高速旋转实验机研制

论文摘要

高速旋转实验机是军工产品性能检测中的关键设备。它用来提供高转速工况,以模拟军工产品在真实工作条件下的工作状况并检测其性能指标。由于技术复杂、难度大等原因,目前国内的实验机转速均在20000r/min以下,无法满足日益提高的军工产品性能检测的要求。因此迫切需要研究新型高转速的旋转实验机,进一步提高军工产品性能检测技术水平。本课题受企业委托,研制主要用于军工产品—化学电池性能检测的高速旋转实验机系统。主要工作和成果体现在:1、针对化学电池性能检测中不可避免的存在由于偏心质量带来的动不平衡质量问题,通过改进支承方式、增加轴刚度、合理设计工装夹具等措施,成功地设计出了能够克服动不平衡、长期稳定工作的高速旋转机构,转速可达30000r/min,负载大于1kg,为目前国内最高水平;2、通过对水银导电滑环基本结构的理论分析和实验模拟,独创性的设计了扰流式高速水银导电滑环,很好地解决了在有高速相对旋转运动的机构间信号传输难题;3、研究了实验机信号检测系统的电磁干扰问题,通过采取屏蔽、接地、隔离、滤波和电路阻抗控制等措施,保证了高速旋转实验机在强电磁干扰环境中能准确测量被测信号。本课题成功完成了高速旋转实验机研制并已经投入使用,该实验机工作稳定、可靠,使化学电池性能检测技术水平提高到一个新的层次。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 高速旋转实验机及相关技术现状
• 1.3 课题的主要研究工作
• 2 总体方案
• 2.1 系统总体设计要求
• 2.1.1 化学电池的工作原理
• 2.1.2 研制技术要求
• 2.2 高速旋转机构的驱动方式
• 2.2.1 气动式
• 2.2.2 电动式
• 2.3 相对旋转机构间的信号传输方式
• 2.3.1 非接触方式
• 2.3.2 接触方式
• 2.4 系统的总体架构
• 3 高速旋转实验机机械结构设计
• 3.1 高速旋转机构动不平衡质量的危害
• 3.2 动不平衡问题的解决措施
• 3.3 轴及支承方式设计
• 3.3.1 轴的设计
• 3.3.2 轴承选用
• 3.3.3 高速旋转机构的装配图及主要技术参数
• 3.4 产品夹具设计
• 3.5 测速装置设计
• 3.5.1 测速传感器的选型
• 3.5.2 测速装置的结构设计
• 3.6 润滑与冷却系统
• 3.6.1 润滑系统
• 3.6.2 冷却系统
• 3.7 高速旋转工作台的结构设计
• 4 高速水银导电滑环
• 4.1 水银导电滑环结构的理论分析
• 4.1.1 水银导电滑环的基本形式
• 4.1.2 计算软件FLUENT简介
• 4.1.3 水银导电滑环内部流场模拟与分析
• 4.2 扰流式水银导电滑环设计
• 4.2.1 结构设计
• 4.2.2 滑环导电性能实验
• 4.3 水银导电滑环的制作材料
• 4.3.1 水银槽的制作材料
• 4.3.2 水银导电滑环电极的材料
• 5 实验机信号检测系统
• 5.1 实验机信号检测系统的要求及组成
• 5.2 数据采集系统
• 5.2.1 数据采集卡的介绍
• 5.2.2 数据采集系统设计
• 5.3 点火系统
• 5.4 转速控制系统
• 5.4.1 变频器及其外围设备选择
• 5.4.2 转速控制系统设计
• 5.5 系统软件设计
• 5.5.1 检测系统流程设计
• 5.5.2 软件登录及登陆后的主界面
• 5.5.3 产品管理项
• 5.5.4 检测界面
• 5.5.5 系统管理
• 6 系统抗电磁干扰设计
• 6.1 电磁干扰源分析
• 6.1.1 市电干扰
• 6.1.2 工作环境干扰
• 6.1.3 变频器干扰
• 6.2 系统抗干扰措施
• 6.2.1 一般抗干扰措施
• 6.2.2 市电干扰的解决措施
• 6.2.3 变频器干扰的解决措施
• 6.3 采用抗干扰措施后的效果
• 7 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 高速旋转实验机实物图
• 附录B 实际产品检测图
• 附录C 实验机系统电气连接图