基于虚拟仪器的滑动轴承转子动平衡系统检测

　　转子-轴承系统是旋转机械的重要部件。它们都是以转子以及其回转部件为工作主体,任何的转子由于材质不均匀,制造以及安装误差,不可避免地存在一定的偏心。同时,在设备运转过程中,会产生转子的热变形、磨损以及各种杂质的黏附等现象。转子的动平衡是消除这些现象的主要手段之一[1-3]。

　　1　实验装置

　　动平衡实验主要由液压供油系统、动力系统、实验平台、信号采集系统4个系统组成。实验系统示意图如图1所示,可实现转子系统转速的测量,轴心轨迹、温度、频谱图、振幅图、相位等动力学特征信号的采集。实验台如图2所示,主要包括电动机、转子系统、传感器、轴承、配重盘等装置。

　　它是进行动平衡的基本条件。

　　2　动平衡原理

　　由于传动系统的干扰以及加工制造误差的存在,转子系统的动不平衡在所难免,为了得到比较理想的数据结果,就必须在进行滑动轴承稳定性实验之前进行动平衡。本文作者采用影响系数法[4]。

　　进行动平衡转子的基本参数确定:

　　(1)测量点数n。如图3所示,分别在2#、3#位水平和竖直方向设4个测量点,用来采集振幅和相位信号。

　　(2)转子上加平衡块的平面数m。同时在加重盘的两个面做双面动平衡,即m=2。

　　假设各测点在各转速时的原始振动为A10、A20、A30、A40。aij表示在j平面加重,在测点i处得到的影响系数,它描述转子j处的单位不平衡质量造成i处振动的变化量。每个平面施加的平衡质量分别为p1、p2、p3、p4。

　　由影响系数法,则:

　　以上每个方程表示的物理意义是,所有加载的平衡质量对测点i的作用应该与该点的原始振动Ai0相反,最终使该点合成的振动为0。

　　式(1)的矩阵形式为:

　　其中：

　　当测点数n =4大于加重平面数m =2,可采用最小二乘法求解得到近似解。

　　式(3)可表示为:

　　利用误差理论中的最小二乘法,确定一组能使各测点残余振动平方和为最小的质量组P,即

　　式(5)应满足

　　通过联立以上各式对pj求偏导,可得

　　由式(1)可知,要求出不平衡质量,需要测出转子系统在平衡位置时的原始振幅A,并计算出影响系数aij。其中试加重质量P、振幅A以及影响系数aij都是矢量。

　　影响系数法平衡的过程就是通过试加重求得各个影响系数的过程。如果知道方程中的所有影响系数,则每个平衡平面上所加的平衡质量可根据上述算法得到。