本書主要研究了盤式轉(zhuǎn)子的動平衡檢測方法和技術(shù)，針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，研究提出了基于氣懸浮原理的靜平衡和偶平衡轉(zhuǎn)子的測量方法，并通過計(jì)算盤式轉(zhuǎn)子的動不平衡量來提高檢測精度。本書共分為7章，內(nèi)容包括緒論、動平衡理論研究與誤差分析、氣懸浮動平衡檢測試驗(yàn)臺仿生機(jī)理研究、動平衡測量信號處理方法研究、動平衡機(jī)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)現(xiàn)、盤式轉(zhuǎn)子氣懸浮動平衡檢測試驗(yàn)臺樣機(jī)開發(fā)與試驗(yàn)、結(jié)論與展望。本書理論與實(shí)踐相結(jié)合，可供機(jī)械科學(xué)及相關(guān)領(lǐng)域科研人員閱讀參考，也可供高等學(xué)校機(jī)械科學(xué)與工程及相關(guān)專業(yè)的師生學(xué)習(xí)參考。
動平衡機(jī)是隨著旋轉(zhuǎn)機(jī)械的發(fā)展而發(fā)展起來的，用于消除旋轉(zhuǎn)部件不平衡帶來的負(fù)面影響，提高機(jī)器的工作精度和穩(wěn)定性，延長使用壽命，避免事故的發(fā)生。在汽車、軌道車輛、陀螺儀、航空航天、導(dǎo)彈、化工、食品等領(lǐng)域，動平衡技術(shù)和設(shè)備都是必不可少的一環(huán)。因此，如何進(jìn)一步提高動平衡檢測精度仍然是目前亟須解決的關(guān)鍵問題。
對于高速旋轉(zhuǎn)工件來說，動平衡指標(biāo)是重中之重，目前國產(chǎn)動平衡檢測設(shè)備，價格雖然低廉，但測量精度不高，對于低速、低精度動平衡檢測領(lǐng)域，國產(chǎn)設(shè)備尚能夠滿足國內(nèi)需求，然而，國內(nèi)動平衡檢測設(shè)備在高速、高精度動平衡檢測領(lǐng)域的測量精度和性能無法滿足需求。我國對于高精度測量的需求較大，只能依賴進(jìn)口產(chǎn)品，增加了企業(yè)動平衡檢測成本和產(chǎn)品的生產(chǎn)負(fù)擔(dān)。因此，國產(chǎn)高精度動平衡檢測設(shè)備技術(shù)的研究亟待加強(qiáng)，必須瞄準(zhǔn)國際先進(jìn)水平，提高我國在高速、高精度動平衡檢測領(lǐng)域的水平。技術(shù)突破可降低工程造價，解決備品、備件問題，同時也可以帶動國內(nèi)相關(guān)機(jī)電產(chǎn)品的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
同時，動平衡檢測設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)的自主研發(fā)，不僅可以為平衡檢測系統(tǒng)的研究和開發(fā)提供新的思路和方法，而且對動平衡相關(guān)理論的研究也具有重要的意義，能夠促進(jìn)我國動平衡行業(yè)的發(fā)展。
本書基于對國內(nèi)外動平衡機(jī)動平衡檢測技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和研究成果的考慮，對該技術(shù)存在的問題進(jìn)行了分析，并提出了研究內(nèi)容和思路，而且對動平衡理論和平衡檢測誤差進(jìn)行了研究和分析。通過對基于長耳鸮翅膀結(jié)構(gòu)的氣懸浮動平衡機(jī)仿生機(jī)理的分析和設(shè)計(jì)，探究了氣懸浮動平衡測量的基本原理，并設(shè)計(jì)出了氣懸浮動平衡檢測平臺來進(jìn)行模擬仿真。隨后，運(yùn)用遺傳算法對平衡機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。本書還研究了動平衡測量信號處理方法，尤其是轉(zhuǎn)子不平衡特征信號的高精度提取和去噪技術(shù)，通過準(zhǔn)則閾值去噪法和粒子群優(yōu)化改進(jìn)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)融合技術(shù)對不平衡量特征信號進(jìn)行去噪和提取，確保測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性和高精度。本書介紹了在動平衡機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用ERP和MES系統(tǒng)的管理方式，利用WiFi技術(shù)實(shí)現(xiàn)平板電腦向云服務(wù)器的數(shù)據(jù)傳輸，提高企業(yè)的生產(chǎn)管理水平。最后，本書闡述了應(yīng)用上述技術(shù)和方法研發(fā)的盤式轉(zhuǎn)子氣懸浮動平衡檢測試驗(yàn)臺物理樣機(jī)，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
本書旨在介紹動平衡技術(shù)的發(fā)展歷程、原理及其在旋轉(zhuǎn)設(shè)備制造過程中的應(yīng)用，并深入探討國產(chǎn)高精度動平衡檢測設(shè)備技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，希望能為動平衡行業(yè)的發(fā)展和相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步做出貢獻(xiàn)。
本書在出版過程中，得到了吉林省科技廳重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：20220201051GX）的大力支持，使得本書順利完成。在此一并表示衷心感謝！
由于著者水平及時間有限，書中不妥和疏漏之處在所難免，懇請讀者不吝指正。
著者
2023年8月
第1章緒論001
1.1動平衡機(jī)研究背景及意義002
1.2動平衡機(jī)分類和組成004
1.2.1動平衡機(jī)的分類004
1.2.2動平衡機(jī)的組成005
1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀006
1.3.1國外研究現(xiàn)狀006
1.3.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀011
1.3.3當(dāng)前存在的問題和不足017
1.4本書的研究內(nèi)容與研究思路017
1.4.1主要研究內(nèi)容017
1.4.2研究思路018
第2章動平衡理論研究與誤差分析020
2.1引言021
2.2動平衡測量特性分析021
2.3轉(zhuǎn)子不平衡分類024
2.4盤式轉(zhuǎn)子動平衡測量基本原理031
2.5盤式轉(zhuǎn)子氣懸浮動平衡測量基本原理033
2.5.1盤式轉(zhuǎn)子與靜不平衡量之間的關(guān)系034
2.5.2盤式轉(zhuǎn)子與偶不平衡量之間的關(guān)系036
2.5.3雙面分離算法036
2.6實(shí)驗(yàn)裝置的組成與功能分析038
2.6.1實(shí)驗(yàn)裝置的組成038
2.6.2測量控制軟件系統(tǒng)039
2.6.3氣懸浮立式動平衡測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)問題045
2.7本章小結(jié)045
第3章氣懸浮動平衡檢測試驗(yàn)臺仿生機(jī)理研究047
3.1引言048
3.2仿生長耳鸮翅膀形態(tài)特征與建模048
3.2.1長耳鸮翅膀表面生物特征提取和映射048
3.2.2翅膀表面結(jié)構(gòu)建模053
3.2.3翅膀攻角特征建模053
3.3基于長耳鸮翅膀攻角仿生懸浮盤模型仿真分析054
3.3.1流體動力學(xué)控制方程054
3.3.2建立湍流模型055
3.4盤式轉(zhuǎn)子氣懸浮動平衡檢測試驗(yàn)臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化058
3.4.1基于遺傳算法的長耳鸮翅膀仿生結(jié)構(gòu)優(yōu)化建模058
3.4.2實(shí)驗(yàn)測試061
3.5氣體靜壓球面支承系統(tǒng)穩(wěn)定性控制技術(shù)062
3.5.1懸浮轉(zhuǎn)子受迫振動062
3.5.2轉(zhuǎn)子自激振動及控制技術(shù)063
3.5.3氣體壓力自適應(yīng)PID控制方法065
3.6本章小結(jié)070
第4章動平衡測量信號處理方法研究071
4.1引言072
4.2動平衡檢測信號的特點(diǎn)072
4.3不平衡量特征信號預(yù)處理072
4.4小波降噪理論074
4.5動平衡測量信號處理方法研究077
4.5.1FIR數(shù)字濾波077
4.5.2FIR數(shù)字濾波算法078
4.5.3遺傳算法優(yōu)化單位脈沖響應(yīng)079
4.5.4相關(guān)參數(shù)對計(jì)算結(jié)果的影響080
4.5.5基于遺傳算法的信號識別技術(shù)081
4.5.6信號識別的實(shí)現(xiàn)過程082
4.5.7相關(guān)參數(shù)對計(jì)算結(jié)果的影響083
4.6動平衡信號的去噪處理084
4.6.1閾值法去噪084
4.6.2分解層數(shù)的確定088
4.6.3分解層數(shù)的自適應(yīng)控制090
4.6.43準(zhǔn)則閾值去噪092
4.7數(shù)據(jù)預(yù)處理094
4.8數(shù)據(jù)融合算法096
4.8.1BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)097
4.8.2改進(jìn)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)099
4.8.3粒子群優(yōu)化改進(jìn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)101
4.8.4加權(quán)數(shù)據(jù)融合103
4.8.5基于多項(xiàng)式Chirplet變換的變轉(zhuǎn)速瞬時故障基頻估計(jì)104
4.8.6STFT-SC算法瞬時故障基頻估計(jì)108
4.9實(shí)驗(yàn)對比110
4.10本章小結(jié)114
第5章動平衡機(jī)網(wǎng)絡(luò)化實(shí)現(xiàn)115
5.1引言116
5.2ERP和MES在動平衡系統(tǒng)中的應(yīng)用116
5.2.1ERP系統(tǒng)概述116
5.2.2MES系統(tǒng)概述117
5.2.3ERP與MES在動平衡檢測系統(tǒng)中的應(yīng)用117
5.3轉(zhuǎn)子動平衡測試追溯119
5.4動平衡機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信121
5.4.1WiFi技術(shù)的特點(diǎn)與優(yōu)勢121
5.4.2Android平臺的體系結(jié)構(gòu)123
5.5本章小結(jié)127
第6章盤式轉(zhuǎn)子氣懸浮動平衡檢測試驗(yàn)臺樣機(jī)開發(fā)與試驗(yàn)129
6.1引言130
6.2設(shè)計(jì)試驗(yàn)臺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)130
6.2.1試驗(yàn)臺目標(biāo)130
6.2.2試驗(yàn)臺設(shè)計(jì)原則130
6.3試驗(yàn)臺結(jié)構(gòu)模型132
6.4氣懸浮動平衡檢測系統(tǒng)135
6.5樣機(jī)開發(fā)與測試141
6.6實(shí)驗(yàn)結(jié)果147
6.7本章小結(jié)148
第7章結(jié)論與展望150
7.1主要結(jié)論151
7.2創(chuàng)新點(diǎn)152
7.3展望153
參考文獻(xiàn)154
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