基于Labview平臺的動平衡虛擬測試技術(shù)

1、基于Labview平臺的動平衡虛擬測試技術(shù)0 前言旋轉(zhuǎn)機(jī)械一直是機(jī)械中最主要的一種類型。如許多現(xiàn)代發(fā)電機(jī)組，航空發(fā)動機(jī)，離心壓縮機(jī)，鍋爐風(fēng)機(jī)等都是重要的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。他們都是以轉(zhuǎn)子以及其回轉(zhuǎn)部件為工作主體，是企業(yè)最核心的部分，因此它的安全性和可靠性至關(guān)重要。由于設(shè)計(jì)不當(dāng)、結(jié)構(gòu)不合理、材質(zhì)不均勻和制造裝配誤差以及在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中轉(zhuǎn)子的熱變形、磨損以及各種雜質(zhì)的粘附等現(xiàn)象等各種原因，造成轉(zhuǎn)子不能在理想的平衡狀態(tài)下工作。轉(zhuǎn)子不平衡是回轉(zhuǎn)機(jī)械、特別是高速回轉(zhuǎn)機(jī)械振動的主要激振力，同時(shí)也是誘發(fā)、加劇其他故障的重要原因，所以進(jìn)行轉(zhuǎn)子動平衡是十分必要的。早期的測試系統(tǒng)是用機(jī)械式振幅指示計(jì)和相位計(jì)來測量轉(zhuǎn)子的不平

2、衡量幅值和相位的。這種方法操作復(fù)雜，精度比較低而且受轉(zhuǎn)子本身狀態(tài)的限制。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，這種測量方式逐漸被電子測量方法也就是帶通濾波器加閃光燈所取代并獲得了廣泛的應(yīng)用。計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，用微機(jī)進(jìn)行數(shù)字化靜態(tài)測試分析得到了快速的發(fā)展。傳統(tǒng)測量系統(tǒng)普遍應(yīng)用文本式編程語言如VB、VC + +等結(jié)合硬件系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)， 但是這種方式要求開發(fā)人員具有良好的編程基礎(chǔ)以及一定的硬件知識，而基于圖形編程語言如VEE、Labview等克服了文本編程語言的缺點(diǎn)，能更加直觀方便地開發(fā)系統(tǒng)。本文基于Labview通用軟件平臺構(gòu)建動平衡測試分析平臺，在已經(jīng)測得信號數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)信號的處理、分析及動平衡的實(shí)現(xiàn)。1

3、 動平衡技術(shù)概述1一般情況下，我們可以將轉(zhuǎn)子分為剛性轉(zhuǎn)子和柔性轉(zhuǎn)子，判定標(biāo)準(zhǔn)是轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速是否超過其第一臨界轉(zhuǎn)速。若轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速低于它的第一階臨界轉(zhuǎn)速，此時(shí)，轉(zhuǎn)子由于不平衡引起的撓曲非常微小，對于整個(gè)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)不會產(chǎn)生顯著的影響，因此該轉(zhuǎn)子可以被稱為剛性轉(zhuǎn)子。反之，則稱為柔性轉(zhuǎn)子。本文探討的是剛性轉(zhuǎn)子的動平衡測試系統(tǒng)。剛性轉(zhuǎn)子的動平衡技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了非常成熟的階段，它有試加質(zhì)量周移法、亮點(diǎn)發(fā)、三點(diǎn)法和幅值相位法、影響系數(shù)法等。在這些方法中，影響系數(shù)法是應(yīng)用最為廣泛的一種，因?yàn)樗褂煤唵?，平衡效率高，其基本思想是：轉(zhuǎn)子與軸承組成的振動系統(tǒng)式一個(gè)線性系統(tǒng)，因此軸承處的振動響應(yīng)是各個(gè)平衡面的不平衡

4、量肚子引起的振動響應(yīng)的線性疊加。個(gè)平衡面上單位不平衡量在各軸承處引起的振動響應(yīng)被稱為影響系數(shù)?，F(xiàn)場動平衡的步驟為：在轉(zhuǎn)子的平衡嗎上試加平衡量，測量加載前后的軸承處的振動影響，由此缺點(diǎn)個(gè)影響系數(shù)，從而求得應(yīng)加減的平衡校正量。下面我們將結(jié)合影響系數(shù)法簡要的說明剛性轉(zhuǎn)子單、雙面平衡的原理。設(shè)兩個(gè)軸承座的原始振幅 、 ，在A側(cè)試加重量Pa后測得兩軸承的振動為 、 ，在B側(cè)試加重量Pb后測得兩軸承座的振動為 、 ，則：A側(cè)加重對A側(cè)的影響系數(shù)： （1）A側(cè)加重對B側(cè)的影響系數(shù)： （2）B側(cè)加重對A側(cè)的影響系數(shù)： （3）B側(cè)加重對B側(cè)的影響系數(shù)： （4）設(shè)轉(zhuǎn)子所需加的平衡重量A側(cè)為Qa，B側(cè)為Qb，根據(jù)平

5、衡條件可以列出： 解方程得出應(yīng)加平衡塊的分量和方位： （5） （6）上述為雙面動平衡的原理，單面動平衡與雙面動平衡的區(qū)別僅在于只在一側(cè)加重，然后另一不平衡量為零即可。2.虛擬系統(tǒng)軟件平臺2.1虛擬系統(tǒng)軟件平臺結(jié)構(gòu)虛擬系統(tǒng)軟件平臺分為：信號數(shù)據(jù)讀取模塊，信號數(shù)據(jù)分析模塊，動平衡計(jì)算模塊。虛擬處理平臺信號讀取信號處理動平衡計(jì)算2.2信號讀取模塊的設(shè)計(jì)Labview提供了豐富的文件類型用于滿足用戶對存儲格式的需求，常用的如：文本文件、電子表格文件、二進(jìn)制文件、波形文件、數(shù)據(jù)記錄文件，配置文件、XML文件及數(shù)據(jù)存儲文件及TDMS文件。軟件提供了對各種格式的文件進(jìn)行讀寫操縱的函數(shù)，用來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲與讀

6、取。我們所獲得的文件為ASCII格式的文本文件，其格式為：ASCII文件格式：第一行：日期時(shí)間。例如：2001-02-14 04:30:42第二行：分析帶寬、幅值范圍、數(shù)據(jù)長度。例如：Fmax(Hz):999.68AmpRange(V):-5.0000, 5.0000 DataLen:1024第三行：A/D轉(zhuǎn)換位數(shù)、通道數(shù)、平均次數(shù)、信號類型、結(jié)果類型。例如：ADSize:4096 NumCh:1 AvgN:1SigType:0SaveSig:0第四行：各通道靈敏度，相鄰?fù)ǖ乐g以兩個(gè)空格隔開。例如：1/V: 13.16100.10.316第五行以后：整型采集數(shù)據(jù)。每個(gè)通道對應(yīng)一列數(shù)據(jù)，相鄰數(shù)

7、據(jù)列以制表符分開。 假如有四個(gè)通道采集，則有四列，以Data1表示第一通道的數(shù)據(jù)， Data2表示第二通道的數(shù)據(jù)，則數(shù)據(jù)的存放形式為：Data1Data2Data3Data4Data1Data2Data3Data4如圖1所示為設(shè)計(jì)的信號讀取模塊：圖1 信號讀取模塊2.3信號處理模塊這里主要是從信號中提取振幅和相位。本文采用的方法為相關(guān)處理方法，對于單、雙校正面動平衡的振動幅值和相位的提取原理是一致的。利用相關(guān)理論能準(zhǔn)確提取振動信號中基頻的振幅和相位。振幅程序如圖2所示：圖2 振幅實(shí)現(xiàn)程序框圖其中為互相關(guān)處理模塊，系統(tǒng)中將其作制作為子VI。2.3動平衡計(jì)算模塊動平衡計(jì)算模塊分為單面實(shí)現(xiàn)模塊和雙面實(shí)現(xiàn)模塊。單、雙平面動平衡測試系統(tǒng)采用影響系數(shù)法實(shí)現(xiàn)不平衡量大小和相位的測量。如圖3、圖4為單雙面實(shí)現(xiàn)界面設(shè)計(jì)。這兩種均作為子VI被主程序調(diào)用。圖3 單雙面實(shí)現(xiàn)界面設(shè)計(jì)圖4 雙面實(shí)現(xiàn)界面設(shè)計(jì)3.進(jìn)展及存在問題目前系統(tǒng)各子模塊已經(jīng)完成，正在進(jìn)行程序的調(diào)試，主界面的設(shè)計(jì)，各模塊的連接整合工作。存在的問題在于雖然各模塊并沒有問題，但是各個(gè)單個(gè)模塊的銜接中出現(xiàn)了需要注意的問題，如數(shù)據(jù)是否匹配（字符串與數(shù)值、數(shù)值等），在學(xué)習(xí)labview時(shí)，需要特別注意。參考文獻(xiàn)：1. 陳進(jìn).