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精密高速轴系振动和动平衡检测设备的设计

康海燕  
【摘要】: 为了判断精密高速轴系是否合格或重新装配,保证精密轴系的精度和质量,需要对轴系的振动和动平衡进行测试分析。动平衡的一般做法主要有两种:平衡机法和现场动平衡法。现场动平衡技术以其方便、高效和低廉的特点取得了越来越广泛的应用。 国内外目前所用的大部分动平衡仪器都是基于单片机技术的,因其主控芯片性能和存储容量等的限制,系统功能的可扩展性有限,对于信号处理的大量数字运算能力不强,动平衡的精度和速度不理想,可进行动平衡的转子转速范围窄。为适应主轴装配质量要求中对动平衡的需要,提高测试精度,使人机界面更加友好,本文将现场动平衡技术和数字信号处理等技术结合起来,开发了一套基于DSP的轴系的振动和动平衡进行测试系统。 本论文首先对不平衡算法:刚性转子影响系数法以及基于DFT的不平衡振幅、相位提取算法作了详细归纳、阐述。在参考和借鉴国内外智能动平衡仪的基础上,提出了采用DSP(数字信号处理器)技术,以TI公司的TMS320LF2407 DSP为平台,开发轴系振动和动平衡测试系统。论文中对系统的主体电路结构、主控芯片的选择、模拟量输入通道设计和A/D采样方法进行了详细的方案比较和论证;并给出了振动信号预处理电路、A/D转换电路、通讯模块、按键电路和液晶电路等功能模块的电路原理图。系统的软件设计遵循自顶向下的模块化设计思路。文中重点分析了主程序的总体框架设计、转速测量程序设计、不平衡计算以及数据通讯程序的设计。 整个系统能够对转子振动信号进行精确测量;对不平衡进行准确计算和实时显示;并能通过RS232实现与PC机的数据通讯。试验结果表明本系统设计达到了预定技术指标,基于DSP的轴系的振动和动平衡测试系统必将具有广阔的应用前景。


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