机械毕业设计开题报告-轴心轨迹检测仪结构设计

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1、本科毕业设计开题报告题目：轴心轨迹检测仪结构设计院（系）：机械工程学院班级：机械06—12姓名：学号：指导教师：教师职称：副教授黑龙江科技学院本科毕业设计开题报告题目轴心轨迹检测仪结构设计来源工程实际1、研究目的和意义随着现代化机械设备的不断大型化、复杂化，它们的工况检测和故障诊断技术变得越来越重要，并且得到迅猛发展，成为现代科技的热点之一。轴心轨迹作为旋转机械的一个重要状态特征参量，形象直观地反应了转子的实际运动状况。在机械故障诊断技术中，由于轴心轨迹包含了丰富的故障信息，是一种诊断故障的有力工具。通过对轴心轨迹的观察，可以判断出一些常见的故障。例如不对中、油膜涡动和油膜震荡，其轴心轨迹

2、反应就非常明显。如果同时从轴心轨迹的形状、稳定性和旋转方向等几方面进行综合分析，可以得到比较全面的机组运行状态信息。因此对轴心轨迹进行测试和分析具有重要的意义[1]。轴心轨迹直观地反映了转子瞬时运动状态，其形状和动态特性包含了丰富的故障征兆信息，它可以直观、形象地表达出设备的运行状况，因而在诊断系统中得到广泛的应用[2]。2、国内外发展情况(文献综述)目前国内外已经建立了许多基于润滑理论之上的轴心轨迹计算方法，其中代表性的有三种方法：汉氏（Hahn）法、荷氏（Holland）法和迁移（Mbility）法[1]。汉氏（Hahn）法是德国Karlsruhe大学H.W.Hahn教授提出的，基本思

3、路是将动载荷雷诺方程分成旋转和挤压两部分，采用了统一的边界条件，分别求出油膜承载力，并矢量合成，再建立总承载力和外载静力平衡的方程求出轴心运动轨迹，该方法从数学上是严格的，但是计算量很大。荷氏（Holland）法是德国Clausthal工业大学J.Holland提出的，该方法为克服动载荷雷诺方程在数学上求通解的困难，将旋转运动和挤压运动分开，按各自的边界条件独立求解再将旋转油膜力和挤压油膜力迭加而与外载平衡，从而导出轴心运动微分方程，求得轴心轨迹。迁移（Mbility）法是美国学者Booker提出的，其基本的思路是应用无限窄轴承理论求出油膜压力的解析式，根据油膜承载力和外载平衡求出轴心运动

4、方程，但是该方程形式非常复杂难以直接积分求解。以上方法在轴承的变形、动力学条件、油膜演变、边界条件及热平衡等方面对轴心轨迹的影响作了深入的研究，但实际上要准确计算轴心轨迹仍非常困难。在实际工作中经常利用在同一平面上相互垂直地安装电涡流传感器对转轴振动进行测量，经过处理可以得到转子的轴心轨迹。轴心轨迹测试原理：传感器的前置放大器输出信号经过滤波后将交流分量输入示波器的X轴和Y轴或是监测计算机[5][1]，便可以得到轴心轨迹。在实机测试方面，国内外一般不做一个单独的轴心轨迹分析仪，而是将其作为旋转机械状态监测与故障诊断系统的一个模块[5][6]。如美国BentlyNevadaCorporati

5、on(本特利)、Westinghouse公司PDS系统、IRD与ENTEK联合开发的5911系统、以及日本三菱的MHM系统等。国内的科研单位、高校也研制开发了一些系统。如北京英华达公司的EN8000系统[1]、北京东方振动和噪声技术研究所的施轻机械测量分析系统、北京时代龙城科技有限责任公司的LC600多功能转子试验台、西北工业大学的MD3905系统、西安交通大学的RMDS系统及南京中大趋势测控设备有限公司的多功能转子振动试验系统等。在试验系统中很重要的是轴心轨迹的提取。目前提出的轴心轨迹识别方法有图像处理方法基于小波变换的识别[7]、基于模糊小波神经网络的轴心轨迹识别方法[8]、采用多通道

6、数字滤波器[9]、基于LabVIEW的轴心轨迹测量[10]、基于不变距特征和新型关联度的轴心轨迹形状自动识别[11]、基于数学形态学的轴心轨迹自动识别法[12]、谐波窗法[13]等方法。3、研究/设计的目标：设计轴心轨迹试验台由机械机构和检测控制电路组成。使用传感器监测轴的运行采集到的信息经过单片机处理将轴心轨迹直接在显示器上呈现出来，可以判断轴的圆度和圆柱度，检测该轴是否合格。4、设计方案（研究/设计方法、理论分析、计算、实验方法和步骤等）：设计方法：根据所掌握的资料和设计要求，选取合适的传感器、滤波装置、信号处理装置（信号的去噪、放大）、数据采集卡、A/D转换装置、单片机及控制系统、。

7、将所有器件安装在试验平台上构成一个系统，根据需要设计相应的机械安装结构,各个接口的安装设计。（图1.）机械结构：根据要求选择合适的直流电动机、联轴器、滚动轴承、三爪卡盘和顶尖、并安装在底座上。通过三爪卡盘和顶尖可以将不同的轴安装在试验台上，顶尖可以在安装在底座的导轨上移动使不同长度的轴可以得到测量。在三爪卡盘处安装速度传感器来检测其转速，在支架上装有电涡流传感器是支架来检测轴的运转。(图2.)图1.检测框图直流电动机控制