1. 研究目的与意义
运行中的转子出现不平衡是必然的；特别是高速回转的机械振搜索动，转子不平衡是主要激振力；如风机、水泵电机、汽轮发电机组等，其振动主要原因是转子不平衡，因此解决转子不平衡是消除现场运行振动的一项重要措施。过去人们习惯于转子离机平衡，即在专门的动平衡机上进行平衡。这样做需要揭盖、拆卸、运输转子等工序。检修时间长，工序复杂，费用高，对大型转子尤其困难。因此，人们普遍推崇现场动平衡技术。现场动平衡带来的效益缩短检修时间，降低修理费用，减少停机损失；检验平衡效果和精度直观准确，且平衡成本低；现场动平衡不仅能在额定工作转速范围内平衡，而且还可以再带负荷等多种工况下平衡。不平衡是各种旋转机械中最普遍存在的故障。引起转子不平衡的原因是多方面的，如转子的结构设计不合理、机械加工质量偏差、装配误差、材质不均匀、动平衡精度差；运行中联轴器相对位置的改变；转子部件缺损，如：运行中由于腐蚀、磨损、介质不均匀结垢；转子受疲劳应力作用造成转子的零部件（如：叶轮、叶片等）局部损坏、脱落，产生碎块飞出等旋转部件因形状不对称或质量分布不对称，运行时将产生振动和噪声，并影响设备寿命。对这些部件进行动平衡测试，画出振动波形，进行频谱分析，从振动波形的谐波幅度和相位信息，作为修正的依据。测试过程为：当旋转时，轴两端的传感器获取振动噪声信号，在显示屏上显示曲线，经频谱分析获得谐波幅度和相位信息。重新调整转子的质量分布，以使得转子的轴线与其中心主惯性轴线相重合，在转子旋转时，利用仪器测试其转动时的不平衡量存在的位置以及大小然后根据所得数据再相对位置增加或减少重量来实现平衡。
2. 课题关键问题和重难点
本课题主要研究的问题是旋转部件动平衡测试设备硬件设计。概括来说主要包括以下几个方面：传感器的选择，测试方式，数据采集，数据处理。在此我选用光电传感器和位移传感器，光电传感器可以测出转子的不平衡相位，而两个位移传感器可以确定转子不平衡量的振动初相位以及振幅大小，从而确定转子的不平衡量的大小;再通过数据采集电路采集传感器上的信息，并通过计算机进行处理；最后得出旋转部件是否达到动平衡标准的结论。
课题关键问题：
1. C8051F060 SoC 片上系统芯片的熟悉与使用
3. 国内外研究现状（文献综述）
刚性转子动平衡测试原理
转子可视为由无限多个连续的薄盘组成,转子的不平衡是由每个薄盘相对旋转轴线存在偏心所造成的。对于刚性转子,按照静力学定律,每个薄盘上的不平衡离心力可以分解到两个任意选定的平面上,并用两个等效力代替所有薄盘上的离心力。即刚性转子的任意不平衡状态,均可由选定的两个校正平面上的等效不平衡量来代替[1]。按校正平面数量的不同,刚性转子动平衡分单面平衡和双面平衡,有时由于转子结构形式的限制或由于平衡工艺的特殊要求也采用多面平衡。单面
平衡严格来讲仍属于静平衡范畴,双面平衡一般是在动平衡机上或在转子使用现场进行平衡,应用也最普遍。动平衡测量时要求转子必须能在支承系统上被驱动而旋转,支承系统必须有必要的自由度,以保证支承系统在转子不平衡离心力的作用下产生与转子不平衡量成正比的有规律振动。这样,转子支承系统就组成了一定形式的质量弹簧系统,进而通过测量支承的振动而获得转子的校正平面上不平衡量大小和相位。这就是动平衡测量的基本原理。相应的动平衡机按转子支承系统力学特性的不同有软支承和硬支承平衡机之分,软支承平衡机系指平衡转速远高于转子支承系统固有频率的平衡机,而硬支承平衡机系指平衡转速低于转子支承系统固有频率的平衡机。
4. 研究方案
为了达到风机转子的高精确度动平衡效果，首先对转子实现转速测量，振动特征量提取，通过动平衡数据采集箱进行采集，通过TCP／IP上传给上位机，实现下位机与上位机的数据通讯，以及上位机的数据处理等功能。下图为系统设计的总体结构框图。从图中可以看出，本设计采用灵活的采集箱与上位机分离的结构，方便系统今后升级维护
转子通过振动传感器获得X，Y两路振动信号以及基准参考传感器获得基准信号，基准信号主要对振动信号起鉴相的作用，作为振动信号的相位标准。数据采集箱采用信号调理板和主控板分离的结构。信号调理将传感器输出基准信号和振动信号，经过放大、滤波、缓冲等，变成同一规格的电压信号，以完成后续采样。主控板包括A／D采样，CPLD控制和核心板。A／D采样部分对前端调理信号输出的电压信号进行采样。A／D采样芯片选用ADI公司的AD7671， AD7671是单通道、16-bit、高速、低功耗、逐次逼近型模数转换器，采用5V单电源供电，采样速率高达1MSPS。CPLD控制A／D采样，将数据传送给核心板。核心板主要对通过TCP／IP接口将数据传给上位机，也可进行一写数据预处理。
5. 工作计划
第1 周：了解课题，查阅参考资料，答疑。
第2，3 周：考虑方案，选定主要的核心元器件，开始进行电路设计。
第4，5 周：完成电路设计草稿，修改，定稿。
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