基于LabviEW的动平衡测试系统设计

　　动平衡机的出现已有100多年的历史,直到20世纪40年代,几乎所有的平衡工序都在纯机械式的平衡设备上进行,电子技术的发展促进了平衡技术的变革。到了50年代,在刚性转子平衡理论基础完善的同时,90 %以上的平衡设备都利用了电子测量技术。而在电子技术的基础上,计算机的广泛应用,使动平衡的研究更加深入。

　　虽然利用计算机辅助测量系统的动平衡机已经出现,但因其价格较贵,应用并不普及。目前不少工厂使用的动平衡机仍然是产于70年代或80年代的老式机,该设备工作效率低、精度差,且不能直观反映不平衡量的大小。本文针老式机测量系统老化,而床身仍然可用的特点,引入计算机辅助测量系统改造原有设备,以较低的成本取得了较好的测量效果。

　　1　老式动平衡机测量系统的原理和特点

　　老式动平衡机一般采用闪频法测量系统,以DS-30动平衡机为例,介绍其原理:转子的不平衡量在转子转动时引起支承架的振动,传感器将其转化为电压信号,该电压信号经过模拟解算电路输入前置放大级,经选频放大后,一部分信号经限幅电路、微分电路和整流电路触发频闪灯,闪频灯照射转子,转子被照亮的部分即是不平衡量所在,从而测量出不平衡量的相位。

　　闪频法具有测量直观、结构简单、工作稳定等优点,但其缺点也很明显。首先其转子上不平衡量的大小不能被仪表直观表示出来,只能通过试配重的方法加以平衡;其次不平衡量的相位误差大,不适应精确配重的需要。

　　2　计算机辅助测试系统

　　随着计算机技术的进步,数据采集系统(Data Acquisition System)以其在计算和处理数据方面的独特优势早已被测试领域普遍采用。计算机辅助测量系统涉及2方面的问题:数学建模和数据采集。其一,本文找到了一种将不平衡量分解到转子两端加以平衡的数学方法,只要对转子加2次试重便可以计算出分解到两端的不平衡量;其二,本文在动平衡机上设计了数据采集系统,如图1所示。

　　用速度传感器对转子进行振动测量,基准信号发生器用来测量转速信号,3个电压信号通过DAS,交由计算机处理。

　　3　双面平衡的计算方法

　　计算不平衡量的方法很多,本文采用的是平衡系数法,能够直接测出不平衡量的大小,并精确测出其相位。

　　首先测出转子在初始状态下,左、右两端面波峰平均速度vA、vB,然后把左试重TL加到左平面某一已知位置,让转子重新运转,测出左、右两端面的波峰平均速度vA′,vB′,再撤去左试重,把右试重TR加到右平面某一已知位置,让转子重新运转,测出左、右两端面的波峰平均速度vA″,vB″。这样就可以通过以下公式算得不平衡量UL, UR。