轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡技術(shù)研究及系統(tǒng)開發(fā)——機(jī)務(wù)工程畢業(yè)論文答辯PPT

1、轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡技術(shù)研究與系統(tǒng)開發(fā)學(xué)生： 梁是 導(dǎo)師： 陳果 教授專業(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)平衡測試技術(shù)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)鍵但由于在轉(zhuǎn)子生產(chǎn)過程中的設(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 & 研究背景針對(duì)轉(zhuǎn)子動(dòng)不平衡問題本文工作主要圍繞動(dòng)平衡理論

2、研究、動(dòng)平衡系統(tǒng)開發(fā)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這三方面展開。1測試技術(shù)及信號(hào)分析轉(zhuǎn)子平衡的原理方法動(dòng)平衡基礎(chǔ)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡理論研究系統(tǒng)軟件圖文介紹VC 6.0開發(fā)軟件系統(tǒng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)動(dòng)平衡系統(tǒng)開發(fā)2實(shí)驗(yàn)結(jié)果、誤差分析單/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動(dòng)平衡基礎(chǔ)（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（a）（b）不平衡的三種形式 （1）靜不平衡 （2）力偶不平衡 （3）動(dòng)不平衡 轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡原理圖這就為平衡整個(gè)轉(zhuǎn)子的不平衡力系提供了一個(gè)明朗的思路，即：用任意選定的兩個(gè)垂直于旋轉(zhuǎn)軸的平衡校正面通過加平衡配重（校正質(zhì)量）的方法可以平衡剛性轉(zhuǎn)子的任何不平衡。剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡（

3、1）一、動(dòng)平衡原理剛性轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡（2）二、平衡方法：影響系數(shù)法 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)輔助及電測技術(shù)測出系統(tǒng)的輸出，即可得到系統(tǒng)特性，這樣就將振動(dòng)平衡問題轉(zhuǎn)化為求解線性方程組。 動(dòng)平衡測試技術(shù)（1）一、基準(zhǔn)信號(hào)測量與應(yīng)用為了測量基準(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)中扮演著重要的角色，它的用途主要有兩方面：測量轉(zhuǎn)速。作為檢測振動(dòng)信號(hào)相位的基準(zhǔn)。光電傳感器測轉(zhuǎn)速原理利用基準(zhǔn)信號(hào)檢測振動(dòng)信號(hào)相位動(dòng)平衡測試技術(shù)（2）二、振動(dòng)信號(hào)的組成與分析三、3種提取基

4、頻信號(hào)的幅值、相位的方法。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)郉FT法。3、互相關(guān)法。動(dòng)平衡測試技術(shù)（3）四、3種方法的比較仿真振動(dòng)信號(hào)： 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7.91061.1720.27411.35 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)較高

5、、通用性好的的互相關(guān)法作為系統(tǒng)開發(fā)和實(shí)驗(yàn)用來提取基頻幅值、相位的主要方法。動(dòng)平衡系統(tǒng)開發(fā)2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)性軟件介紹（文字說明）基于動(dòng)平衡理論研究本文采用VC+ 6.0開發(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

6、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)庫編程與Microsoft Access的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)管理等輔助功能。軟件介紹（圖文介紹）實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證3實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及設(shè)備序號(hào)名稱數(shù)量1ZT-3型轉(zhuǎn)子振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)1套2光電傳感器1個(gè)3電渦流傳感器2個(gè)4電渦流傳感器配套前置器2個(gè)5直流電源1個(gè)6模擬調(diào)速臺(tái)1臺(tái)7NI USB-9234采集卡1套8數(shù)據(jù)線若干9筆記本電腦及工具箱1臺(tái)10平衡泥膠（甲、乙）2盒11微型電子秤1個(gè)實(shí)驗(yàn)硬件設(shè)備清單 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點(diǎn)平衡面（盤右側(cè)）聯(lián)軸器及反光片單盤短軸轉(zhuǎn)子電渦流傳感器光電傳感器聯(lián)軸器

7、及反光片平衡面2（盤3右側(cè)）平衡面1（盤1右側(cè)）測點(diǎn)B測點(diǎn)A直流電機(jī)雙面動(dòng)平衡三盤長軸轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)（以雙面為例）（1）按實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)圖正確安裝三盤轉(zhuǎn)子系統(tǒng)（從右至左依次為盤1，盤2，盤3。選擇盤1，盤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）開車，穩(wěn)定至選定轉(zhuǎn)速。利用軟件完成初試振動(dòng)的測量。測量結(jié)果顯示在軟件中。 （4）停車，在平衡加試重1，如左圖。并在軟件中鍵入試重信息。開車，至額定轉(zhuǎn)速，完成第1次加重后的振動(dòng)測量。試重1平衡面2平衡面1第一次加試重示意圖（5）停車，取下平衡面1試重；在平衡面2上加試重2,如圖。開車至額定轉(zhuǎn)速，完成第

8、2次加試重后的振動(dòng)測量。 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2平衡面1平衡配重2平衡配重1（7）開車，至額定轉(zhuǎn)速，完成平衡后的振動(dòng)測量。在軟件平衡結(jié)果中查看平衡效果。保存結(jié)果。停車。 2134567幅值（mm）頻率 （Hz）頻率 （Hz）幅值（mm）幅值（mm）時(shí)間 （s）幅值（mm）時(shí)間 （s）實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖文分析（1）平衡后平衡前時(shí)域波形圖頻譜圖測點(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?。粡念l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。

9、證明不平衡故障已經(jīng)消除。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）測點(diǎn)A測點(diǎn)B振幅（mm）相位（）振幅（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)果圖平衡前后通過一階臨界轉(zhuǎn)速對(duì)比幅值（

10、mm）頻率（Hz）平衡前平衡后經(jīng)過動(dòng)平衡后，使得原先不能通過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、測試技術(shù)的正確性和實(shí)用性。（2）整個(gè)實(shí)驗(yàn)測試過程證明了本系統(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)開發(fā)理論基礎(chǔ)。（2）學(xué)習(xí)研究了VC+6.0,并基于其開發(fā)了一套功能完備的轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡系統(tǒng)。 （3）利用ZT-3型轉(zhuǎn)子振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行單/雙面動(dòng)平實(shí)驗(yàn)。平衡結(jié)果證明了本系統(tǒng)軟件