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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 0612 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
2、对中、油膜涡动和油膜震荡，其轴心轨迹反应就非常明显。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.
3、W.Hahn教授提出的，基本思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
4、油膜承载力和外载平衡求出轴心运动方程，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 51，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 Bently Ne
5、vada Corporation(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
6、网络的轴心轨迹识别方法 8、采用多通道数字滤波器 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
7、转换装置、单片机及控制系统、。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装置联轴器三爪卡盘 顶尖 底座 传感器支架 轨道图 2.机械结构简图 试验台可以检测轴直径在 20-200；轴最长为 1000的轴。5
8、、方案的可行性分析：采集方向相互垂直的两路振动位移信号，经处理后拟合为轴心轨迹，提取轴心轨迹的方向变化特征，利用模式识别理论中的函数判别法进行分类识别。6、该设计的创新之处该试验台实现了智能化的控制处理，准确的显示出轴心轨迹的图形。7、设计产品的主要用途和应用领域：主要在机械制造业中用于轴的检测，检测轴的圆度和圆柱度。还可以应用于科研和教学。8、时间进程3 月 22 号-4 月 6 号 整理实习日记、撰写实习总结和开题报告4 月 7 号-5 月 4 号 设计计算、总体结构草图设计5 月 5 号-5 月 25 号 总体图和部件图设计5 月 26 号-5 月 31 号 零件图设计6 月 1 号-6
9、 月 5 号 整理、撰写毕业设计说明书和设计图纸6 月 6 号-6 月 10 号 结合毕业设计，准备答辩6 月 10 号-6 月 19 号 答辩9、参考文献1 张大明 智能控件化轴心轨迹分析仪的设计 D 20052 王庆广 转子轴心轨迹自动识别方法的研究 D 20063 赵新民 智能仪器设计基础 M 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，19994 史健芳等 智能仪器设计基础 M 北京：电子工业出版社，20075 刘君华 智能传感器系统 M 西安：西安电子科技大学出版社，19996 沙占友等 集成化智能传感器原理与应用 M 电子工业出版社，20047 杨奕，沈申生 基于虚拟仪器的转子轴心运动轨迹测试系
10、统仪 J 2007（12）8 丁克北 基于模糊小波神经网络的轴心轨迹识别方法 D 20059 项春 周敏 采用多通道数字滤波器的轴心轨迹提纯 D 200710陈豫 轴心轨迹提纯与自动识别的研究 D 200311马小勇 相似理论在旋转机械轴心轨迹中的应用研究D12翁桂荣 叶萍 基于数学形态的轴心轨迹自动识别法 D 200713张文斌等 基于谐波窗方法的转子轴心轨迹提纯 D 200914方建军 田建军 郑清香 光机电一体化系统设计 M 化学工业出版社，200315熊诗波 黄长艺 机械工程测试技术基础 M 机械工业出版社 2006 516杨延勇 施冲 基于神经网络的轴心轨迹的自动识别 D 20021
11、7张中雄等 测控电路 M 北京：机械工业出版社，200118徐爱钧 智能化测量控制仪表原理与设计 M 北京航空航天大学出版社 200419谢庆生 尹健 罗延科 机械工程中的神经网络方法 M 机械工业出版社，200320王化祥 张淑英 传感器原理及应用 M 天津大学出版社 200221National Instruments.A nem open specification for modular Instrumentation M22ational Instruments.Measurement and automation catalogue. M 2001指导教师意见教师签字：年 月 日开题答辩小组意见：组长签字： 成员签字：年 月 日毕业设计领导小组意见: 组长签字：年 月 日
