扭振的测量
实船轴系扭振测量
１ 引 言
即可得到轴的扭振信息 。
２ 扭 振 测 量 原 理
轴 系 扭 转 振 动 是 船 舶 轴 系 常 见 的 振 动 形 式 之 一 ［。 当作 １ 】 用 在 轴 上 的扭 矩 发 生 变 化 时 ， 发 生 扭 振 。 振 发 生 时 ， 的应 轴 扭 轴
利 用 主 机 飞 轮 上 的齿 轮 ，或 者在 被 测 主 机 的 自由端 安 装
ｉｓ ｅ ｔ ｎ ａ ｄ ｕ ｇ ｎ ， ｕ ｌ ｒｉｎ ｌ ｉｒｔ ｎ ｃ ｌ ｌ ｉｎｒｓ ｌ ｆ ｈ ｖ ｌａｉｎｃｉ ｒ ． ｈ ｓ ａ ｅ ｔ ｄ ｃ ｓ ｎ ｐ ｃ ｏ ｎ ｄ ｍｅ ｔｂ ｔ ｓ ｉ ａｔ ｓ ａ ｖｂ ａｉ ａ ｕａ ｏ ｕｔ ｏ ｅｅ ａ ｔ ｒ ｅｉ Ｔ ｉ ｐ ｐ ｒ ｎｒ ｕ ｅ ｉ ｊ ａ ｏｓ ｏ ｏ ｏ ｃ ｔ ｅ ｓ ｔ ｕ ｏ ｔ ａ ｉ ｏ
于 扭振角位移变化的电压波形。
于 各 种 类 型 的 主 机 及 其 轴 系 装 置 ，显 然 在 实 际 设 计 计 算 过 程 中 ，会 使 扭 振 计 算 出 现 较 大 偏 差 Ｈ。 】 实 际 的扭 振 测 试 是 一 项 最直 接 的 检 查 、判 断 和 评 价 产 品 设 计 以及 应 用 配 套 工 作 的最 重 要 的手 段 和 方法 。 同 时 ，它 也 可 用 于 检 验 加 工 、 装 配 过 程 中 ，各 工 序 、 各 部 件 是 否 存 在 缺
２１ ０ ２年 第 ６期 第３ ４卷 总 第 ２ ６期 １
物 流 工 程 与 管理
ＬＯＧ Ｊ ＳＴＩ ＥＮＧｌ ＣＳ ＮＥＥＲｌ ＡＮＤ ＮＧ ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ
设 备设 施
ｄ ： ０ ３ ６ ／ｊ ｓ１１ ７ — ９ ３ ２ ２ ０ ． ５ ｏｉ １ ． ９ ９ ．ｉ ｒ ６ ４ ４ ９ ． ０１ ． ６ ０ ６ ｓ ．
船用柴油机轴系扭转振动测量方法
中华人民共和国国家标准UDC 621.431．713．6船用柴油机轴系扭转振动测量方法GB 6299-86The measuring method for torsional vibrationin shaft system of marine diesel engine标准适用于船用柴油机轴系的扭振测量。
其他动力的船舶轴系的扭振测量亦可参照使用。
注：轴系包括与扭振计算有关的动力机、传动元件和受功构件。
1 量标以柴油机曲轴回转中心线为参考，第一曲拐（从自由端数起）上死点为基准，取被测点在定转速各谐次的角位移振幅为量标，以（°）或rad为计量单位。
2 测量仪器2.1 总的要求2.1.1 测量仪器系统必须经过校验，能够获得被测轴系扭振响应正确信息的记录，同时还要获取测点的转速信息。
2.1.2 测量频率范围一般为1～600Hz。
如所选测量仪器的频率范围不足,则必须满足测量信号中主谐次(即柴油机各单位曲柄相对振幅矢量同向时的谐次）或副谐次的频率要求,其频率响应平直部分的允许误差为上10％。
如果测量仪器低频响应不足，其特性确定，则可以使用，但必须对扭振测量值进行修正。
2.1.3 测量仪器应按规定在国家主管机关认可的单位进行校验，并具有校验证书。
2.2 机械式扭振仪2.2.1 正确选择仪器的安装位置，并保批安装精度。
2.2.2 合理选择或调整有关的仪器工作参数如：传动比、弹簧常数、皮带长度和松紧（如用皮带传动时）、划笔放大比和阻尼等。
2.3 电测扭振仪2.3.1 仪器组成测量仪器系统一般由传感器、放大器、记录器及监测指示装置等组成。
在能满足2.1.1款要求的条件下，允许改变其组成。
2.3.2 传感器传感器与被测点之间的联系装置应尽量减小尺寸，并保证其制造和安装精度，以减少非扭振信号对测量精度的影响。
选用的传感器，在规定的工作环境（如温度、湿度、磁场、油污等）下，应能可靠地工作。
传感器经受非正常状况（如冲击、过热、浸油、浸水等）后，应及时校验。
船舶轴系扭振计算与测量分析简介
船舶轴系扭振计算与测量分析简介高莹莹(青岛齐耀瓦锡兰菱重麟山船用柴油机有限公司技术部)摘要：随着现代船舶计算的发展,船舶轴系扭转振动成为船舶动力装置安全运行的重要因素之一,各船级社规范也对船舶轴系扭振提出了计算和实测的要求，本文结合实例对船轴系用霍尔茨法进行自由振动计算和采用能量法进行共振计算进行了简单介绍,结合实船的扭振测量的结果和理论计算结果进行对比分析.结果表明,采用精确的原始轴系数据和柴油机参数,使得扭振计算的理论结果和实测结果非常吻合,本船的理论计算值符合实船状况,转速禁区设定正确.关键词:当量系统霍尔茨法能量法测量修正随着船舶工业的发展,造船数量和吨位不断增大,造船行业对造船技术的工艺和质量要求越来越高。
高质量、高效率的生产设计离不开现代化的技术支持。
然而船舶柴油机轴系的扭转振动是影响船舶动力装置安全运行的重要动力特性之一。
轴系振动计算不但对深入研究船舶推进轴系的可靠性、安全性、用于动力装置故障诊断等具有重要意义，而且是船舶推进轴系设计、制造、安装和检验比不可少的环节之一，为推进装置可靠安全运行提供了有力保障。
基于此，本文结合一30万吨VLCC船舶的轴系实例对船舶柴油机扭振计算和测量分析做了简要的概述。
1，当量系统的转化根据有关轴系振动理论，船舶柴油机及推进轴系实际就是一个多质量有阻尼强迫振动系统。
实际计算分析中，可以将其转化成为若干用无惯量的轴连接起来的集中质量系统，称之为当量扭振系统。
为了使转化后的当量扭振系统能代表实际的轴系的扭振特性，一般要求：当量扭振系统的固有频率应与实际系统的固有频率基本相等；其振型与实际的振型相似。
如下图Fig.1为一30万吨VLCC油轮轴系的当量扭振系统模型。
该船安装的是瓦锡兰7RT-flex82T电喷柴油机，主机的额定功率31640Kw，额定转速80rpm。
中间轴长9927mm，直径700mm，抗拉强度为590N/mm2;螺旋桨轴长10233mm，艉轴承处直径850mm，抗拉强度为590N/mm2。
扭振检测：柴油发电机组扭振特性的验证-最新年文档
扭振检测：柴油发电机组扭振特性的验证1 扭振现象产生机理与检测原理本次测试的试验对象为CAT3516型柴油机，属于往复式柴油机。
往复式柴油机在工作时，旋转的曲轴在燃气压力的不断作用下，产生了平均力矩和交变力矩分量，两者同时作用下会引起扭振现象。
当曲轴不同部位的转速增量有幅值和相位的相对变化时，轴上某一位置的平均转速会产生上下波动，此时即可证明扭振现象已经发生。
当激励频率接近于扭振谐振频率时，旋转件内应力迅速增加，易诱发严重的车辆结构耐久性问题，同时引起振动、噪声的大幅上升。
本次检测的采集信号来自自制辅助工装配合非接触式传感器检测到的曲轴角速度相位差。
该信号经传感器内的前置放大――单稳电路――低通滤波――积分放大处理后，向傅里叶分析记录仪输出信号，通过FFT快速傅里叶频谱分析后，输出分析数据。
通过对数据分析与比对，完成对柴油发电机组的扭振测试。
2 扭振检测标准的确定2.1 试验依据JB/T 9759-2011 内燃发电机组轴系扭转振动的限值及测量方法GB/T 6072.5-2003 往复式内燃机-- 性能第5 部分：扭转振动GB/T 15371-2008 曲轴轴系扭转振动的测量与评定方法2.2 试验标准通过对CAT3516B型柴油发电机组自身的数据要求，结合现存标准，确定了试验标准，测量的曲轴自由端扭振最大分谐波振幅不超过以下极限值：0.5 〜1.0 order 土 Idegree1.5 order ±0.25degree>1.5 order 土0.15degree3 扭振检测应用环境、检测系统、检测工装3.1 应用环境柴油机基本参数：①柴油机型号：3516B HD型；②柴油机参数：标定功率2240kW标定转速1800r/min ;怠速：600r/min ；③结构特征：16缸、V型、四冲程、增压、直喷式、涡轮增压、电喷；3.2 试验条件①所有试验设备，试验前经试运行一切正常并都在有效期内。
扭振测量方法
扭振测量方法
1.使用专业的扭振仪器进行测量。
扭振仪器通常包括传感器、放大器和数据记录器，可以测量物体的扭转变形和震动。
2.进行适当的预处理和滤波。
在进行扭振测量之前，需要对数据进行适当的预处理和滤波，以消除噪声和干扰，确保数据的准确性和可靠性。
3.选择合适的测量位置和方法。
在进行扭振测量时，需要选择合适的测量位置和方法，以确保所得到的数据能够真实反映物体的扭转变形和震动。
4.分析和评估测量数据。
在完成扭振测量之后，需要对所得到的数据进行分析和评估，以确定物体的稳定性和可靠性，并采取相应的措施进行改进和优化。
总之，扭振测量方法是一种非常重要的技术，对于评估和改进机械、电子设备和结构具有重要的意义。
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扭矩的测量方法
扭矩的测量方法
扭矩的测量方法主要有以下几种：
1.扭力扳手：通过扭力扳手可以测量扭矩，根据扭力扳手的读数
和所使用的力矩，可以计算出扭矩。
2.扭矩传感器：通过在转动轴上安装扭矩传感器，可以实时测量
扭矩。
传感器将扭矩转换为电信号或数字信号，然后通过仪表或计算机进行读取和处理。
3.扭力计：扭力计是一种专用的测量扭矩的仪器，它通常由一个
固定部分和一个可以转动的部分组成。
通过测量转动部分相对于固定部分的扭角或转角，可以计算出扭矩。
4.扭力天平：扭力天平是一种用于测量扭矩的精密仪器，它可以
测量微小的扭矩。
扭力天平通常由一个可以在转轴上旋转的称重元件和一个固定元件组成。
通过测量旋转过程中产生的离心力或惯性的力，可以计算出扭矩。
总之，测量扭矩的方法有很多种，具体使用哪种方法取决于测量精度、测量范围和设备条件等因素。
转轴扭振测量基本原理.
转轴扭振测量基本原理1 转轴扭振测试基本原理[1]图1 转轴发生扭振时的角速度变化图[1]轴系扭振是在轴系的旋转过程中同时发生的运动现象。
轴系正常稳定运行无扭振时，其按某一角速度0ω回转。
当轴系出现扭振时，会在轴截面上相应产生往复扭转变形值弧长 '''BB 或扭角ϕ，此时轴系的回转角速度因扭振引起的交变角速度ωΔ而发生了变化，其瞬时角速度为0ωω+Δ，如图1所示。
按扭振信号的拾取方式分，扭振测量方法主要有两大类，即接触测量法和非接触测量法。
接触测量法是将传感器(应变片等)安装在轴上，测量信号经过集流环或者无线电方式传给二次仪表。
非接触测量一般采用“测齿法”，即利用轴上的齿轮或其他等分结构，由磁电式、涡流式或光电式非接触传感器感受扭振引起的不均匀脉冲信号，通过二次仪表的解调处理后达到测量扭振的目的。
图2 角位移测试原理图[1]扭振角位移测量基于非接触测齿原理，如图2所示。
图2(a)所示为扭振非接触测量信号拾取装置，由齿轮和传感器(如电涡流传感器等)组成，齿轮随轴转动，传感器感应脉冲信号(每个齿轮经过传感器时，将产生一个脉冲信号)。
当轴平稳旋转，亦即无扭振时，传感器将输出如图2(b)所示的均匀的脉冲波，其基本频率为0Z ω×(0ω为转速频率，Z 为齿轮齿数)。
当轴发生扭振时，这个基频分量将被调制成图2(c)所示的疏密相间的脉冲波，并经扭振仪解调后获得图2(d)所示的扭振角位移信号，由此，可测出扭振振幅，经记录并分析得出扭振频率。
2 消除转轴弯曲振动影响的措施[1]图3 消除弯曲振动双接头180度布置图[1]对于小扭幅的扭振信号，为消除转轴弯曲振动的影响，每个测点应装设二只相对180度的传感器如图3所示，由质量不平衡等引起弯曲振动可分解成垂直和水平两方向。
水平方向的弯曲振动对传感器的调制信号无影响，而垂直方向的弯曲振动则会使靠近传感器的齿轮瞬时线速度叠加上一个由该振动形成的附加分量，影响传感器的调频信号。
曲轴扭振测试方法
曲轴扭振测试方法
曲轴扭振测试方法通常选用频响函数法。
频响函数法是利用频响函数测试扭振的方法，主要通过测量曲轴扭转减振器的频响函数来获取扭振频率。
在测试过程中，通常会沿X方向对系统进行锤击，给系统切向激励，以模拟实际工作状态。
同时，测试之前需要先将曲轴扭转减振器加热到指定温度，然后利用保温装置进行保温，并利用非接触式温度测量装置测量系统温度，以保证测试结果的准确性。
另外，由于橡胶在100℃时会有高温失效的倾向，而实际工作温度通常低于100℃，因此通常仅对20、40、60、80℃这四个温度下的曲轴扭转减振器扭振频率进行测试。
以上信息仅供参考，具体操作可能需要根据具体情况进行调整。
如需更多信息，建议咨询专业技术人员或查阅相关技术手册。
扭振测试与模拟分析
扭振测试与模拟分析扭振测试与模拟分析扭振测试与模拟分析是一种用于评估材料和结构对扭转应力的响应能力的方法。
在这篇文章中，我将逐步介绍扭振测试和模拟分析的步骤和过程。
第一步是进行扭振测试。
在这个步骤中，我们需要准备一个扭转试样，并将其固定在测试平台上。
然后，通过施加扭转力矩来对试样进行扭转。
在测试过程中，我们需要记录下扭转力矩与试样扭转角度之间的关系。
这样，我们就可以得到一个扭转应力-应变曲线。
通过分析这个曲线，我们可以获得一些重要的材料性能参数，如最大扭转应力、剪切模量和破坏应变等。
第二步是进行模拟分析。
在这个步骤中，我们使用计算机模拟软件来模拟扭振测试过程。
首先，我们需要将试样的几何尺寸和材料性质输入到模拟软件中。
然后，我们可以设定施加在试样上的扭转力矩，并运行模拟。
在模拟过程中，软件会计算出试样的应力和应变分布。
通过分析这些结果，我们可以获得与扭振测试相似的参数，如最大应力和应变分布。
第三步是比较实验结果和模拟结果。
通过将实验结果和模拟结果进行比较，我们可以评估模拟的准确性。
如果实验结果与模拟结果吻合良好，那么我们可以相信模拟可以准确地预测材料和结构的扭振响应。
如果存在差异，我们可以进一步调整模拟参数或者检查实验过程，以提高模拟的准确性。
最后，我们可以利用扭振测试和模拟分析的结果来指导材料和结构的设计和优化。
通过理解材料的扭转性能，我们可以选择合适的材料，并确定最佳的结构设计。
此外，我们还可以根据模拟结果来预测材料和结构在不同工况下的扭振响应，以评估其可靠性和安全性。
总之，扭振测试与模拟分析是评估材料和结构对扭转应力响应能力的重要方法。
通过逐步进行扭振测试和模拟分析，我们可以获得关键的材料性能参数，并指导材料和结构的设计和优化。
扭振分析报告
扭振分析报告1. 简介扭振分析是一种用于分析旋转系统中的扭转振动的方法。
扭振振动是由于旋转系统中的扭转刚度和质量分布不均匀引起的一种振动形式。
扭振分析可以帮助工程师了解扭振振动的原因，并提出解决方案来减小扭振振动对系统的影响。
2. 扭振振动原理扭振振动是由于旋转系统中的扭转刚度和质量分布不均匀引起的。
旋转系统中的扭转刚度可以用扭转角度和扭矩之间的关系来描述。
扭转刚度越高，扭振振动越明显。
同时，旋转系统中的质量分布不均匀也会导致扭振振动，不同部位的质量分布不均匀会产生不同的惯性力矩，从而引起扭振振动。
3. 扭振分析方法3.1 扭振测量扭振分析的第一步是进行扭振测量。
扭振测量可以通过安装扭振传感器来实现。
扭振传感器可以测量旋转系统中的扭转角度和扭矩，从而帮助工程师分析扭振振动的强度和频率。
3.2 扭振分析扭振分析是根据扭振测量数据来分析扭振振动的原因和性质。
扭振分析可以通过频谱分析、模态分析等方法来实现。
频谱分析可以帮助工程师确定扭振振动的频率成分，从而找到可能的激励源。
模态分析可以帮助工程师确定旋转系统的扭振模态，从而找到可能的共振点。
3.3 扭振解决方案根据扭振分析的结果，工程师可以提出相应的解决方案来减小扭振振动对系统的影响。
解决方案可能包括增加扭振刚度、改善质量分布、调整系统参数等。
4. 实际案例分析4.1 案例背景某风电场发电机扭振振动问题严重影响了发电机的正常运行。
工程师使用扭振分析方法进行了分析。
4.2 测量结果经过扭振测量，工程师得到了发电机旋转系统中的扭转角度和扭矩数据。
4.3 分析结果通过对扭振测量数据进行频谱分析和模态分析，工程师确定了扭振振动的频率成分和扭振模态。
工程师发现，扭振振动的频率与发电机的叶片自然频率相近，可能是由于叶片的质量分布不均匀导致的。
4.4 解决方案工程师提出了两个解决方案来减小扭振振动。
第一，通过增加发电机的扭振刚度，可以减小扭振振动的强度。
第二，通过改善叶片的质量分布，可以减小扭振振动的频率。
汽车发动机扭震试验测量原理
发动机曲轴扭转振动的测量一、实验目的：1、学习用实验法确定曲轴固有频率和临界转速，并找出共振时的最大扭转角。
2、了解非接触式扭振仪的工作原理。
二、实验说明：在内燃机的使用实践中，人们发现当多缸机达到某一转速时，会变得运转很不均匀，并伴有机械敲击和抖动，性能也变坏了，当转速升高或降低一些，这种现象减轻甚至消失，这种现象的原因是由于曲轴发生了大幅度扭转振动引起的。
曲轴不是绝对刚性的，具有一定的弹性，而且有自己的固有频率。
曲轴在某一转速工作时，不仅要受到各缸平均扭矩的作用，还要受到各缸干扰力矩的作用，而且不同步，所以各曲拐间必然产生相当大的周期性相对扭转。
这种扭转与曲轴的刚度、转动惯量和施加在曲轴上的干扰力矩有关，或者说与曲轴的固有频率和干扰力矩有关。
而各缸干扰力矩是相当复杂但是是呈周期性变化的，根据傅立叶级数理论，再复杂的周期性函数都可以表示成由若干阶谐量叠加而成，所以，各缸干扰力矩可以认为是由若干阶谐量叠加而成。
+M0.5sin(0.5ωt t+δ0.5)+M1sin(1.0ωt t+δ1)+M1.5sin(1.5ωt t+δ1.5)+ M2sin(2.0ωt t+δ2)+M2.5sin(2.5ωt t+δ2.5)+M3sin(3.0ωt t +δ3)+…………………………………………..+M 9.5sin( 9.5ωt t+ δ9.5)+M10sin(10ωt t +δ10)+M10.5sin(10.5ωt t+δ10.5)+M11sin(11ωt t +δ11)+M11.5sin(11.5ωt t+δ11.5)+M12sin(12ωt t +δ12)当干扰力矩的某一阶谐量的变化频率等于曲轴的固有频率时，就会产生共振，使相对扭转角大大的增大，造成曲轴承受的应力大大增加，这样就会使曲轴轻则疲劳加剧，重则断裂，直接影响曲轴的使用寿命。
要想研究曲轴的扭转振动，用计算的方法比较繁琐，今天我们就用实验的方法来研究曲轴的扭转振动。
发动机扭振测试方法
发动机扭振测试方法
嘿，你知道发动机扭振咋测试不？其实啊，测试发动机扭振有一套方法呢！先把传感器安装在发动机合适的位置，就像给发动机戴上一个小“耳环”。
这传感器可神奇啦，能精准地捕捉到发动机的振动信号。
然后通过专业的设备来接收和分析这些信号，就好像一个超级侦探在破解谜团。
在这个过程中，安全性那是相当重要啊！要是不小心安装错了传感器，那可不得了，就像在走钢丝的时候突然掉下去一样吓人。
稳定性也不能忽视，要是信号不稳定，那分析出来的结果能准吗？就好比你在看一部老是卡顿的电影，能看得痛快吗？
那这测试方法都用在啥场景呢？汽车制造厂里肯定少不了啊！可以检测发动机的质量，确保每一台出厂的车都动力十足。
还有维修的时候，能快速找出发动机的毛病，这多厉害啊！它的优势也很明显，精准、高效，能让问题无处遁形。
给你讲个实际案例哈。
有一次，一辆车老是抖动，师傅们用这个扭振测试方法，很快就找到了问题所在，原来是发动机的某个部件出了故障。
修好后，那车开起来顺顺当当的，就跟新的一样。
所以啊，发动机扭振测试方法真的超棒！它能让我们更好地了解发动
机的状态，确保车辆安全可靠地行驶。
扭振测试—实验结果分析报告
实验结果
建立的测试模型如下图，轴向为Z轴：
测试件共布设了个40个测点，经过敲击示波，取定分析频率5120Hz，每组实验取3次平均，圆盘夹持在不同位置处测试得到FRF频率峰值有偏移，如图：
被测件的扭振模态是所关心的，因此，对每个数据点只取X、Y方向的数据，由有限元仿真结果1阶扭振频率1730.9Hz，2阶扭振频率3359.3Hz，3阶扭振频率5164.5Hz（超出测
试设置带宽），根据测试结果取定分析频带为1240.04~3826.68Hz，由实验数据得到的稳态振型图：
由稳态图得到实验关心的2阶扭振固有频率如下表所列：
附图：
力信号（局部放大）
力信号（未加窗）频谱
力谱（加力指数窗）
加速度（加指数窗）信号
加窗后加速度信号频谱
FRF函数（力谱/响应谱）。
发动机扭振测试技术
图为DASN扭振信号处理系统软件包的结构框图，系统 由稳态信号分析、瞬态信号分析、曲线拟合和图形结果回放 几大模块组成。
在DASN扭振信号处理系统中，稳态分析 采用三点卷积幅值校正法提高各谐次频率成 分的幅值精度，采用一次批处理全部分析出 各转速下的各谐次幅值以提高稳态信号分析 精度。在瞬态信号分析中，采用9.6.2节中介 绍的将采样频率降低一倍，使一次采样样本 所包含的整周期数扩大一倍，加Hanning窗 进行转速跟踪分析的方法，提高了扭振分析 精度。
由于发动机存在较大幅值的低频滚振等非周期信号，这种 信号是由径向振动对扭转振动的影响而产生低频干扰信号，其 幅值和频率都在变化的(参见图(a))，且振幅较大。直接采用传 统转速跟踪分析方法分析这种信号，由于所分析第一谐次的频 率成分非常靠近低频干扰的滚振频率成分，产生主瓣干涉现象， 造成较大的幅值分析误差；由于不能加窗，其余各谐次幅值也 会因受到旁瓣干涉而产生较大误差。精确的提取各谐次幅值是 扭振信号处理的核心，传统转速跟踪分析方法，由于主瓣及旁 瓣干涉的影响，不能用加窗方法来提高分析精度，因而不能用 来分析带有滚振等低频干扰频率成分的发动机时变瞬态扭振信 号。采用第9.6.2节的将采样频率降低一倍，使一次采样样本所 包含的整周期数扩大一倍，加Hanning窗进行转速跟踪分析的 方法，避免了加窗产生的主瓣干涉，大大降低了低频干扰成分 旁瓣干涉带来的影响，提高了扭振分析精度。
1 发动机扭振信号测试方法和处理系统 一 发动机扭振特性稳态和瞬态测试方法
(1) 发动机扭振特性曲线的稳态测试方法
发动机扭振特性曲线的稳态测试方法的优点是各稳定转速的负荷 可以任意确定，不需要定值。缺点是：a. 测量时间长，一般需要几 个小时，甚至几天；b. 信号处理时间长，速度慢，人工分析阶次谱 有时需要几天时间；c. 另外测量的转速间隔比瞬态方法稀得多。
扭振分析
扭振测量分析流程图过零时刻，记第i 个齿轮过零时刻为i T ，则第i 个齿轮所经历的时间为：1=i i i T T T +∆-，则第i 个齿轮的瞬时转速为：60(r/min)i in Z T =⋅∆ 周期平均，对M 个周期数据进行平均，得到平均后的瞬时转速：1201(r/min)M i i Z j j n n M -+⋅==∑ （i=1，2，3……2Z ）齿平均，对m 个齿进行平均处理：1(r/min)i mi i j j in n m ++==∑ （i=1，2，3…….2Z ） 平均转速，Z 为齿轮数，i n 为第i 个齿轮瞬时转速：11(r/min)Zc i i n n Z ==∑ （i=1，2，3……Z ） 每个齿轮在i T ∆分度时转过的扭角即角位移为：()()360660i c i i i c i n n T n n T θ-⨯=∆=-⋅∆则经过j 个齿轮分度时的扭角为：16(n n )T jj i c i i θ==-∆∑ （j=1,2,3……nZ ）对时间-角位移信号在每个小段t ∆内认为是转速不变的稳定过程，对每个t ∆段进行傅立叶变换，得到频谱图，再取幅值的平方便得到功率谱图。
扭振测量时，先从最低稳定转速起加速，当转速增大一个固定值后记录一次，一直到最高稳定转速为止；然后再从最高稳定转速减速，同样，转速没降低一个固定值后记录一次，直到最低稳定转速止。
分析步骤：1， 测得每个测量转速的时间—扭角振幅图；2， 对每个时间—扭角振幅图进行傅立叶变换，得到此转速下的幅值谱；3， 对该转速的幅值谱进行采样，得到不同频率i f 对应的振幅，列出频率—振幅表； 4， 从幅值谱图上找到该转速的基频，比如为0f ，记为1谐次，再用0i f k f =，则频率i f 对应为k 谐次，这样得到该转速下的各谐次—振幅表；5， 依照步骤1-4，得到每个转速下各谐次—振幅表，将不同转速的谐次--振幅表合成为转速—谐次—扭角振幅表；6， 以转速为横坐标，扭角振幅为纵坐标，将步骤5得到的表格数据按照不同谐次在坐标中标出，绘制各谐次扭角振幅的转速—振幅图；7， 找到振幅最大点对应转速为临界转速；。
扭振测量与分析
扭振测量和QTV介绍1.引言噪声及振动问题,在旋转部件开发中,是一个必须充分重视的因素。
就车辆而言,旋转机械或旋转部件包括：发动机(引擎),动力传动系, 变速装置, 压缩机和泵等等。
对它们的动力特性, 必须了解得非常透彻, 力图实现宁静、平顺、安全地运转。
通常, 对线振动和角振动的测量和分析, 是分头进行的。
旋转件横向振动的测量方法, 是大家熟悉的,研究得已经比较透彻，为了充分把握结构的动力特性, 通常会实施多通道并行的测量和分析。
而扭振测量则需使用专门的设备, 它们一般并不集成在一总体动力学测试系统内。
2.扭振的“源—传导—接收”模型研究动力学问题的一般方法,是建立所谓“源—传导—接收”模型（图1）。
在某一部位（接收部位）观测到的响应,视为由源和源在结构上沿某途径传导产生的效果。
由于结构的共振或反共振效应，源可能在传导过程中被放大或者被衰减。
此外，它们可能沿多个不同途径，传导至接收部位。
图1 扭振的“源——传导——接收”模型接收部位或响应部位的振动，通常是刚体运动伴随柔体运动的复合现象。
前者一般不产生交变应力，后者则会引起交变应力，并成为某种耐久性问题的根源。
传递途径分析（TPA）涉及到某接收部位对源的干扰，这种干扰经由其可能的传导途径，并依赖于传导途径固有的动力学特性，影响整个结构的响应。
用同样的方法，我们来研究扭转振动。
先是有一个“源”，譬如说，发动机给出的交变输入力矩。
力矩传递过程，牵涉到轴系、齿轮传动系或皮带传动系等的动力特性。
最终表现出来的，是旋转件的转速变化。
如果沿整个轴，各部位的转速变化都是相同的、一致的，那么在严格的意义上，这不能算作是扭振，仅仅只是转速在变罢了（这相当于线振动分析中的刚体模态）。
仅当沿轴不同部位检测到的转速增量有幅值和相位的相对变化时，扭振才确实发生了。
当激励频率接近于扭振谐振频率时，会导致旋转件产生很大的内应力。
如果未设置专门的监测设备，就有可能发生严重的耐久性问题。
扭振测量与分析
扭振测量和QTV介绍1.引言噪声及振动问题,在旋转部件开发中,是一个必须充分重视的因素。
就车辆而言,旋转机械或旋转部件包括：发动机(引擎),动力传动系, 变速装置, 压缩机和泵等等。
对它们的动力特性, 必须了解得非常透彻, 力图实现宁静、平顺、安全地运转。
通常, 对线振动和角振动的测量和分析, 是分头进行的。
旋转件横向振动的测量方法, 是大家熟悉的,研究得已经比较透彻，为了充分把握结构的动力特性, 通常会实施多通道并行的测量和分析。
而扭振测量则需使用专门的设备, 它们一般并不集成在一总体动力学测试系统内。
2.扭振的“源—传导—接收”模型研究动力学问题的一般方法,是建立所谓“源—传导—接收”模型（图1）。
在某一部位（接收部位）观测到的响应,视为由源和源在结构上沿某途径传导产生的效果。
由于结构的共振或反共振效应，源可能在传导过程中被放大或者被衰减。
此外，它们可能沿多个不同途径，传导至接收部位。
图1 扭振的“源——传导——接收”模型接收部位或响应部位的振动，通常是刚体运动伴随柔体运动的复合现象。
前者一般不产生交变应力，后者则会引起交变应力，并成为某种耐久性问题的根源。
传递途径分析（TPA）涉及到某接收部位对源的干扰，这种干扰经由其可能的传导途径，并依赖于传导途径固有的动力学特性，影响整个结构的响应。
用同样的方法，我们来研究扭转振动。
先是有一个“源”，譬如说，发动机给出的交变输入力矩。
力矩传递过程，牵涉到轴系、齿轮传动系或皮带传动系等的动力特性。
最终表现出来的，是旋转件的转速变化。
如果沿整个轴，各部位的转速变化都是相同的、一致的，那么在严格的意义上，这不能算作是扭振，仅仅只是转速在变罢了（这相当于线振动分析中的刚体模态）。
仅当沿轴不同部位检测到的转速增量有幅值和相位的相对变化时，扭振才确实发生了。
当激励频率接近于扭振谐振频率时，会导致旋转件产生很大的内应力。
如果未设置专门的监测设备，就有可能发生严重的耐久性问题。
大型汽轮发电机组扭振的计算和测量
——振幅 ——频率
——转速
M1 HP LP1
M2 LP2 GEN EXC
在 250Hz 以下发现发电机转子有 3 个扭振自 然频率。较低的转速下，扭振自然频率随转速上升 而稍有增加；较高转速下，扭振自然频率保持恒定。 这是由于当转速升高时，作用在转子绕组和槽楔上 的离心力使它们增加了转子的刚度。计算和测量 的扭振自然频率十分吻合，其偏差仅约 3%。
（2）在轴系测量平面上采用齿盘测量振动响应、 固定在轴颈处的灵敏应变仪、固定在圆周方向的加 速度传感器，以及激光技术等方式。
（3）根据测出和计算的扭振自然频率确定振型 ABB 公司采用带无线信号传输的 4 支臂灵敏 应变仪或加速度传感器进行测量。
图 9 固定成整体的加速度传感器及传感器座
13 在动平衡超速间进行的扭振测量
汽轮发电机轴系扭振是与汽轮机长叶片的振 动相关联的。为了研究这一现象，采用了轴系和叶 片关联的模型，其中每一叶片分别为 10 个单元组 成的梁的模型，梁的模型与轴的模型连接。关联模 型的自由度随所考虑叶片的附加自由度而增加。
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10 分析例子
对一个带 4 级模化末级叶片的汽轮机轴系，分 析其关联的轴-叶片模型，显示有两对关联的一阶 叶片振型。一阶叶片振型中的一对（M1 和 M2）其 叶片运动是与轴的扭转振动同相的，另外一对（M3 和 M4）则是反相的，见图 5。
《东方电机》2013 年第 6 期
图 6 无关联轴模型（左侧）和关联轴模型 （右侧）的轴的振型
——频率
——电网频率
的交联振动可以忽略。对轴系和长叶片分别进行 振动设计分析，可以得到要求的结果。
图 5 非关联和关联的叶片自然频率 M1 ～ M4
——频率
图 6 为不关联轴系模型和关联轴-叶片模型下， 低压汽轮机带最后 2 级叶片的计算轴振型。
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扭振的测量
概括而言，因为所有的动设备在运行中都存在一定程度的扭振，但与横向振动不同，扭振难于用简单、直接的方法测量，经常被忽视。
如果因此视而不见，扭振就会成为设备损坏的隐形杀手，给企业带来巨大的直接和间接的损失。
无论ISO标准还是API标准，都要求正常运行时，设备的临界转速（其实也包括周边可能受影响的结构固有频率。
只是要求更高，要求其固有频率高于可能的稳态运行的频率的10倍）应该在稳态运行时，可能的激振频率的±10%之外（也有更严的要求：在15%~20%之外）。
扭振固有频率同样可能被激起，所以和横向振动一样，也必须知道你的转子系统的扭振固有频率。
转子的裂纹大多由扭振破坏引起，键、键槽等的损坏通常也与扭振密切相关，还有齿轮损坏、联轴器损坏、热涨（冷缩）配合的失效等也可能是扭振的失效引起。
扭矩的测量，必须要两个探头，在转子的两个截面测量，单个截面、单个探头只能测量扭振动态信号。
扭矩的大小正比于转子角转速的变化（欧拉定义）。
扭矩的变化通常发生于运行转速的变化，并因此产生扭振。
我们从力学理论中知道，扭矩测量的方法通常是应变片法，但在高速旋转的转子上贴应变片，信号还要传递出来，测量的频率范围还有一定的要求等，哪个方面都是难点。
应力-应变-单位轴向长度变化的角度等有确定的关系，可以用角度的测量来表达扭矩及扭振。
而角度的关系实质是一种时间的关系。
市场上缺乏测量扭振的通用、成熟产品。
英国有一家公司生产一种短节式的测量系统，但必须串进原机组的轴系中，所以是一种需要在设计阶段就考虑好，比较贵的系统。
本特利的3500/42M（MOD 183484, 162572）和System1的Classic支持这种装置。
这个方法其实也是一种测量时间间隔的方法（TIM）：计算相邻两个
脉冲的时间间隔，而时间间隔的变化与特定转速下的扭振有关。
但近年来发展了一类简便方法，不改变原转子系统，使用已有的固定安装的键相（每转一个脉冲）信号，或者使用斑马带或多齿齿轮（MEW）产生的每转多个脉冲信号，高速采样，分析其中的扭振信号。
特点是：成本低，快捷，仅需要单个探
头。
当然，单个探头只能测量扭振，是无法测量扭矩的。
好在一般也不需要检验扭矩，机器的破坏大多是扭振，而不是扭矩造成的。
1.利用已有的键相信号。
高速采集键相脉冲信号，不用停机，使用键相信号的限制是最大的分析频率是转子转速频率的一半，如果转速低，而扭振固有频率较高就不够用了。
2.使用斑马反光带/激光探头法。
需要停机贴斑马带，最大分析频率范围扩大了。
主要是用于临时故障诊断，不能用于监测，带要注意结合部的不连续性。
要确认分析软件考虑到了这个因素。
3.使用多齿齿轮/激光探头法。
需要有齿轮盘或者额外安装齿轮盘，可用激光探头或其它能高速采集脉冲信号的探头，优点是安装牢靠、信号可靠。
但要注意齿形几何的不一致性，也要确认相应的软件考虑了这个误差可能带来的影响。
可以用于监测。
对于基于TIM的方法，同时要求较高的幅值精度和时域分辨率。
本特
利用ADRE408来采集连续原始波形，其128KHz的采样率能保证波形分辨率，而其24位的数模转换能满足幅值精度。
实践表明，不是随便的斑马反光带和普通的激光传感器都能胜任的。
反光带对反光条的间距和黑白对比度要求高，激光传感器要求有较高的采样频率。
对于持有ADRE 408的工程师，建议在日常启机采集信号时，应该总是激活键相信号的原始数据功能，以评估机组是否存在扭振问题，额定转速后解除原始波形的录波功能。
目前最常用的斑马反光带测量法，安装中有诸多技巧和注意事项，比如轴表面及条纹表面清洁要求，垂直、对齐要求，头尾结合点应是黑色非反光超长条要求，探头和斑马带的距离、角度要求等等，这里就不详述了。