基于应变片的动平衡机测试系统的研究设计

论文摘要

动平衡机测试系统是平衡机的主要部分,其设计直接决定着平衡机的测量精度。本文首先分析了产生转子不平衡的原因以及危害,论述了转子不平衡的分类和各类不平衡的平衡方法。并把此作为理论依据,以单自由度动平衡机为基础,以摆架为例,提出了摆架系统的力学模型,建立了转子振动的数学模型。并推导出了转子不平衡量大小和相位的计算表达式,并同实际情况相结合,改进了转子振动的计算方法,特别是振幅的计算方法。针对动平衡机基本的测量方法的改进,提出了基于应变片的动平衡机振动系统的测量方法。根据动平衡机的原理,证明了其测量方法原理的正确性。通过惠斯登电桥电路,将检测到平衡机振动始不平衡量,系统微小的变形,并将其应变转化成电信号的电测系统。实现精度较高的动不平衡量测量。为了实现对转子的振动信号的精确提取和转换,本文研究并使用了惠斯登电桥电路,详细的设计了振动信号获取调理电路。解决了在复杂工作环境下微弱信号的转化、放大、A/D转化、跟踪滤波等。并对其初始信号进行整形处理,使其达到设计目的。另外,为了保证系统的精度和稳定性,开发了基于应变片的动平衡机振动测量系统,该测试系统能准确的测出转子的振动特性。测试系统主要包括参数设置、数据采集、信号滤波、信号处理、数据储藏、数据回放等。并对其软件流程作了简要介绍。最后,为了验证系统的精度和稳定性,对其测试系统进行了实验。实验结果表明该系统具有良好的稳定性。对误差来源作了分析,并提出了消除误差的一般方法。为进一步研究高精度的动平衡测试系统提供了参考。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的意义
• 1.2 国内外动平衡概况
• 1.3 本课题研究的目的和内容
• 1.3.1 研究目的
• 1.3.2 研究内容
• 1.4 本文的结构
• 2 转子动平衡原理的研究与分析
• 2.1 转子不平衡产生的原因
• 2.2 转子不平衡
• 2.2.1 转子不平衡的基本概念
• 2.2.2 转子不平衡引起的危害
• 2.2.3 转子不平衡的分类
• 2.3 不平衡的表达方式
• 2.4 转子不平衡振动系统的建模
• 2.5 带应变片的摆架系统力学模型
• 2.6 本章小结
• 3 应变电测系统的设计与研究
• 3.1 应变测试技术基础
• 3.1.1 应变测试技术的发展
• 3.1.2 应变测量原理
• 3.1.3 电阻应变片的工作原理
• 3.1.4 电阻应变片的优点
• 3.1.5 测量电路
• 3.1.6 温度补偿
• 3.1.7 电桥供电设计
• 3.2 应变片的布置和接桥
• 3.2.1 测量目的和应变片的布置
• 3.2.2 应变片受力分析
• 3.3 基于应变片的动平衡振动测量方法研究
• 3.4 应变测试系统方案设计
• 3.5 本章小结
• 4 动平衡机测试系统的软硬件设计
• 4.1 系统整体设计方案
• 4.2 硬件电路设计
• 4.2.1 振动信号的获取与调理电路的设计
• 4.2.2 电桥电路设计
• 4.2.3 基准信号的整形处理
• 4.3 软件部分的设计
• 4.3.1 上位机软件流程
• 4.3.2 下位机软件流程
• 4.3.3 软件的主要模块
• 4.4 本章小结
• 5 动平衡机测试实验及误差分析
• 5.1 测试系统实验
• 5.2 动平衡机的误差分析
• 5.3 本章小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录