基于LabVIEW的无油润滑涡旋压缩机动力特性参数测试系统的研究

摘要

涡旋压缩机是一种新型高效的容积式压缩机，具有结构紧凑、运行平稳、噪声低等特点，与其他形式的压缩机相比较在许多方面有着较大的优势。随着加工制造技术的发展，涡旋压缩机应用范围目前已从制冷空调和动力工程向医药、食品、燃料电池等需求无油污染的洁净压缩气体的领域拓展。由于涡旋压缩机自身结构的特点以及特定的运动方式，其动力特性参数是反映工作性能的重要依据。为真实实现无油润滑涡旋压缩机的动力特性参数测量，本文开发了以PC机为硬件平台，以美国国家仪器(NI)公司的LabVIEW软件为开发平台，配合必要传感器、信号调理设备和数据采集卡组成的动力特性参数测试分析系统。
　　 本文重点研究了无油润滑涡旋压缩机的动力特性参数测试试验台的设计和测试系统的硬件及软件设计。首先根据圆渐开线涡旋压缩机动、静涡旋齿型线的几何特点，建立了涡旋压缩机吸气容积、排气容积、容积比、未封闭吸气容积等几何参数的数学模型。在全面分析压缩机的结构、影响压缩机性能及工作过程的各种因素的基础上，设计了试验台装置的机械结构。再对LabVIEW软件开发平台做了简要介绍，然后分析了信号采集、分析与处理技术理论，最后对测试系统的硬件和软件进行了设计。软件的设计采用结构化和模块化程序设计思想，用户可以在计算机上实现动力特性参数信号的采集、分析处理以及显示结果等操作，测试软件的模块主要有：动静盘端面摩擦温度测试模块、端面摩擦力测试模块、振动测试模块和曲轴轴心轨迹测试模块。软件的分析功能主要包括：数字滤波与加窗、时域统计分析、自相关分析、互相关分析、自功率谱分析、短时傅立叶变换(STFT)等。
　　 试验表明，动力特性参数测试系统可以实现各测试模块的功能，且具有较高的可行性和可靠性。结果表明，相比传统的信号测试系统，基于LabVIEW的动力特性参数测试系统具成本低廉、人机界面友好、数据处理方便以及便于维护等优点。这为无油润滑涡旋压缩机动力学特性分析、优化设计和提高其性能提供了有效途径。