基于虚拟仪器的旋转机械轴扭振测试系统的研究.pdf

武汉理工大学
硕士学位论文
基于虚拟仪器的旋转机械轴扭振测试系统的研究
姓名:王艳南
申请学位级别:硕士
专业:测试计量技术与仪器
指导教师:谭跃刚
20100501
中文摘要机械,扭振的破坏性很强,不仅影响机械运行的平稳性,而且极易引起机械的结构松散和疲劳断裂,甚至造成严重的生产事故。随着旋转机械的大型化和高强了系统的灵活性,简化了工程测试操作。实测实验证明,本文设计的扭振测治雠ふ癫馐韵低车墓谕庋芯肯肿矗页龃巢馐砸瞧鞔嬖诘奈侍猓成对旋转机械轴扭振的实际测量,并将实验数据与理论分析结果进行分析实验结果表明,该系统可实现转轴扭振的宽频率、宽转速、多通道同时测量及在线分析等功能,为今后测试和研究大型旋转机械的扭振特性及实现扭振故障诊断、抑制与消除等提供理论与技术支持。扭转振动监测是旋转机械故障诊断研究领域中的重要内容。对于大型旋转速化发展,轴系结构越来越复杂,使得扭振问题目益突出。然而截至目前,扭振测量技术还不是很成熟,传统的扭振测量仪器大多存在结构复杂、分析功能有限、对测试条件要求比较高等问题,使扭振测试精度及测试效率的提高受到限制,因此需要利用先进技术开发新型扭振测试系统。本文应用虚拟仪器技术构建的扭振测试系统,充分发挥了计算机在数值计算和图形处理等方面的强大功能,可以在一台微机上完成转速、扭振、应变等多种物理量的自动测试,而且降低了测试成本,提高了开发效率和测试效率,增试系统操作简单、界面友好,可以实现扭振信号的在线监测、数据存储回放、实时处理分析等功能,系统自动化水平得到提高。本文主要工作内容如下:出采用虚拟仪器技术开发新型扭振测试系统;菖ふ癫恚治鲂;抵岬呐ふ褡刺⒍允挡庵岬呐ふ裉匦进行建模仿真及理论计算;菖ふ癫馐栽恚芯颗ふ裥藕诺牟杉⑻崛〖按矸治龇椒ǎ⒏测试需求制定测试系统的整体方案,完成测试系统的用户界面及各功能模块的软硬件设计;源笮托;挡馐云教ㄎJ笛楸尘埃岷螦系列加速度传感器完比较,得出结论。关键词:虚拟仪器,旋转机械轴,扭振,测试
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黜瑁嚎鄙劲瑁亨醐⋯签名:玉翅氢独创性声明学位论文使用授权书日期:竺篬本人声明,所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文,并向社会公众提供信息服务。C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定,即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、
第滦髀旋转机械轴扭振测试研究的背景及意义轴类在传递动力过程中会受到来自外界或系统内部的各种变化的力矩作用,如化的力矩作用于转轴时,就破坏了其原有的力矩平衡状态,使轴的各弹性部分间产生不同大小、不同相位的瞬时速度起伏,并导致转轴沿旋转方向来回扭动,的固有频率产生共振时,甚至会导致转轴发生材料断裂等重大工程、生产事故截至目前,扭振测量技术还不是很成熟,信号采集与分析方法的改进、在线监测系统性能的完善,特别是在适应多种复杂环境、提高测量精度等方面,还有待于深入研究。本文的主要目的就是针对现有的扭振测试方法及测试仪器中存在的问题,应用国际流行的虚拟仪器技术开发一套可靠性高、灵活性好、数据处理能力强的扭振监测系统,提高测试效率及测试精度,同时充分发挥计算机在数值计算和图形处理等方面的强大功能,实现在同一台计算机上完成转速、扭振、应变等多种物理量的自动测试,以降低测试系统的成本及结构复杂性,为今后深入研究旋转机械的状态监测与故障诊断方法提供通用测试平台。扭振,即扭转振动,是轴类的基本振动形式之一。扭振产生的原因在于:驱动力矩、轮齿间的冲击力矩等Ⅲ。而轴自身具有惯性及弹性,因此当周期性变形成扭振。对于大型高速旋转机械,扭振的破坏性很强,不仅影响机械运行的平稳性,而且很容易引起机械的结构松散和疲劳积累瞳绕涫堑迸ふ衿德式咏到峁等。如年,美国电站,一台发电机组连续两次发生大轴断裂事故;年,陕西秦岭电厂,一台汽轮机组因产生扭振导致轴系断为段。由此可见,扭振对旋转机械设备的性能和安全造成了严重威胁。与横向振动相比,扭转振动的表现形式并不明显,使得因扭振造成的轴系疲劳损伤具有较大的隐蔽性。另一方面,扭振信号振幅小,信号微弱,提取和