發(fā)布時(shí)間：2020-07-08 15:11

【摘要】： 旋轉(zhuǎn)機(jī)械是機(jī)械系統(tǒng)的重要組成部分,在國(guó)防和國(guó)民經(jīng)濟(jì)眾多領(lǐng)域中發(fā)揮著巨大作用。轉(zhuǎn)子不平衡是旋轉(zhuǎn)機(jī)械中的常見問(wèn)題,也是誘發(fā)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)故障的主要原因之一。因此,開展動(dòng)平衡技術(shù)研究具有重要的學(xué)術(shù)和工程應(yīng)用價(jià)值。近年來(lái),隨著電子、計(jì)算機(jī)和測(cè)試等技術(shù)的迅猛發(fā)展,動(dòng)平衡技術(shù)也得到了很大發(fā)展,其研究成果對(duì)推動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)械向高速、高效、高可靠方向發(fā)展起到了重要作用。目前,有關(guān)轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡技術(shù)的研究主要集中在動(dòng)平衡測(cè)試、非對(duì)稱/非平面模態(tài)轉(zhuǎn)子平衡、無(wú)試重平衡、自動(dòng)平衡等技術(shù)領(lǐng)域。為了提高轉(zhuǎn)子平衡精度與效率,論文從不平衡動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析出發(fā),圍繞動(dòng)平衡測(cè)試與自動(dòng)平衡中的窄帶跟蹤濾波、自動(dòng)平衡策略等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題展開深入研究。論文主要研究工作包括: 1、為了掌握轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動(dòng)響應(yīng)與不平衡量及轉(zhuǎn)子系統(tǒng)參數(shù)的關(guān)系,針對(duì)平面轉(zhuǎn)子、剛性轉(zhuǎn)子、撓性轉(zhuǎn)子等典型轉(zhuǎn)子系統(tǒng),在總結(jié)、歸納已有研究成果的基礎(chǔ)上,采用理論分析與數(shù)值仿真相結(jié)合的方法,深入研究了在恒加速條件下轉(zhuǎn)子系統(tǒng)參數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)子瞬態(tài)不平衡響應(yīng)的主要影響規(guī)律。研究結(jié)果表明:在恒加速條件下,轉(zhuǎn)子同頻振動(dòng)分量與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速、支承阻尼等因素密切相關(guān),當(dāng)角加速度較小且阻尼較大時(shí),其瞬態(tài)響應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)速的波動(dòng)不敏感;而當(dāng)角加速度較大或阻尼較小時(shí),恒加速過(guò)程不平衡響應(yīng)與穩(wěn)態(tài)響應(yīng)在臨界轉(zhuǎn)速附近將產(chǎn)生明顯的差異。 2、為了適應(yīng)轉(zhuǎn)速波動(dòng)時(shí)高精度動(dòng)平衡測(cè)試的需求,精確、快速地分離出不平衡響應(yīng)中的同頻振動(dòng)分量,深入研究了兩種新型模擬窄帶跟蹤濾波技術(shù):(1)利用開關(guān)和電容可等效電阻的原理,導(dǎo)出了開關(guān)電容跟蹤濾波方法,設(shè)計(jì)研制了一種新的開關(guān)電容模擬窄帶跟蹤濾波器;(2)利用互相關(guān)原理,導(dǎo)出了相關(guān)跟蹤濾波方法,并采用乘法數(shù)模轉(zhuǎn)換器(MDAC),設(shè)計(jì)研制了MDAC模擬窄帶跟蹤濾波器。 3、為了實(shí)現(xiàn)平衡頭的快速、精確控制,針對(duì)初始狀態(tài)未知的極坐標(biāo)型平衡頭,提出了兩種各具特點(diǎn)的自動(dòng)平衡策略和算法:(1)對(duì)單面坐標(biāo)輪換尋優(yōu)法進(jìn)行了改進(jìn),提出了多輪坐標(biāo)輪換尋優(yōu)法,并將單面坐標(biāo)輪換尋優(yōu)法推廣應(yīng)用到雙面轉(zhuǎn)子的自動(dòng)平衡,證明了該方法能得到全局最優(yōu)解;(2)提出了基于影響系數(shù)法的快速自動(dòng)平衡策略及其遞推算法,快捷、有效地抑制了振動(dòng)噪聲、測(cè)量誤差、控制誤差等對(duì)平衡精度的影響。 4、為了快速、準(zhǔn)確地掌握不平衡量在轉(zhuǎn)子上的分布情況,針對(duì)信噪比低、工作轉(zhuǎn)速范圍寬、轉(zhuǎn)速波動(dòng)時(shí)的振動(dòng)信號(hào)特點(diǎn),深入研究了程控放大、程控積分、外觸發(fā)等角度采樣、不平衡量快速精確解算等信號(hào)處理技術(shù);通過(guò)技術(shù)集成,研制了便攜式高精度動(dòng)平衡測(cè)試系統(tǒng)。為了避免轉(zhuǎn)子系統(tǒng)離線平衡時(shí)的反復(fù)起、停車過(guò)程,及時(shí)補(bǔ)償工作過(guò)程中出現(xiàn)的隨機(jī)不平衡,提出了兩種新型平衡頭結(jié)構(gòu),其中,基于感應(yīng)子式永磁步進(jìn)電機(jī)原理的平衡頭結(jié)構(gòu)緊湊、精度高,而基于永磁式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的平衡頭更容易實(shí)現(xiàn);以此為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)研制了基于紅外控制信號(hào)傳輸?shù)男滦娃D(zhuǎn)子自動(dòng)平衡系統(tǒng)。 5、對(duì)研制的動(dòng)平衡測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行了整機(jī)性能測(cè)試,并分別應(yīng)用于低速鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子、高速陀螺轉(zhuǎn)子以及特殊支承的磁懸浮轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡,均達(dá)到了較好的平衡效果,表明該測(cè)試系統(tǒng)在硬支承、軟支承動(dòng)平衡機(jī)以及現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡測(cè)試時(shí)均能達(dá)到較高的平衡精度。應(yīng)用坐標(biāo)輪換尋優(yōu)自動(dòng)平衡策略和基于影響系數(shù)法的快速自動(dòng)平衡策略對(duì)單面轉(zhuǎn)子進(jìn)行了自動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明,坐標(biāo)輪換尋優(yōu)法簡(jiǎn)單實(shí)用、操作安全,而基于影響系數(shù)法的快速自動(dòng)平衡策略有較高的平衡精度和平衡效率。 綜上,論文在深入分析典型轉(zhuǎn)子系統(tǒng)不平衡動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性的基礎(chǔ)上,提出了兩種模擬窄帶跟蹤濾波方法、兩種各具特點(diǎn)的自動(dòng)平衡控制策略和算法以及不平衡量的快速、精確解算方法,設(shè)計(jì)研制了便攜式高精度動(dòng)平衡測(cè)試系統(tǒng),提出了兩種新型平衡頭結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)研制了基于紅外控制信號(hào)傳輸?shù)淖詣?dòng)平衡系統(tǒng),同時(shí)給出了進(jìn)一步研究工作設(shè)想。
【學(xué)位授予單位】：國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號(hào)】：TH17
【圖文】：

究生院學(xué)位論文移動(dòng)。 3 個(gè)自由環(huán)來(lái)降低振動(dòng)，到 20 世紀(jì) 40 年代球式自動(dòng)平衡裝置（如圖 1.2 所示）。在技的調(diào)節(jié)作用，避免了在轉(zhuǎn)子升速到一階臨界使其減小。1950 年，美國(guó)學(xué)者 Thearle 提出性阻尼的質(zhì)點(diǎn)在轉(zhuǎn)子的槽中做自由運(yùn)動(dòng)�，F(xiàn)自動(dòng)平衡，這是由于平面轉(zhuǎn)子的動(dòng)態(tài)特性。1996 年，

平衡裝置進(jìn)行了理論角速度大于其共振角解，在理論上可以完偶不平衡)[168]。和彈性支承的特性設(shè)計(jì)的。其基本原理是：當(dāng)撓平衡會(huì)超前撓性變形響應(yīng)一個(gè)鈍角或接近 180 度用下就會(huì)向轉(zhuǎn)子撓曲“低點(diǎn)”移動(dòng)，其結(jié)果會(huì)抵“自動(dòng)定心”降低振動(dòng)的效果。這一類平衡裝置的特點(diǎn)，但因具有在亞臨界狀態(tài)會(huì)加大轉(zhuǎn)子的不限性。因此，如何解決在一階臨界以下頻段至少類自動(dòng)平衡裝置設(shè)計(jì)中的技術(shù)關(guān)鍵。自面圖 1.2 球式自動(dòng)平衡裝置平衡前 平衡后

衡裝置在轉(zhuǎn)子校正平面的適當(dāng)位置去掉一定的現(xiàn)主要靠激光。美國(guó)機(jī)械技術(shù)股份公司（MTI）正平面某位置一定重量的金屬，進(jìn)而達(dá)到轉(zhuǎn)子on 借助激光實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單剛性轉(zhuǎn)子的單平面校正光去重技術(shù)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子多平面校正的可行性，轉(zhuǎn)子自動(dòng)平衡系統(tǒng)[93]。自動(dòng)平衡技術(shù)的研究，主要解決陀螺轉(zhuǎn)子的自但由于受激光能量、飛濺物污染等問(wèn)題影響， 230 廠徐志強(qiáng)、耿秋軍等人又研制了陀螺轉(zhuǎn)子尾”、際生轉(zhuǎn)子系統(tǒng)

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前7條

1 張仕海;伍良生;周大帥;屈重年;;機(jī)床主軸內(nèi)置式雙面在線動(dòng)平衡裝置及系統(tǒng)[J];北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2012年06期

2 鮑可進(jìn);談建華;;轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡測(cè)試系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[J];計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制;2010年08期

3 王仁超;景敏卿;樊紅衛(wèi);劉恒;;一種新型電磁平衡頭的靜態(tài)磁特性研究[J];機(jī)械與電子;2012年07期

4 黃立權(quán);王維民;蘇奕儒;高金吉;;基于電磁自愈力的轉(zhuǎn)子自動(dòng)平衡方法與實(shí)驗(yàn)研究[J];振動(dòng)與沖擊;2011年01期

5 樊紅衛(wèi);景敏卿;劉恒;;主動(dòng)混合式砂輪-電主軸系統(tǒng)自動(dòng)平衡裝置研究綜述[J];振動(dòng)與沖擊;2012年05期

6 黃立權(quán);王維民;蘇奕儒;李燕;高金吉;;基于電磁自愈力的轉(zhuǎn)子快速自動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)[J];振動(dòng).測(cè)試與診斷;2011年06期

7 尹明泉;景敏卿;劉恒;樊紅衛(wèi);;高速磨削過(guò)程在線自動(dòng)動(dòng)平衡控制方法及仿真研究[J];組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù);2011年12期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前6條

1 張健;動(dòng)平衡測(cè)量的若干關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題研究[D];浙江大學(xué);2010年

2 勞達(dá)寶;室內(nèi)測(cè)量定位系統(tǒng)發(fā)射站優(yōu)化及校準(zhǔn)技術(shù)研究[D];天津大學(xué);2011年

3 杜金榜;基于語(yǔ)音編碼的旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)數(shù)據(jù)壓縮關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

4 王繼燕;SFD-滑動(dòng)軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)分析與優(yōu)化[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2010年

5 張仕海;高速機(jī)床主軸內(nèi)置式雙面在線動(dòng)平衡裝置及關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2012年

6 安永東;大扭矩封閉試驗(yàn)系統(tǒng)加載器研制及其均載特性研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 鄭銳;高速電主軸振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的研究[D];蘭州理工大學(xué);2011年

2 趙言軍;高速旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];南京理工大學(xué);2011年

3 黃辰;基于ARM的現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡檢測(cè)系統(tǒng)研究[D];西南交通大學(xué);2011年

4 謝機(jī)有;用于成像激光雷達(dá)的轉(zhuǎn)鏡掃描關(guān)鍵技術(shù)研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

5 程大林;透射式激光掃描軸徑測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D];天津大學(xué);2012年

6 萬(wàn)莉莉;基于WinCE平臺(tái)的ARM轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡技術(shù)研究[D];上海師范大學(xué);2010年

7 顏昌青;基于WinCE平臺(tái)的故障分析儀應(yīng)用程序設(shè)計(jì)與開發(fā)[D];北京化工大學(xué);2010年

8 葉國(guó)卿;YDQ-200型四支承傳動(dòng)軸平衡機(jī)開發(fā)[D];上海交通大學(xué);2010年

9 鄒海濤;導(dǎo)彈陀螺動(dòng)平衡矢量測(cè)試儀[D];廣西工學(xué)院;2010年

10 沙金;基于WinCE平臺(tái)的故障診斷儀軟件的設(shè)計(jì)與開發(fā)[D];北京工業(yè)大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2746701