摘 要

轴心轨迹是显示转子运转状态的一类重要图形表征，它包含了大量的状态信息和故障信息，测量并分析轴心轨迹可以实现轴系等旋转机械的状态监测与故障诊断，具有重要的实际意义。因此，本文对轴心轨迹展开研究，并运用LabVIEW软件开发轴心轨迹测试分析仪，实现了对轴心轨迹的测量与分析。

首先本文对轴心轨迹的测量原理和转子常见的故障及其轴心轨迹进行了分析，并组建了测试系统，结合轴心轨迹的特点、数据采集需要以及测试技术相关知识，对传感器、数据采集卡进行合适的选型，以保证能够测量转子旋转时的两个相互垂直方向的径向位移。其次是运用LabVIEW软件开发平台，编制了数据采集和轴心轨迹分析程序，该程序可以实现对数据的实时采集和轴心轨迹的实时显示，也可以实现数据的存储及回放分析。最后是进行台架试验，本文最后通过连接轴系试验台架、测量装置和软件应用程序，在空载工况下不同转速时测试轴心轨迹，并对测试的结果进行分析和判断，验证了系统的准确性和可靠性。

关键词：轴心轨迹；LabVIEW；数据采集；测试分析

Abstract

Axis orbit is display the running state of the rotor is one of the most important graphic representation, it contains a large amount of state information and fault information, measurement and analysis of orbit of shaft centerline can realize the shaft of rotating machinery condition monitoring and fault diagnosis, with important practical significance. Therefore, this paper focuses on the trajectory of the axis, and use the LabVIEW software to develop an axis trajectory test analyzer, to achieve the axis trajectory of the measurement and analysis.

First of all, this paper analyses the measuring principle of the axis orbit and the common faults of the rotor and its axis orbit；next，set up the test system, combined with the characteristics of axis orbit, data acquisition requirement and test technology related knowledge, ensure the sensor, data acquisition card is the appropriate selection to measurement of rotor rotation of two mutually perpendicular to the direction of the radial displacement. Followed by the use of LabVIEW software development platform, compilation of data acquisition and Axis Orbit Identification program, the program can achieve real-time data acquisition and real-time display of the axis trajectory, and the spectral analysis, data storage and playback can be achieved. Finally, bench test is carried out. In the end of this paper, by connect whit the test bench, measuring device and software application program, we are test the different speed of the axle center track under the idle condition, and analyze and judge the result of the test，the accuracy and practicability of the system are verified.

Key Words：Axis trajectory；LabVIEW；Data acquisition；Test and analysis

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1选题背景和研究意义 1

1.2国内外研究现状 1

1.3主要研究内容 3

第2章 转子常见故障与轴心轨迹测试原理分析 5

2.1转子振动的基本特征 5

2.2转子常见故障的原因及其轴心轨迹特征 6

2.2.1转子不平衡 6

2.2.2转子不对中 7

2.2.3转子弯曲 7

2.2.4转子碰摩 8

2.2.5油膜振荡 9

2.3轴心轨迹测量原理 9

第3章 轴系轴心轨迹测试分析仪开发 11

3.1数据采集原理 11

3.2硬件选型 11

3.2.1传感器的选型 11

3.2.2数据采集卡的选型 14

3.3软件设计 15

3.3.1软件开发平台介绍 15

3.3.2程序框图设计 16

3.3.3系统功能 16

3.3.4数据采集模块 17

第4章 轴心轨迹测试分析系统验证 21

4.1 轴系实验平台 21

4.2测试信号的预处理 21

4.3测试结果分析 22

第5章 总结与展望 26

5.1总结 26

5.2展望 26

参考文献 27

致 谢 29

第1章 绪论

1.1选题背景和研究意义

旋转机械是机械设备中最重要的组成部分之一，在机械设备中占有很大的比例，如在船舶上常见的就有船舶柴油机、发电机、空气压缩机等。旋转机械的共同特点是它们以转子及其他的回转部件作为工作的主体，通过旋转来带动其他的部件工作。转子工作时处于旋转的状态，承受着很大的机械应力和热负荷，一旦发生故障，将会导致整个机器无法运转，严重的可能引发事故，造成巨大的经济损失。大型化、高速化和自动化是当前旋转机械发展的趋势，在实际生产中，为了保障设备安全可靠的运行，需要对旋转机械进行实时的状态监测，对可能的故障进行诊断分析^4]。

轴系是旋转机械中传递动力的主要设备，旋转机械工作时，由于转子不平衡、对中不良等原因，其轴心不是固定不动的，轴心不仅围绕轴承中心旋转，同时还围绕某一不确定的中心做涡动运动，我们称这种运动的轨迹为轴心轨迹。轴心轨迹中包含着各种各样的状态信息和故障信息，测量并分析轴心轨迹可以实现轴系等旋转机械的状态监测与故障诊断，是旋转机械状态监测与故障诊断的主要技术手段之一^[9]。通常特定形状的轴心轨迹对应着特定的轴系故障类型，比如由转子部件质量偏心或缺损造成的不平衡，轴心轨迹为椭圆形；转子与机壳等静件碰摩时的轴心轨迹显示为规则或不规则的花瓣形等^[4]。