主轴电跳动在位检测系统

摘要

本文结合国家重点基础研究发展计划（973计划）项目“复杂空气分离类成套装备超大型化与低能耗化的关键科学问题”课题“关键部机高强度大构件保质制造技术”(2011CB706505)，研究了电跳动的产生机理、基于电涡流的电跳动检测原理以及相关在位测量技术与实施方法，提出了“主轴电跳动在位检测系统”的硕士论文课题。
　　第一章,阐述了电跳动误差及其测量的研究现状，介绍了与电跳动检测及材料电磁性质分析密切相关的电涡流检测技术正问题与逆问题两方面的研究进展，提出了论文的研究背景、主要内容和总体框架。
　　第二章,阐述了电跳动的涡流检测关键基础理论，分析了涡流线圈阻抗计算的解析法与数值计算法，在此基础上建立了电跳动涡流检测的多场耦合二维有限元分析模型。
　　第三章,利用建立起来的有限元分析模型结合阻抗计算方法，揭示了提离(Lift-off)、电导率和磁导率等关键参数对涡流阻抗的影响规律，给出了电跳动与机械跳动的分解方法;构建了引起电跳动的被测体材料电导率、磁导率反演模型。
　　第四章,提出了测量系统的总体方案，设计开发了测量系统的各个功能模块，搭建了大型轴类零件的电跳动在位测量系统，并对系统测量精度进行了分析。
　　第五章,完成了测量系统的开发，对大型空压机转子进行了电跳动在位测量以及转子材料电磁性质分析试验，验证了系统的有效性和准确性。
　　第六章,对全文主要内容进行了回顾与总结，并对今后研究与发展进行了展望。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 课题背景及意义

1．2 电跳动及其研究现状

1．2．1 电跳动概述

1．2．2 电跳动研究发展与现状

1．3 电涡流检测技术发展与现状

1．3．1 电涡流检测正问题研究进展

1．3．2 电涡流检测逆问题研究进展

1．4 论文的主要研究内容

1．5 本章小结

2 电跳动涡流检测多场耦合有限元模型

2．1 引言

2．2 电涡流检测理论基础

2．2．1 电涡流传感器的工作原理

2．2．2 等效电路与阻抗特性

2．2．3 电涡流分布规律

2．3 线圈阻抗计算方法

2．3．1 解析计算法

2．3．2 数值计算法

2．4 电跳动涡流检测有限元建模

2．4．1 物理模型定义

2．4．2 有限元建模过程及结果

2．5 本章小结

3 基于电跳动的主轴材料电磁参数反演模型

3．1 引言

3．2 电跳动检测分析关键参数对耦合涡流场的影响规律

3．2．1 关键检测参数对磁力线分布的影响

3．2．2 关键检测参数对线圈输出的影响

3．3 电跳动提取方法

3．3．1 电跳动检测关键参数的阻抗综合影响规律

3．3．2 电跳动分离与提取方法

3．4 被测主轴材料电磁性质参数反演模型

3．4．1 电跳动与电磁性质参数的关系

3．4．2 电导率与磁导率的反演方法

3．4．3 反演实验结果及分析验证

3．5 本章小结

4 电跳动在位测量系统设计

4．1 引言

4．2 系统方案设计

4．2．1 测量方案

4．2．2 系统构架

4．3 系统硬件设计

4．3．1 传感器选择

4．3．2 采集设备

4．3．3 测量调整装置

4．4 系统软件设计

4．4．1 系统开发工具

4．4．2 系统软件功能模块与流程

4．4．3 采集控制模块

4．4．4 数据处理模块

4．5 系统精度分析

4．5．1 测量固有误差

4．5．2 安装误差

4．5．3 环境误差

4．5．4 数据采集误差

4．6 本章小结

5 电跳动在位测量系统的实现与材料电磁性质分析

5．1 引言

5．2 电跳动在位测量系统实现

5．3 测量试验准备

5．3．1 试验方案

5．3．2 试验条件与系统安装调试

5．4 电跳动测量与电磁特性分析

5．4．1 跳动测量试验数据

5．4．2 跳动测量结果分析与验证

5．4．3 转子材料电磁性质分析

5．5 本章小结

6 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 工作展望

参考文献

作者简历及在学期间取得的科研成果