[发明专利]基于磁悬浮技术的转子模态频率及模态振型在线测试装置

说明书

本发明涉及一种基于磁悬浮技术的转子模态频率及模态振型在线测试装置，主要包括磁悬浮控制系统、磁悬浮转子、振动检测单元、磁悬浮系统框架、信号采集模块、信号分析处理模块以及人机交互模块。本发明将磁悬浮系统的主要框架提取出来，仅保留保护轴承、磁悬浮轴承和传感器的支撑框架，将转子完全暴露出来，在此情况下在转子上可以放置振动传感器阵，然后用整个磁轴承控制系统将被测转子进行稳定悬浮，采用外加激励方法激起转子各模态分量，同时将振动模块输出信号经过信号处理模块处理后用数据采集卡采集，之后配合Labview进行数据保存和分析计算，最后输出弹性模态频率值，同时绘制出一阶弹性模态振型图。

技术领域

本发明属于磁悬浮技术领域，具体涉及一种基于磁悬浮技术的转子模态频率及模态振型在线测试装置。

背景技术

高速磁悬浮电机，由于采用了磁轴承支撑，相比机械轴承，具有无接触、无磨损、无需润滑，刚度和阻尼可调可控等优点，在机床、透平机械、离心机、鼓风机和航空航天等领域有广阔的应用前景。虽然磁悬浮轴承支承允许转子高速旋转，但高速转子不平衡振动扰动和高频噪声干扰使得转子旋转到临界转速附近时，转子自身及基座产生自激震荡，极易损坏机械设备。为消除自激震荡，必须在转子旋转到临界转速附近添加相应处理措施，这就要求对转子弹性模态参数进行精确测试。现有模态测试方法有模态锤冲击测试法、动态激励法等。以上均为离线式测试方法，无法模拟设备真实工作状态。专利ZL201010617654.0提出一种转子和机壳模态在线测试方法是在磁悬浮控制系统中集成激励模块，并通过磁轴承控制系统本身的位移传感器和粘贴到机壳上的加速度传感器去测量转子和机壳的模态频率。此方法虽然模拟了设备的工作状态，能够对转子模态频率和机壳模态频率进行测量，但是此方法由于测试系统本身机械结构的因素在测量转子模态时只能依靠两个磁轴承位置处的位移传感器测量转子模态频率无法测量转子模态振型，并且需要对采集的数据进行后期处理，实时性较差。

本发明涉及一种基于磁悬浮技术的转子模态在线测试装置，在对磁悬浮转子在线模态量测时，将转子振动信号经过数据采集卡采集，利用labview进行数据保存，计算和分析处理。同时labview还可以将经过模态识别获得转子的各阶模态频率以及一阶模态振型图。同时以数字的形式将各阶模态频率显示在前面板，并将转子模态频谱图和模态振型图绘制出来。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有测试技术的不足，提供一种模拟磁悬浮转子实际运行工作状态，基于Labview平台对磁悬浮机电设备转子模态频率及振型进行检测的在线测试系统。本发明将磁轴承控制系统的主要支撑结构提取出来，将磁悬浮转子从封闭的机械结构中显露出来，便于对转子模态振型地测量。同时本发明改变数据采集方式和数据处理方式，利用数据采集卡进行振动信号采集并且基于labview图形化语言编写数据处理程序，使得可以实时根据测试情况进行采样频率以及采样时间的修改，并且提供三种数据处理模式，测量快速高效，有助于人机交互简单方便进行。