旋转机械扭转振动监测方法研究

发布时间：2017-04-20 11:21

  本文关键词：旋转机械扭转振动监测方法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：扭转振动是旋转机械轴系的一种基本振动形式,通过对轴系的扭转振动情况进行监测,可以有效减少因扭振故障造成的严重事故。扭转振动的破坏性源于交变载荷引起的疲劳积累,这种经过积累的疲劳破坏具有突发性,可能造成严重的事故。同时,旋转机械的规模和转速在不断增大,轴系结构更急复杂,这对机械的稳定性提出了更高的要求。但目前的旋转机械扭振的测量方法并不成熟,尤其是在国内扭振测量设备远远不能满足监测要求,结构复杂,操作繁琐,抗噪能力差,这些都制约了扭振测试技术用于工业旋转机械的监测,因此开发适用于现场监测的扭振测量技术是工业应用的迫切需求。 本文采用基于瞬时角速度波动的扭振故障快速识别方法,利用0ROS提供的高采样频率,结合虚拟仪器设备开发的软件监测平台,不仅简化了监测仪器的结构,扩展了分析功能,克服了噪声环境的影响,同时在数据处理,图像分析方面充分利用计算机的强大运算能力,实现了对扭转振动信号的实时采集、分析和数据存储的功能,检测系统同时具有非常好的功能扩展性,为将来进一步在工业环境中开展轴系扭转振动的实时监测,分析报警,故障分析等功能提供了理论基础和实践平台。 在课题研究过程中,主要开展了以下几方面的工作： 1)对扭转振动检测方法和检测设备的发展和研究现状进行了分析,总结了现有检测方法和检测设备的优缺点,提出了基于瞬时角速度波动的扭振快速识别方法,确定了采用图形化编程语言LabVIEW进行软件平台搭建的方法； 2)对扭转振动产生的原因和故障机理进行了分析,介绍了扭转振动特性的理论计算方法,采用Ansys软件对发生扭振的轴进行了模态仿真分析； 3)扭振检测系统的设计和搭建。依据瞬时转速波动的扭振检测原理,利用0ROS提供的高采样频率,结合高频信号采集和信号分析方法,根据检测需求完成功能模块的结构设计,应用虚拟仪器技术实现了软件平台的搭建,实现了各模块的相应功能,并提供了友好的用户界面； 4)扭振检测系统的实验验证。搭建扭转振动故障检测实验台,以带有齿轮盘的传动轴为检测对象,对转轴的扭振固有频率进行了测量,并将测量值与模拟结果进行了对比分析,通过转速变化模拟扭转振动,验证了检测系统的可靠性。 实验结果证明了扭振监测系统能够有效地检测旋转机械的扭转振动情况,能够及时的发现旋转机械的扭振故障,并进行报警。整个监测系统易于操作,方便扩展,检测结果可靠性较高,为进一步搭建扭转振动在线监测平台提供了实践基础。
【关键词】：旋转机械 扭转振动 监测 测量方法
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH113.1;TP274
【目录】：

• 学位论文数据集3-4
• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 符号说明15-17
• 第一章 绪论17-29
• 1.1 课题来源17
• 1.2 旋转机械扭转振动监测的意义17-18
• 1.3 旋转机械扭振测量研究的历史和现状18-26
• 1.3.1 扭振测量方法18-23
• 1.3.2 扭振测量仪器的发展23-26
• 1.4 扭转振动测量目前的问题和发展趋势26
• 1.5 本文的主要研究内容26-29
• 第二章 转轴的扭转振动计算及模拟仿真29-39
• 2.1 引言29
• 2.2 待测轴的基本参数29
• 2.3 轴的扭振固有频率的理论计算29-33
• 2.3.1 无阻尼自由振动参数30-31
• 2.3.2 被测轴固有频率计算31-33
• 2.4 扭振轴的模态分析33-37
• 2.4.1 模态分析方法33-34
• 2.4.2 建立分析模型34-35
• 2.4.3 网格的划分35
• 2.4.4 对转轴扭振特性的仿真结果35-37
• 2.5 本章小结37-39
• 第三章 扭转振动的测试分析方法39-53
• 3.1 测试方案39-41
• 3.1.1 瞬时角速度波动基本原理39-40
• 3.1.2 脉冲时续信号标定方法40
• 3.1.3 弯曲振动影响的消除40-41
• 3.2 扭振测量信号的处理41-50
• 3.2.1 小波消噪42-46
• 3.2.2 相干积累46-48
• 3.2.3 频谱分析48-50
• 3.2.4 功率谱分析50
• 3.3 监测系统的结构设计50-52
• 3.4 本章小结52-53
• 第四章 扭转振动检测系统程序设计53-63
• 4.1 程序结构设计53-54
• 4.2 功能模块的设计54-61
• 4.2.1 轴输出控制模块54-55
• 4.2.2 信号采集模块55
• 4.2.3 信号显示模块55-56
• 4.2.4 数据处理模块56-58
• 4.2.5 时频分析模块58-61
• 4.3 本章小结61-63
• 第五章 扭转振动检测实验研究63-73
• 5.1 实验条件63
• 5.2 扭振实验和数据分析63-70
• 5.2.1 扭转振动固有频率的测量63-66
• 5.2.2 扭振激励测量66-68
• 5.2.3 转速波动程度对扭振幅值的影响68-70
• 5.3 扭振数据分析70-71
• 5.4 本章小结71-73
• 第六章 总结与展望73-75
• 6.1 工作总结73
• 6.2 工作展望73-75
• 参考文献75-79
• 致谢79-81
• 研究成果及发表的学术论文81-83
• 作者和导师简介83-85
• 附件85-86

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 赵冬梅;王雅萍;江涌;朱目成;;基于LabVIEW和小波分析理论数据采集与处理系统研究[J];传感器世界;2007年04期

2 丁宇康;;基于LabVIEW的测控平台的构建[J];电子测量技术;2007年11期

3 孙永军,吕福平;基于小波变换相干积累的微弱信号检测[J];电子对抗技术;2003年05期

4 黄震;刘彬;董全林;;基于激光多普勒技术扭振测量的研究[J];光学学报;2006年03期

5 刘妍,李玩幽,蔡振雄,陈历源;扭振测试精度的影响因素及调整办法[J];航海技术;2003年04期

6 胡海刚,冯志敏,蒲龙云;基于虚拟仪器的扭振检测仪设计[J];机床与液压;2003年06期

7 张仁辉,杜民;小波分析在信号去噪中的应用[J];计算机仿真;2005年08期

8 张晓玲;沈韶华;谷文港;;基于虚拟仪器的转子扭振特性测试系统研究[J];机械设计与研究;2007年05期

9 宋雪萍,张积存 ,闻邦椿;汽轮发电机组轴系扭振特性分析[J];机械制造;2005年07期

10 张勇,蒋滋康;旋转轴系弯曲振动与扭转振动耦合的分析[J];清华大学学报(自然科学版);2000年06期

  本文关键词：旋转机械扭转振动监测方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：318580