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《四川大学》 2004年
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气悬浮立式转子动平衡技术研究

陶继忠  
【摘要】:中国工程物理研究院在进行某空间装置质量特性综合测量设备的研制中,对该空间装置在低转速下的立式动平衡测量精度提出了很高要求。由于安全的原因,测量时空间装置的转速不能太高,而低转速下高精度的立式转子动平衡技术仍是一个有待深入研究的难题。因此,本论文在中国工程物理研究院科学技术基金的资助下,专题探索低转速下新的立式动平衡测量原理、测控装置的研制技术与方法。 通过分析各种动平衡测量原理和方法、关键技术与研究趋势,针对低转速下测量信号强度变弱的问题,本文提出一种新型的立式动平衡测量原理——气悬浮立式转子动平衡测量原理,并研制开发出相应的测控装置,重点对动不平衡量分离算法模型、动平衡测量装置的设计方法、系统结构、转子悬浮稳定性控制和测控数据处理等关键技术进行深入研究。本文在原理和工程应用中的主要研究成果和特色如下: (1)根据立式动平衡测量要求和气体静压支承特点,提出了气悬浮立式转子动平衡测量方法。其技术原理是转子被气体静压球面轴承稳定悬浮并由均匀水平分布的气流驱动而匀速转动,转子的动不平衡量将导致转子偏离水平位置,通过测量转子的偏移量即可计算转子的动不平衡量。 (2)提出一种气悬浮动平衡测量时在两个校正面上的不平衡分量与转子静、偶不平衡量之间关系的双面分离算法,建立了静、偶不平衡量与转子倾斜偏移量之间的线性关系方程。通过理论计算与实验分析得出线性参数后,即可根据转子偏移量直接计算出转子的静、偶不平衡量,无需进行校验转子标定。转子静、偶不平衡量在静止和转动时分别测量与校正,实现了静、偶不平衡量的直接分离,避免了两者之间的干扰。 (3)根据气悬浮动平衡测量的基本原理和工程需求,研究了用于动平衡测量的支承、驱动、气压分布测量、精密恒压供气、传感器标定等实验装置和机构的相应设计技术。重点设计了结构独特的双环缝球面节流器,并采用有限元分析技术对球面节流器在不同压力差时的变形情况进行了数值模拟。采用气涡流驱动方式,使转子转速更加恒定。设计的二自由度球面测头能测量球面节流器内部任意点的压力,进而得到 摘要 气体静压球面轴承间隙内的压力分布。 (4)气体静压球面轴承是整个实验装置的核心,其设计过程是一个多参数、多 约束的复杂优化问题。本文将遗传算法用于球面半径、支承角度、供气压力等主要结 构参数的优化,在此基础上进行了气体静压球面轴承的详细设计。实验结果验证了其 优化设计方法正确,效果好。 (5)分析了供气压力波动幅值与频率对转子空间姿态的影响。讨论了转子自激 振动成因,根据劳斯一霍尔维茨稳定性判据,提出了防止悬浮转子自激振动的解决方 法以指导球面节流器的结构设计。建立了以计算机为调节器的自适应P田控制系统, 实现了气体压力的直接数字闭环控制。 (6)针对低转速下弱信号降噪问题,采用剔除脉冲干扰和二次磨光法进行数据 预处理,并将遗传算法应用于信号处理,进行了有限冲激响应数字滤波和多频率信号 的信号参数识别的应用研究。为提高传感器的精度,采用多传感器数据融合技术标定 位移传感器,建立了传感器指标与影响因素间的联系。 (7)在以上原理和实验装置研究的基础上,采用统一建模语言和虚拟仪器开发 工具,建立了气悬浮动平衡测量和气压分布测量软件系统。采取了噪声屏蔽、软件检 错等必要的抗干扰措施,提高了测试系统的精度。所研制的实验装置和软件系统除了 能够完成动平衡实验,还可以进行转子悬浮稳定性、测量装置工程应用等实验。通过 多次实验结果的分析,表明所建立的测控系统,具有适应性强、使用灵活方便、复用 性好的特点。 关键词:空间装里的质量特性动平衡技术气悬浮立式转子气体静压球面轴承 动平衡测量装盖双面分离算法自适应pID控制多传感器数据融合技术
【学位授予单位】:四川大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TH113.1

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 崔大朋;一种球形气浮气动陀螺仪的研制及其相关技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
2 熊瑞平;面向网络化制造的智能监控技术研究[D];四川大学;2006年
3 秦鹏;基于全柔性串接式振动系统的高精度动不平衡测量研究[D];上海交通大学;2007年
4 赵钧;飞行器动平衡测试技术的实验研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 王玉龙;软支承转子动平衡有限元建模、仿真与实验研究[D];南京航空航天大学;2011年
2 王玉喜;无油润滑工业平缝机机构的设计与分析[D];哈尔滨工业大学;2007年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 郑建彬 ,田春仿;基于离散小波变换的动平衡机不平衡量提取算法研究[J];测控技术;2002年08期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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9 陈文元;李雪梅;迟晓梅;;小波分析与神经网络在结构多处损伤监测中的应用[J];四川建筑科学研究;2006年03期
10 陈辉;袁海庆;李盛;刘文龙;高翔;;温度作用对钢筒仓结构影响的有限元分析[J];四川建筑科学研究;2006年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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3 丁婷;崔红涛;;遗传算法在智能天线扇区波束赋形及阵元失效补偿中的应用[A];经济策论(上)[C];2011年
4 李辉;孙利平;雷龙;;板簧支架动态外载的计算和疲劳分析[A];第八届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集(下)[C];2011年
5 程远林;李茂军;;基于小生境遗传算法的配电网电容器优化配置[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 姜明辉;袁绪川;;基于GA优化的个人信用评估SVM模型[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
7 张志华;王莉;刘洪;;最大化网络广告收入的投放决策[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
8 赵瑞艳;李树荣;张晓东;苗荣;;基于混合遗传算法的热传导系统最优控制问题求解[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
9 胡玉兰;范晓静;;基于D-S证据理论改进方法的目标识别[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
10 王清;宋年年;王佳庆;姚菁;;优化自抗扰控制器在主汽温控制系统中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李佳;载人潜器阻力性能的数值和试验预报及外形优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 张亚娟;适应性企业战略协同机制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 王婷;EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 谭枫;介入式文化算法及其应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 陆满君;通信辐射源个体识别与参数估计[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 孟凡彬;基于随机集理论的多目标跟踪技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 张琛;光纤陀螺光路偏振特性及温度性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 谭海涛;受水下爆炸载荷作用的船体结构可靠性研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
9 李晚龙;六自由度Stewart平台分散智能控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 董慧群;代建制项目风险预警管理研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 沈昊;基于DSP图像处理的鸡蛋新鲜度实时无损检测研究[D];华中农业大学;2010年
2 展慧;基于多源信息融合技术的板栗分级检测方法研究[D];华中农业大学;2010年
3 何慧娟;基于多传感器的移动机器人障碍物检测与定位研究[D];安徽工程大学;2010年
4 崔树新;可重构动态集成测量方法研究[D];河南理工大学;2010年
5 万成;动态环境下的元胞遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
6 张学武;基于磁控技术的TIG焊残余应力的研究[D];南昌航空大学;2010年
7 李坤;参数参与进化的自适应遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
8 谌业滨;无线传感器网络自身健康状态融合机制研究[D];南昌航空大学;2010年
9 刘帅;大型渠道混凝土振动密实成型数值模拟研究[D];山东科技大学;2010年
10 吴香庭;基于遗传算法的K-means聚类方法的研究[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孟俊焕;服装机械的现状与发展趋向[J];北京纺织;2005年05期
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3 张瑞乾,张锡圣;径向气体/液体轴承动力特性系数的统一求法[J];北京航空航天大学学报;1994年04期
4 周颖,郑德玲,位耀光,付冬梅;一种基于生物免疫原理的识别算法[J];北京科技大学学报;2004年04期
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9 胡庆翰;蔡萍;秦鹏;李英霞;;一种新型高精度动平衡测量系统[J];传感技术学报;2007年07期
10 董劲峰,和德安;液浮速率陀螺仪的研究和改进[J];传感器技术;2003年07期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 舒斌;中小型制造企业信息化协同产品开发原理与实施方法[D];四川大学;2002年
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3 周丹晨;面向网络化制造的资源共享服务平台构建原理与实施技术研究[D];四川大学;2004年
4 李顶根;新型立式动平衡机的研制与工件动不平衡量的测量[D];华中科技大学;2004年
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7 刘健;多工位全自动动平衡机设计方法及关键技术研究[D];浙江大学;2005年
8 黄海;微型轴承—转子系统动力特性的研究[D];上海交通大学;2007年
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10 何保华;水轮发电机组转子动平衡数值仿真[D];华中科技大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郑宗勇;复杂联接结构非线性有限元精确建模和模型确认方法研究[D];南京航空航天大学;2010年
2 蔡永飞;被动式电磁阻尼器对磁悬浮柔性转子振动控制的研究[D];南京航空航天大学;2010年
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4 程胜文;碾米机主轴部件的动力学分析及动平衡工艺[D];武汉理工大学;2003年
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6 刘亚彬;智能双面动平衡机系统研究[D];重庆大学;2003年
7 张衍;转子动平衡计算及转子轴心轨迹识别[D];哈尔滨工程大学;2003年
8 肖敏;幅值和相位的精确测量及转子动平衡方法研究[D];汕头大学;2004年
9 朱宝;电液位置伺服系统智能控制研究[D];四川大学;2004年
10 章璟璇;柔性转子动平衡及转子动力特性的研究[D];南京航空航天大学;2005年
【二级引证文献】
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1 曹慧玲;郭云珠;马晓亮;卢慧甍;解旭卓;周伯儒;尹大川;;用于晶体生长的地基无容器悬浮技术[J];材料导报;2011年19期
2 高霏;王晖;胡新宁;王秋良;;不完整球形超导转子静平衡的气浮测量[J];光学精密工程;2012年07期
3 孙玉龙;郑相周;孙维方;;自动数控平缝机的机械系统设计[J];制造业自动化;2013年13期
4 周长江;刘亚辉;吴长德;;基于响应面法的平缝机刺布挑线机构动平衡优化[J];湖南大学学报(自然科学版);2013年08期
5 王平;田伟;王汝冬;王立朋;隋永新;杨怀江;;标准镜的高精度柔性支撑镜框的优化设计[J];中国光学;2011年04期
6 刘亚辉;杨华;周长江;;平缝机刺布挑线机构的动力学优化[J];噪声与振动控制;2013年02期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 张健;动平衡测量的若干关键技术问题研究[D];浙江大学;2010年
2 赵钧;飞行器动平衡测试技术的实验研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 王永兴;基于CANopen的多协议转换与传输机制研究[D];武汉理工大学;2011年
2 赵大伟;虚拟仪器网络化测控可信技术及其评价方法[D];华南理工大学;2011年
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6 赵宏阳;基于移动云服务的智能监控信息平台[D];北京交通大学;2012年
7 夏林海;基于UG的新型自动编烟机虚拟样机设计[D];重庆大学;2012年
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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4 祝中山,赵伟,庞海波;PC 卡式虚拟仪器软件标准化探讨[J];电测与仪表;1998年06期
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前7条
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3 田社平;侯丹;盛晓颖;;位标器陀螺转子动平衡测量的数字方法[A];首届信息获取与处理学术会议论文集[C];2003年
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5 温登哲;陈予恕;;机动飞行时航空发动机的双转子动力学研究综述[A];第十三届全国非线性振动暨第十届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议摘要集[C];2011年
6 何青;李红;谢晖;;基于LabVIEW的虚拟动平衡仪研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
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4 任小今 潘泷波;贵阳创业中心在孵企业本年度获首批创新基金资助[N];中国高新技术产业导报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 郝鹤;高速永磁无刷电机多场综合分析及无位置传感器控制[D];浙江大学;2013年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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2 谈建华;转子动平衡测试系统的开发[D];江苏大学;2010年
3 张文泽;纸机导辊转子动不平衡振动研究与Ansys辅助分析[D];山东大学;2013年
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5 万莉莉;基于WinCE平台的ARM转子动平衡技术研究[D];上海师范大学;2010年
6 朱东博;全矢谱技术及其在转子动平衡领域的应用研究[D];郑州大学;2012年
7 石薇薇;虚拟动平衡法实现在线转子动平衡的研究[D];北京化工大学;2010年
8 杨克振;柔性转子多转速多平面动平衡检测系统研究[D];沈阳理工大学;2013年
9 苏建立;基于转子轴承系统的水轮机主轴系统仿真计算[D];华中科技大学;2005年
10 程涛涛;用于汽车发动机曲轴的全自动动平衡修正系统的研究[D];浙江大学;2012年
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