一种轴系扭转振动的测量方法
【专利摘要】本发明的目的在于提供一种轴系扭转振动的测量方法，被测齿轮安装在被测齿轮轴上，将电涡流传感器轴向安装在被测齿轮侧面，电涡流传感器平行于被测齿轮轴线，电涡流传感器的探头对准分度圆的位置，被测齿轮轴和被测齿轮转动后，每有一个被测齿轮的齿经过电涡流传感器，电涡流传感器测得一个脉冲信号，同时记录脉冲宽度，通过脉冲宽度获得被测齿轮轴的瞬时角速度，将瞬时角速度绘制成瞬时角速度曲线，对瞬时角速度曲线积分，进而得到被测齿轮轴扭转振动的角度域曲线。本发明传感器安装在轴向可以避开齿轮齿面加工误差导致的测量误差，不要求齿顶表面粗糙度，工程应用性强，测量结果更精确。
【专利说明】一种轴系扭转振动的测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种振动测量方法，具体地说是轴系振动测量方法。
【背景技术】
[0002]振动工程中，新型船舶设计建造时，必须对轴系扭转振动进行计算分析和实船检测，确保轴系扭振始终处于安全状况或划出转速禁区。实船上测试条件有限，准确、有效、便捷的测试方法对于扭振测量极为重要。[0003]传统的齿轮轴系扭振测量一般采用将电涡流传感器或磁电式传感器径向安装在齿轮处，正面对准轮齿齿顶表面的方法。经文献检索，发现4篇文献涉及到采用电涡流传感器径向安装在齿轮处测量扭振的内容，分别是:振动、测试与诊断2013年第3期刊登的蒋云帆的《航空发动机转子扭振测量新方法》，武汉理工大学周斌的博士学位论文《双质量飞轮减震系统测试技术研究》，试验?测试2012年第6期刊登的吴飞的《汽车动力传动轴系扭振数字化测试系统》，和华北电力大学郭钢利的硕士学位论文《汽轮发电机组轴系扭振测量与分析》。第一篇文献中使用电涡流传感器径向安装在齿轮处，探头正面对准轮齿，齿盘齿数为35，其中一个为宽齿，34个窄齿。由于齿数少，又为径向安装传感器，位移突变不明显，在IOOrpm的低转速情况下，已经出现严重的信号失真的现象，测量误差较大，况且这种齿轮需要特殊加工，工程实际应用不广泛。第二篇文献中，在齿轮盘相距180°的对称位置处径向安装了两套电涡流传感器，目的是减少横向振动的干扰，但却不能完全消除。实际测量中，齿轮大部分都被罩壳覆盖，想要对称布置2个测点会使安装难度加大，难以实现。后两篇文献均采用台湾超荣(CORON)公司的CTS — A12M — 2ANA电涡流传感器，其优点是能够将信号获取与整形整合处理，输出信号为方波，但这种方式只是通过计脉冲个数来得到平均转速，而不是瞬时转速，测量结果不精确。由于径向安装传感器时探头距离齿顶面很近，所以要求齿面加工精度很高，不然容易磨损传感器，所以不适合测量齿顶表面粗糙的齿轮。经文献检索，发现几十篇文献涉及到采用磁电式传感器径向安装在齿轮处测量扭振的内容，例如内燃机工程2006年4月第2期刊登的李松和的《斯太尔WD615系列柴油发动机扭振测量与分析》，机械设计与制造2007年6月第6期刊登的赵海波的《履带车辆动力传动系统扭振的测试与分析》，和吉林大学高锋军的硕士学位论文《工程车辆柴油机轴系扭振特性分析及测试研究》等，这些文献均采用磁电式传感器径向布置在齿轮处的方法测量，传感器距离齿面非常近，如果齿顶表面粗糙或者有沿齿面的突起，测量结果将受到很大影响，所以这种方法对齿顶表面粗糙度要求很高，而且安装调整传感器也很不方便，很难在工程上得到广泛应用。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供可以满足工程使用的精度并容易实施的一种轴系扭转振动的测量方法。
[0005]本发明的目的是这样实现的:
[0006]本发明一种轴系扭转振动的测量方法，其特征是:被测齿轮安装在被测齿轮轴上，将电涡流传感器轴向安装在被测齿轮侧面，电涡流传感器平行于被测齿轮轴线，电涡流传感器的探头对准分度圆的位置，被测齿轮轴和被测齿轮转动后，每有一个被测齿轮的齿经过电涡流传感器，电涡流传感器测得一个脉冲信号，同时记录脉冲宽度，通过脉冲宽度获得被测齿轮轴的瞬时角速度，将瞬时角速度绘制成瞬时角速度曲线，对瞬时角速度曲线积分，进而得到被测齿轮轴扭转振动的角度域曲线。
[0007]本发明还可以包括:
[0008]1、电涡流传感器工作频带为O?5000Hz。
[0009]本发明的优势在于:本发明传感器安装在轴向可以避开齿轮齿面加工误差导致的测量误差，不要求齿顶表面粗糙度，工程应用性强，测量结果更精确；将测量信号所用的电涡流传感器与信号处理过程中的脉宽计数分析法相结合，无须接入整形电路，使测量过程更简便。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为电涡流传感器安装示意图1 ;
[0011]图2为电涡流传感器安装示意图2。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图举例对本发明做更详细地描述:
[0013]结合图1?2，本发明一种轴系扭转振动的测量方法，被测齿轮安装在被测齿轮轴上，将电涡流传感器轴向安装在被测齿轮侧面，电涡流传感器平行于被测齿轮轴线，电涡流传感器的探头对准分度圆的位置，被测齿轮轴和被测齿轮转动后，每有一个被测齿轮的齿经过电涡流传感器，电涡流传感器测得一个脉冲信号，同时记录脉冲宽度，通过脉冲宽度获得被测齿轮轴的瞬时角速度，将瞬时角速度绘制成瞬时角速度曲线，对瞬时角速度曲线积分，进而得到被测齿轮轴扭转振动的角度域曲线。测量系统中无须接入整形电路。
[0014]如图1所示的系统中，需要测量轴系的扭转振动，测量中将量程为4mm的电涡流传感器轴向安装到齿轮侧面，探头对准分度圆，距离齿侧面约3mm ;每经过一个齿，传感器测得一个脉冲信号，分析脉冲宽度可得出轴的瞬时角速度，进而积分得到扭振的角度域曲线。测量过程中被测设备齿轮处的纵振振幅没有超过正负1.5mm，轮齿均匀分布，并且侧表面较光滑。
[0015]根据上述方法对实船进行轴系扭振测量，飞轮齿顶表面粗糙，有明显突起，不能在径向安装传感器，故使用电涡流传感器轴向安装到在飞轮侧面进行测量，测量结果与计算结果相对比，测量误差如下表所示。测量结果表明，将电涡流传感器轴向安装在齿轮侧面测量扭振的方法，测量结果符合工程应用标准，适合工程实际应用。
【权利要求】
1.一种轴系扭转振动的测量方法，其特征是:被测齿轮安装在被测齿轮轴上，将电涡流传感器轴向安装在被测齿轮侧面，电涡流传感器平行于被测齿轮轴线，电涡流传感器的探头对准分度圆的位置，被测齿轮轴和被测齿轮转动后，每有一个被测齿轮的齿经过电涡流传感器，电涡流传感器测得一个脉冲信号，同时记录脉冲宽度，通过脉冲宽度获得被测齿轮轴的瞬时角速度，将瞬时角速度绘制成瞬时角速度曲线，对瞬时角速度曲线积分，进而得到被测齿轮轴扭转振动的角度域曲线。
2.根据权利要求1所述的一种轴系扭转振动的测量方法，其特征是:电涡流传感器工作频带为O?5000Hz。
【文档编号】G01H11/00GK103925988SQ201410172265
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月25日 优先权日:2014年4月25日
【发明者】李玩幽, 韩霄, 赵博之, 钟佰志, 张相元, 于姝雯 申请人:哈尔滨工程大学