基于labview现场动平衡测试系统开发

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1、基于LabVIEW现场动平衡测试系统开发　　摘要：为了适应转子现场动平衡的需要，提高测试精度，开发了基于虚拟仪器技术的现场动平衡测试系统，它利用相关法准确提取出振动信号的幅值和相位，采用基于影响系数法的单面动平衡和双面动平衡的方法进行动平衡实验。通过在多功能转子试验台上做了多次转子动平衡试验，实验结果表明：转子在加适当的试重后不平衡振动得到了有效的抑制，振动幅度明显减小。这对于减小机器噪声和轴承磨损，提高机器的性能和寿命有着重要意义，同时也有助于提高机器的工作效率和保障机械加工操作者的安全。关键词：现场动平衡测试系

2、统；虚拟仪器技术；相关法；影响系数法中图分类号：TN964?34文献标识码：A文章编号：1004?373X（2014）06?0110?040引言旋转机械在日常的机械中非常的常见，随着人们要求和技术的不断提升，人们对旋转的速度也有了较高要求，但是，由于高速运转所产生的机械故障也越来越多，这引起了人们的密切注意，这其中由于转子转动不平衡引起的机械故障占到所有故障总数的70%以上[1]。9虚拟仪器技术是一种程序开发环境，它可以充分发挥计算机的能力，创造出功能更强的仪器，用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。自问世以来

3、，虚拟仪器大大的降低人工操作带来的不确定性，在全自动化的测试和分析中提高了实验的准确性[2]。该系统将虚拟仪器技术、数字信号处理技术与现场动平衡技术结合起来，实现测试、分析、现场动平衡一体化。主要采用影响系数法，构建了该动平衡测试系统。1现场动平衡方法1.1动平衡原理转子的质量分布不均是造成不平衡的主要原因。转子的质心不在回转轴线上，在转动时其偏心质量就会产生离心惯性力，该离心惯性力会在运动副中产生附加动压力。当前在平衡转动中平衡不平衡转子的最主要方法是在转子上增加或除去一部分质量，使转子的质心与回转轴心重合，尽量

4、避免在转动过程中产生离心惯性力。现场动平衡的分析过程分为：（1）首先测量出不加试重之前的不平衡振动量，并分析出该振动量的幅值以及相位；（2）加载能够使转子产生明显振动的试重，得到不平衡和振动之间的关系；（3）测量此时该转子转动的不平衡振动量的参数；（4）9对比分析加载试重前后转子的振动量，通过分析和计算来确定消除该不平衡量所需的校正质量以及校正的角度；（5）在转子上加载计算所得出的校正量，并测得此时转子的不平衡量的大小，重复操作直到测量结果符合要求则本次实验结束[3]。1.2影响系数法基于影响系数法的单面动平衡：设

5、在某一校正平面上未加试重时测得的的原始振动为[A0]（是矢量，包括幅值和相位），且在该校正平面上某一测点上测得的振动响应为[B0]；然后在该校正平面上加一试重[Q0]（也是矢量，包括幅值和相位），并测得其不平衡量为[At]，在同一转速下且在同一测点测得的振动响应为[B1]，则由试重[Q0]引起的振动响应为[Bt=B1-B0]，于是计算得到影响系数为[α=BtAt]，然后列出方程解出校正幅值和相位。基于影响系数法的双面动平衡：（1）在实验仪器上选定两个测点分别为A和B。用合适的振动测量仪测得这两点的平衡前的振动值分别

6、为[A0，B0]（是矢量，它包括幅值A0，B0和相位角[γA0，γB0]）。（2）根据转子结构选取适当的两个校正平面分别为Ⅰ，Ⅱ，加重半径分别为r1，r2。先在平面I上加试重[Q1]（也是矢量，其质量为[Q1]，相位角为[γB0]）。并在同一平衡转速下测得A，B两点的振动值分别为[A1，B1]。9影响系数分别为：（3）取走[Q1]，并在平面Ⅱ上加试重[Q2]。用同样的方法测得A，B点的振动值分别为[A2，B2]。影响系数分别为：（4）列方程，校正平面Ⅰ，Ⅱ上所需的校正质量[P1，P2]可由下式求得：用解析法或几何法

7、解此矢量方程组得到平衡量[P1，P2]。得到校正质量后，在转子上加上计算出的校正质量，重新启动转子并测量振动量；如果振动量已达到了所需要求，则平衡结束；否则可再进行一次修正平衡。1.3基于相关法的振动幅值和相位的计算运用相关法可准确地提取出振动信号中基频的幅值以及相位。在x（t），y（t）都为实能量信号的前提下互相关函数可定义为：互相关函数可以描述出两个信号所存在的相似度，能够有效地在有多个频率成分的信号中分离出有用信号。在测试时，提取到的振动信号有多个频率成分，主要包括：转速基频，倍频，亚倍频，随机振动成分，见式

8、（3）：式中：a0为直流分量；ωi为各信号的频率；[αi]为各频率信号的相位值；s（t）为干扰信号参数；设频率为ω、相位为0时的标准正弦信号和余弦信号分别为：分别与式（3）所示的输入信号进行互相关9于是可以得到振动基频信号的幅值及相位，分别为：2基于LabVIEW的动平衡测试系统设计2.1测试系统的总体设计框架本系统的研究对象是多功能转子试验台，本文选用北京