虚拟动平衡测试系统的研究与开发

    0　引言

    随着现代工业和科学技术的发展以及自动化程度的进一步提高,旋转机械正朝着大型化、高速化、连续化、集中化、自动化方向发展,这些机械难免会出现一些故障 现象。这主要是转子不平衡所引起的,转子失衡是旋转机械的主要激振源[1]。为了消除或减少机械振动,对转子进行平衡测试,消除或减少不平衡惯性力是非常 重要的一个环节。同时,在虚拟技术的冲击下,测量仪器和测试技术发生了巨大变革,测量仪器已经从模拟化、数字化发展到智能化、虚拟化,测试技术也随着测量 仪器的发展而日新月异。现代测试技术、计算机技术、电子技术、虚拟仪器技术等和动平衡技术相结合,研制以计算机为核心的虚拟动平衡测试系统,已成为今后发 展的方向。

    1　不平衡量的计算及影响系数法

    本测量仪适用的对象为硬支承式动平衡机,其转子转速高于转子—支承系统的固有频率,通过测量支承点机械振动的位移来计算不平衡量的大小。据校正平面分离原 理,被测转子的不平衡量可归化到两个校正平面上(校正平面I,校正平面II),它们分别为U1和U2,不平衡量在1、2两个支承处所引起的振动分别为 X1,X2,见图1。

    根据叠加原理,不平衡量U1、U1引起的振动位移X1,X1为:

    其中α11,α21,α12,α22是一组与转子质量、惯性矩、校正平面位置、支承位置等参数,称为影响系数,有实验测定。

    力学解算方法有两种:影响系数法和A-B-C法。影响系数法被广泛应用于扰性转子的平衡和软支承动平衡机的平面分离解算上。本文中将其应用于硬支承动平衡机,也取得了令人满意的效果。

   根据此系数求得不平衡量U1、U2。

   由(2)可知,对于同一转子影响系数α11,α21,α12,α22固定不变,通过加试重的方法测定影响系数[2]。

     2　虚拟动平衡测试系统的构成

    整个动平衡测试系统是由硬支承动平衡机、传感器、硬件信号预处理、数据采集卡、计算机等五大部分组成。系统构成框图如图2。

    振动信号经放大、硬件滤波、A/D转换后送入计算机,利用虚拟动平衡测试仪进行数据采集、数据处理、平衡解算等,最后得到转子的不平衡量。

     3　虚拟动平衡测试仪软件开发与编制

    Visual C++是微软公司推出的可视化C++编译环境。利用VC++6.0可以方便地实现程序界面的可视化,同时也易于实现程序的模块化。所谓虚拟仪器,其功能都 要通过软件来实现,由软件可以定义各种仪器,也就是说“软件即仪器”[3]。动平衡测试仪的开发正是基于这种思想和技术开发而成。