基于Labview平臺(tái)的動(dòng)平衡虛擬測(cè)試技術(shù)

1、基于Labview平臺(tái)的動(dòng)平衡虛擬測(cè)試技術(shù)0 前言旋轉(zhuǎn)機(jī)械一直是機(jī)械中最主要的一種類(lèi)型。如許多現(xiàn)代發(fā)電機(jī)組，航空發(fā)動(dòng)機(jī)，離心壓縮機(jī)，鍋爐風(fēng)機(jī)等都是重要的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。他們都是以轉(zhuǎn)子以及其回轉(zhuǎn)部件為工作主體，是企業(yè)最核心的部分，因此它的安全性和可靠性至關(guān)重要。由于設(shè)計(jì)不當(dāng)、結(jié)構(gòu)不合理、材質(zhì)不均勻和制造裝配誤差以及在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中轉(zhuǎn)子的熱變形、磨損以及各種雜質(zhì)的粘附等現(xiàn)象等各種原因，造成轉(zhuǎn)子不能在理想的平衡狀態(tài)下工作。轉(zhuǎn)子不平衡是回轉(zhuǎn)機(jī)械、特別是高速回轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)的主要激振力，同時(shí)也是誘發(fā)、加劇其他故障的重要原因，所以進(jìn)行轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡是十分必要的。早期的測(cè)試系統(tǒng)是用機(jī)械式振幅指示計(jì)和相位計(jì)來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)子的不平

2、衡量幅值和相位的。這種方法操作復(fù)雜，精度比較低而且受轉(zhuǎn)子本身狀態(tài)的限制。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，這種測(cè)量方式逐漸被電子測(cè)量方法也就是帶通濾波器加閃光燈所取代并獲得了廣泛的應(yīng)用。計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，用微機(jī)進(jìn)行數(shù)字化靜態(tài)測(cè)試分析得到了快速的發(fā)展。傳統(tǒng)測(cè)量系統(tǒng)普遍應(yīng)用文本式編程語(yǔ)言如VB、VC + +等結(jié)合硬件系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)， 但是這種方式要求開(kāi)發(fā)人員具有良好的編程基礎(chǔ)以及一定的硬件知識(shí)，而基于圖形編程語(yǔ)言如VEE、Labview等克服了文本編程語(yǔ)言的缺點(diǎn)，能更加直觀方便地開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。本文基于Labview通用軟件平臺(tái)構(gòu)建動(dòng)平衡測(cè)試分析平臺(tái)，在已經(jīng)測(cè)得信號(hào)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的處理、分析及動(dòng)平衡的實(shí)現(xiàn)。1

3、 動(dòng)平衡技術(shù)概述1一般情況下，我們可以將轉(zhuǎn)子分為剛性轉(zhuǎn)子和柔性轉(zhuǎn)子，判定標(biāo)準(zhǔn)是轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速是否超過(guò)其第一臨界轉(zhuǎn)速。若轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速低于它的第一階臨界轉(zhuǎn)速，此時(shí)，轉(zhuǎn)子由于不平衡引起的撓曲非常微小，對(duì)于整個(gè)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生顯著的影響，因此該轉(zhuǎn)子可以被稱(chēng)為剛性轉(zhuǎn)子。反之，則稱(chēng)為柔性轉(zhuǎn)子。本文探討的是剛性轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡測(cè)試系統(tǒng)。剛性轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了非常成熟的階段，它有試加質(zhì)量周移法、亮點(diǎn)發(fā)、三點(diǎn)法和幅值相位法、影響系數(shù)法等。在這些方法中，影響系數(shù)法是應(yīng)用最為廣泛的一種，因?yàn)樗褂煤?jiǎn)單，平衡效率高，其基本思想是：轉(zhuǎn)子與軸承組成的振動(dòng)系統(tǒng)式一個(gè)線性系統(tǒng)，因此軸承處的振動(dòng)響應(yīng)是各個(gè)平衡面的不平衡

4、量肚子引起的振動(dòng)響應(yīng)的線性疊加。個(gè)平衡面上單位不平衡量在各軸承處引起的振動(dòng)響應(yīng)被稱(chēng)為影響系數(shù)?，F(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡的步驟為：在轉(zhuǎn)子的平衡嗎上試加平衡量，測(cè)量加載前后的軸承處的振動(dòng)影響，由此缺點(diǎn)個(gè)影響系數(shù)，從而求得應(yīng)加減的平衡校正量。下面我們將結(jié)合影響系數(shù)法簡(jiǎn)要的說(shuō)明剛性轉(zhuǎn)子單、雙面平衡的原理。設(shè)兩個(gè)軸承座的原始振幅 、 ，在A側(cè)試加重量Pa后測(cè)得兩軸承的振動(dòng)為 、 ，在B側(cè)試加重量Pb后測(cè)得兩軸承座的振動(dòng)為 、 ，則：A側(cè)加重對(duì)A側(cè)的影響系數(shù)： （1）A側(cè)加重對(duì)B側(cè)的影響系數(shù)： （2）B側(cè)加重對(duì)A側(cè)的影響系數(shù)： （3）B側(cè)加重對(duì)B側(cè)的影響系數(shù)： （4）設(shè)轉(zhuǎn)子所需加的平衡重量A側(cè)為Qa，B側(cè)為Qb，根據(jù)平

5、衡條件可以列出： 解方程得出應(yīng)加平衡塊的分量和方位： （5） （6）上述為雙面動(dòng)平衡的原理，單面動(dòng)平衡與雙面動(dòng)平衡的區(qū)別僅在于只在一側(cè)加重，然后另一不平衡量為零即可。2.虛擬系統(tǒng)軟件平臺(tái)2.1虛擬系統(tǒng)軟件平臺(tái)結(jié)構(gòu)虛擬系統(tǒng)軟件平臺(tái)分為：信號(hào)數(shù)據(jù)讀取模塊，信號(hào)數(shù)據(jù)分析模塊，動(dòng)平衡計(jì)算模塊。虛擬處理平臺(tái)信號(hào)讀取信號(hào)處理動(dòng)平衡計(jì)算2.2信號(hào)讀取模塊的設(shè)計(jì)Labview提供了豐富的文件類(lèi)型用于滿足用戶(hù)對(duì)存儲(chǔ)格式的需求，常用的如：文本文件、電子表格文件、二進(jìn)制文件、波形文件、數(shù)據(jù)記錄文件，配置文件、XML文件及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)文件及TDMS文件。軟件提供了對(duì)各種格式的文件進(jìn)行讀寫(xiě)操縱的函數(shù)，用來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與讀

6、取。我們所獲得的文件為ASCII格式的文本文件，其格式為：ASCII文件格式：第一行：日期時(shí)間。例如：2001-02-14 04:30:42第二行：分析帶寬、幅值范圍、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。例如：Fmax(Hz):999.68AmpRange(V):-5.0000, 5.0000 DataLen:1024第三行：A/D轉(zhuǎn)換位數(shù)、通道數(shù)、平均次數(shù)、信號(hào)類(lèi)型、結(jié)果類(lèi)型。例如：ADSize:4096 NumCh:1 AvgN:1SigType:0SaveSig:0第四行：各通道靈敏度，相鄰?fù)ǖ乐g以?xún)蓚€(gè)空格隔開(kāi)。例如：1/V: 13.16100.10.316第五行以后：整型采集數(shù)據(jù)。每個(gè)通道對(duì)應(yīng)一列數(shù)據(jù)，相鄰數(shù)

7、據(jù)列以制表符分開(kāi)。 假如有四個(gè)通道采集，則有四列，以Data1表示第一通道的數(shù)據(jù)， Data2表示第二通道的數(shù)據(jù)，則數(shù)據(jù)的存放形式為：Data1Data2Data3Data4Data1Data2Data3Data4如圖1所示為設(shè)計(jì)的信號(hào)讀取模塊：圖1 信號(hào)讀取模塊2.3信號(hào)處理模塊這里主要是從信號(hào)中提取振幅和相位。本文采用的方法為相關(guān)處理方法，對(duì)于單、雙校正面動(dòng)平衡的振動(dòng)幅值和相位的提取原理是一致的。利用相關(guān)理論能準(zhǔn)確提取振動(dòng)信號(hào)中基頻的振幅和相位。振幅程序如圖2所示：圖2 振幅實(shí)現(xiàn)程序框圖其中為互相關(guān)處理模塊，系統(tǒng)中將其作制作為子VI。2.3動(dòng)平衡計(jì)算模塊動(dòng)平衡計(jì)算模塊分為單面實(shí)現(xiàn)模塊和雙面實(shí)現(xiàn)模塊。單、雙平面動(dòng)平衡測(cè)試系統(tǒng)采用影響系數(shù)法實(shí)現(xiàn)不平衡量大小和相位的測(cè)量。如圖3、圖4為單雙面實(shí)現(xiàn)界面設(shè)計(jì)。這兩種均作為子VI被主程序調(diào)用。圖3 單雙面實(shí)現(xiàn)界面設(shè)計(jì)圖4 雙面實(shí)現(xiàn)界面設(shè)計(jì)3.進(jìn)展及存在問(wèn)題目前系統(tǒng)各子模塊已經(jīng)完成，正在進(jìn)行程序的調(diào)試，主界面的設(shè)計(jì)，各模塊的連接整合工作。存在的問(wèn)題在于雖然各模塊并沒(méi)有問(wèn)題，但是各個(gè)單個(gè)模塊的銜接中出現(xiàn)了需要注意的問(wèn)題，如數(shù)據(jù)是否匹配（字符串與數(shù)值、數(shù)值等），在學(xué)習(xí)labview時(shí)，需要特別注意。參考文獻(xiàn)：1. 陳進(jìn).