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船用螺旋桨立式静平衡检测系统设计与实验研究
| 论文题名： | 船用螺旋桨立式静平衡检测系统设计与实验研究 |
| 关键词： | 船用螺旋桨;静平衡检测系统;结构设计;算法优化 |
| 摘要： | 船用螺旋桨是船舶前进的动力源，决定船舶的整体性能。由于加工、铸造以及使用等因素的影响，螺旋桨实际重心与理论重心位置相差较大，产生不平衡力矩，螺旋桨不平衡会导致轴承振动、加速轴承与舵轴轴颈磨损，降低轴系传动效率，则经过修理和新造的螺旋桨都必须进行平衡试验，控制不平衡质量在允许范围内。因此，针对船用螺旋桨高精度检测的需要，设计出新型的静平衡检测系统具有重要的工程意义。 本文结合螺旋桨静平衡检测的研究现状，开发了基于单片机的螺旋桨立式静平衡检测系统，从而满足巨型螺旋桨静平衡检测的需求。 根据螺旋桨静平衡原理和静平衡检测技术理论，设计了螺旋桨静平衡检测的基本测量方案;在此基础上，基于力矩平衡原理，提出两种求解螺旋桨整体不平衡量的检测算法，即称重模型算法和拉压模型算法;并分别针对三叶桨、四叶桨和五叶桨，提出了不平衡打磨质量的桨叶分配参考值的算法。 基于提出的检测算法和静压球面轴承的悬浮理论，设计出两套船用螺旋桨立式静平衡检测系统，从机械结构和数据采集系统两方面对检测系统进行整体设计。其中，检测系统机械结构基于现有的支撑单元，针对称重传感器和拉压传感器结构的不同，设计了配套的传感器安装单元。而数据采集系统采用单片机作为核心控制器，对数据采集系统进行了软硬件的设计。搭建了数据采集系统的主要电路，包括单片机控制电路、串口通信电路、按键电路和显示电路等。在数据采集系统软件设计中，给出了主要部分的程序流程图，并重点分析了主程序、中断程序和人机交互程序的软件实现。 最后以实验平台为依托，基于提出的两种求解螺旋桨整体不平衡量的检测算法，设计出两套实验方案，模拟螺旋桨静平衡检测实验，从而验证提出的两套算法的正确性，并通过对实验的数据处理和误差分析，对比出两套算法的优劣性。实验结果验证了两套算法的可行性;并表明两套算法精度基本相同，然而基于拉压模型的算法相对于称重模型的算法更简单，且拉压模型机械结构比称重模型机械结构设计更加合理，因此基于拉压模型的检测系统更易于在实际应用中推广。 |
| 作者： | 吴娟 |
| 专业： | 机械电子工程 |
| 导师： | 王存堂 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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