任意選定的兩個(gè)垂直于旋轉(zhuǎn)軸的平衡校正面通過(guò)加平衡配重（校正質(zhì)量）的方法可以平衡剛性轉(zhuǎn)子的任何不平衡。u剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡（剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡（1）一、動(dòng)平衡原理轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡技術(shù)研究與系統(tǒng)開(kāi)發(fā)1.轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡理論研究2.動(dòng)平衡系統(tǒng)開(kāi)發(fā)3.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證8/21u剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡（剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡（2）二、平衡方法：影響系數(shù)法202

4、2101120221011)b-b()b-b()a-a()a-a(pbpbpapa000221102211bqbqbaqaqa 轉(zhuǎn)子雙面動(dòng)平衡模型借助經(jīng)典控制論的思想，系統(tǒng)的輸入是已知的，再采用計(jì)算機(jī)輔助及電測(cè)技術(shù)測(cè)出系統(tǒng)的輸出，即可得到系統(tǒng)特性，這樣就將振動(dòng)平衡問(wèn)題轉(zhuǎn)化為求解線性方程組。 轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡技術(shù)研究與系統(tǒng)開(kāi)發(fā)1.轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡理論研究2.動(dòng)平衡系統(tǒng)開(kāi)發(fā)3.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證9/21u動(dòng)平衡測(cè)試技術(shù)（動(dòng)平衡測(cè)試技術(shù)（1）一、基準(zhǔn)信號(hào)測(cè)量與應(yīng)用為了測(cè)量基準(zhǔn)信號(hào)，需要在轉(zhuǎn)軸上抑或在聯(lián)軸器上設(shè)置一個(gè)基準(zhǔn)。從而使轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周都會(huì)輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，我們稱(chēng)之為基準(zhǔn)信號(hào)?；鶞?zhǔn)信號(hào)在轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)中扮演著重要的角

5、色，它的用途主要有兩方面： 測(cè)量轉(zhuǎn)速。 作為檢測(cè)振動(dòng)信號(hào)相位的基準(zhǔn)。光電傳感器測(cè)轉(zhuǎn)速原理利用基準(zhǔn)信號(hào)檢測(cè)振動(dòng)信號(hào)相位轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡技術(shù)研究與系統(tǒng)開(kāi)發(fā)1.轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡理論研究2.動(dòng)平衡系統(tǒng)開(kāi)發(fā)3.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證10/21u動(dòng)平衡測(cè)試技術(shù)（動(dòng)平衡測(cè)試技術(shù)（2）二、振動(dòng)信號(hào)的組成與分析三、3種提取基頻信號(hào)的幅值、相位的方法。n(t)t(sin)t(sinac(t)1i000niiiay中是諧波信號(hào)，頻譜圖中基頻對(duì)應(yīng)的幅值應(yīng)是最大。所以，動(dòng)平衡測(cè)試技術(shù)的目標(biāo)是準(zhǔn)確的提取出基頻信號(hào)的幅值和相位。1、fft法。2、整周期截?cái)郿ft法。3、互相關(guān)法。轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡技術(shù)研究與系統(tǒng)開(kāi)發(fā)1.轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡理論研究2.動(dòng)平衡系統(tǒng)開(kāi)發(fā)3

6、.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證11/21u動(dòng)平衡測(cè)試技術(shù)（動(dòng)平衡測(cè)試技術(shù)（3）四、3種方法的比較仿真振動(dòng)信號(hào)：)()3sin()2sin()(sin(t)3322110tntatataax 提取結(jié)果提取方法幅值(mm)幅值誤差(%)相位()相位誤差(%)fft7.65624.3018.23168.84dft7.90931.1320.11810.59互相關(guān)法7.91061.1720.27411.35mma23mma42mma20mma81 201 402 603)(tn 三種方法在幅值較大倍頻干擾信號(hào)和加入了白噪聲的混合信號(hào)中提取基頻信號(hào)的幅值、相位的精度高低依次是：dft、互相關(guān)法、fft。 本文選擇了精度相對(duì)較

7、高、通用性好的的互相關(guān)法作為系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和實(shí)驗(yàn)用來(lái)提取基頻幅值、相位的主要方法。動(dòng)平衡系統(tǒng)開(kāi)發(fā)2轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡技術(shù)研究與系統(tǒng)開(kāi)發(fā)13/211.轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡理論研究2.動(dòng)平衡系統(tǒng)開(kāi)發(fā)3.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證u規(guī)劃與設(shè)計(jì)規(guī)劃與設(shè)計(jì)一、規(guī)劃與設(shè)計(jì)歡迎界面系統(tǒng)主界面單/雙面動(dòng)平衡數(shù)據(jù)管理參數(shù)設(shè)置動(dòng)平衡參數(shù)設(shè)置數(shù)據(jù)采集參數(shù)設(shè)置參考流程圖單面動(dòng)平衡流程圖雙面動(dòng)平衡流程圖振動(dòng)信號(hào)測(cè)量基頻幅值相位提取不平衡量求解平衡結(jié)果并保存查詢單雙面選擇數(shù)據(jù)查詢結(jié)果顯示準(zhǔn)確性功能完備性友好的人機(jī)交互界面實(shí)時(shí)性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡技術(shù)研究與系統(tǒng)開(kāi)發(fā)14/211.轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡理論研究2.動(dòng)平衡系統(tǒng)開(kāi)發(fā)3.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證u軟件介紹（文字說(shuō)明）軟件介紹（文字說(shuō)明）基于動(dòng)

8、平衡理論研究本文采用vc+ 6.0開(kāi)發(fā)了一套完備的轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡系統(tǒng)軟件。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了：參數(shù)設(shè)置、多通道數(shù)據(jù)采集、多線程數(shù)據(jù)處理與分析、轉(zhuǎn)速測(cè)量、基頻振動(dòng)信號(hào)的提取、數(shù)據(jù)保存、動(dòng)平衡算法的集成、單/雙面動(dòng)平衡等主要功能另外，還具有離線模擬、時(shí)域波形圖/頻譜圖的實(shí)時(shí)顯示、繪制平衡結(jié)果幅值-相位極坐標(biāo)圖、基于odbc數(shù)據(jù)庫(kù)編程與microsoft access的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)管理等輔助功能。轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡技術(shù)研究與系統(tǒng)開(kāi)發(fā)15/211.轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡理論研究2.動(dòng)平衡系統(tǒng)開(kāi)發(fā)3.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證u軟件介紹（圖文介紹）軟件介紹（圖文介紹）實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證3轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡技術(shù)研究與系統(tǒng)開(kāi)發(fā)17/211.轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡理論研究2.動(dòng)平衡系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

9、3.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證u實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及設(shè)備實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及設(shè)備實(shí)驗(yàn)硬件設(shè)備清單 轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡技術(shù)研究與系統(tǒng)開(kāi)發(fā)18/211.轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡理論研究2.動(dòng)平衡系統(tǒng)開(kāi)發(fā)3.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證u實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)單面動(dòng)平衡直流電機(jī)光電傳感器電渦流傳感器測(cè)點(diǎn)平衡面（盤(pán)右側(cè)）聯(lián)軸器及反光片單盤(pán)短軸轉(zhuǎn)子電渦流傳感器光電傳感器聯(lián)軸器及反光片平衡面2（盤(pán)3右側(cè)）平衡面1（盤(pán)1右側(cè)）測(cè)點(diǎn)b測(cè)點(diǎn)a直流電機(jī)雙面動(dòng)平衡三盤(pán)長(zhǎng)軸轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡技術(shù)研究與系統(tǒng)開(kāi)發(fā)19/211.轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡理論研究2.動(dòng)平衡系統(tǒng)開(kāi)發(fā)3.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證u動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)（以雙面為例）動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)（以雙面為例）（1）按實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)圖正確安裝三盤(pán)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)（從右至左依次為盤(pán)1，盤(pán)2，盤(pán)3。選擇盤(pán)1

10、，盤(pán)3的右側(cè)分別作為平衡校正面。（2）進(jìn)入動(dòng)平衡系統(tǒng)軟件， 配置好通道；選定平衡轉(zhuǎn)速1050rpm。（3）開(kāi)車(chē)，穩(wěn)定至選定轉(zhuǎn)速。利用軟件完成初試振動(dòng)的測(cè)量。測(cè)量結(jié)果顯示在軟件中。 （4）停車(chē)，在平衡加試重1，如左圖。并在軟件中鍵入試重信息。開(kāi)車(chē)，至額定轉(zhuǎn)速，完成第1次加重后的振動(dòng)測(cè)量。試重試重1 1平衡面平衡面2 2平衡面平衡面1 1第一次加試重示意圖（5）停車(chē)，取下平衡面1試重；在平衡面2上加試重2,如圖。開(kāi)車(chē)至額定轉(zhuǎn)速，完成第2次加試重后的振動(dòng)測(cè)量。 第二次加試重示意圖（6）進(jìn)入軟件平衡求解界面，得到平衡配重的信息（半徑、質(zhì)量、相位）。并按此加平衡校正量。如圖。 加平衡配重示意圖平衡面平衡

11、面2 2平衡面平衡面1 1平衡配重平衡配重2 2平衡配重平衡配重1 1（7）開(kāi)車(chē)，至額定轉(zhuǎn)速，完成平衡后的振動(dòng)測(cè)量。在軟件平衡結(jié)果中查看平衡效果。保存結(jié)果。停車(chē)。 2134567轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡技術(shù)研究與系統(tǒng)開(kāi)發(fā)20/211.轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡理論研究2.動(dòng)平衡系統(tǒng)開(kāi)發(fā)3.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證幅值（mm）0204060801000.000.010.020.03 頻率 （hz）頻率 （hz）0204060801000.000.010.020.03 幅值（mm）2.42.62.83.03.2-0.04-0.03-0.02-0.010.000.010.020.030.04幅值（mm）時(shí)間 （s）2.42.62.83.03.2

12、-0.04-0.03-0.02-0.010.000.010.020.030.04 幅值（mm）時(shí)間 （s）u實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖文分析（實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖文分析（1）平衡后平衡后平衡前平衡前時(shí)域波形圖時(shí)域波形圖頻譜圖頻譜圖測(cè)點(diǎn)a平衡前后，從時(shí)域波形圖可以看出，振動(dòng)波形明顯變??；從頻譜圖可知該轉(zhuǎn)子不平衡量引起的基頻特征振動(dòng)幅值已經(jīng)非常小，甚至低于二倍頻、三倍頻的振動(dòng)幅值。證明不平衡故障已經(jīng)消除。轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡技術(shù)研究與系統(tǒng)開(kāi)發(fā)21/211.轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡理論研究2.動(dòng)平衡系統(tǒng)開(kāi)發(fā)3.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證u實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖文分析（實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖文分析（2）雙面動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及平衡結(jié)果 平衡轉(zhuǎn)速（1050rpm）測(cè)點(diǎn)a測(cè)點(diǎn)b振幅（mm）相位（）振

13、幅（mm）相位（）初始振動(dòng)0.02458203.7360.03063186.830面1加重后0.01795222.5380.02456192.164面2加重后0.01903219.1520.01972197.961平衡后振動(dòng)0.00208219.1520.00829139.766面1試重2.9g/270面2試重2.9g/270面1配重5.0g/358面2配重6.9g/267平衡率91.54%72.94%雙面動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)軟件結(jié)果圖平衡前后通過(guò)一階臨界轉(zhuǎn)速對(duì)比14001500160017001800190020000.00.10.20.30.40.50.60.70.8幅值（mm）頻率（hz）平衡前平衡后經(jīng)過(guò)動(dòng)平衡后，使得原先不能通過(guò)1900一階臨界轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)（平衡前接近臨界轉(zhuǎn)速處振動(dòng)急劇增大，有損壞轉(zhuǎn)子的危險(xiǎn)）十分順利的通過(guò)臨界狀態(tài)。（1）對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行的圖文分析，驗(yàn)證了動(dòng)平衡方法、測(cè)試技術(shù)的正確性和實(shí)用性。（2）整個(gè)實(shí)驗(yàn)測(cè)試過(guò)程證明了本系統(tǒng)軟件穩(wěn)定、快捷、人性化 。（3）平衡結(jié)果證明了本系統(tǒng)軟件能大幅度降低不平衡振動(dòng)，具有一定的工程應(yīng)用價(jià)值。結(jié) 論（1）研究了轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡理論與實(shí)用方法 、動(dòng)平衡測(cè)試技術(shù)。選擇了影響系數(shù)法和互相關(guān)法作為系統(tǒng)開(kāi)發(fā)理論基礎(chǔ)。（2）學(xué)習(xí)研究了