轴系扭转振动测量方法评述

分 不 存 在 分 度 误 差 调 幅法 假 定 轮齿 不 存 在齿 廓 误 差 这 两 项 误 差 是 影 响 测 量 精 度 的 主要 因
,
,
高频 基 准 脉 冲计数 值 的差 异 并 由 相 应 转 速 值 换 算 而 得 出 齿 廓 分度误 差 〔 〕
。
,
非接触 测 量 法 不 需 要 在 轴 上 安 置 特 殊 装
的 扭 振 应 变 片 的 布 置 要 能 消 除 轴 的 横 向振 动 的 干 扰 并 能 实 现 温 度 影 响 的 自动 补 偿
’ 献 〔 〕 供 了 几 种方 案 可 提
,
, ,
,
计 通 用 的测 量 仪器
。
无 线 电发 讯 方 式
,
。
也称遥 测
,
。
传感器
,
。
文
输 出 信 号 用 导 线 引 至 无 线 电 发 讯 器 经 调 制放
,
损坏
。
对 于 汽 轮发 电机组 这类 大型 回转 机 械
,
,
它模 仿 惯 性 式 速 度 传 感器 原 理 设
,
扭 振 的 危 害 是 非 常严 重 的 其 表 现 之 一 是 机 组 的 次 同 步 振 荡 囚 机 床 的 传 动链 轴 系发 生 严 重
。
计 巧 妙 实 现 了绝
,
扭振 时 会 破 坏 加 工 精 度
,
由于 集 流环 动静 部 分 之 间 接
, ,
,
器 如 用 电涡 流 式 位 移 传 感器 扭 振 信 息 存 在 于
,
,
触 电 阻 的不 稳定 性 加 上 摩擦 静 电干 扰 这 种 传
脉 冲的相 位 中 经 鉴 相 器解 调 后 得 到扭 振 信 号
这是调频法
。
,
,
,
输 方 式 会 大 大 降 低 信 噪 比 摩 擦 发热 和 磨 损 使 集流 环不 能 长时间工 作 所 以不便作监测 使用
的 减 磨 耐 磨 特性 和 良好 的导 电性
、 、
当轴旋转 时 装 在轴 上 的 齿 形 结 构在 传 感 器 上
感 应 出钟 形 脉 冲 电 平 信号 序 列 其 幅值 和 相 位
。
集 流环 分 拉
,
线 式 碳 刷式 水 银 式 和 感 应 式 四 种 具 体结 构
可 参 阅 有 关 资料
。
都 可 能携 带 轴 的 扭 振 信 息 这 取 决 于 所 用 传 感
。
发讯 器 电源 天 线 等 的 安装 和
,
,
、
、
保 护 要 视 被 测 轴 的实 际 结 构 精 心 设计 例 如 在
汽 轮 机 转 子 上 往 往 将 它们 装 在 叶 轮 的 平 衡 槽
,
将 加 速 度 计 的敏 感 方 向置 于 轴 截 面 的切 线 方
牙
头
内 由于 收发 天 线 之 间 的 距 离 直 接 影 响信 号 的
干 扰 使扭 振 信 号 提取 与 分 析 比 较 困 难
、
,
非接 触测 量 方 法 本 质 上 是 相 对 比 较 法
。
,
者 之 间用 蝶 形 弹 簧 联 接 它 们 之 间 的相 对 角 位
,
如 何 建 立 测 量 基 准是 一 个 难点
,
移 用 杠 杆 测 量 并 放大 后 去 推 动 记 录 笔
为监 测 轴 或 轴 上 零 件 如 叶 片等 的 动 态 应
国 家 重 点 科 技 攻 关项 日
《 洲〕 第 年
期
力 把应 变 片 贴在 轴上 作 为 敏感 元件 来 测 量
,
,
,
因这 种 方 式 复杂 和 易受 测 量 对 象 制 约 无 法 设
,
剪 应 变 剪 应 变 随 时 间 的 变 化 情 况 就 反 映 了轴
,
。
发 动 机 的 曲轴 也 存
对 测 量 从 信号 获
,
在扭 振 问 题
。
总 之 扭 振 是 普遍 存 在 并 应 引起
。
,
,
取到记 录全部采
用 机械结 构 如 图
,
足 够重 视 的课 题
,
与测 量 横 向振 动 不 同 测 量 扭 振 要 困 难 的
多 主要 表 现 在 以 下 三 个 方 面
、
置 而 是 利 用 轴 上 已 有 的 等分 结构 测 量 准 备 工
,
,
素
。
由 于 扭 振 幅度 相 对 于 齿 间 距 很 小 信 号 的
,
,
相 位调 制 度是 很 小 的 对 频 率 解 调 电路 的精度
作较 少 测 量 过 程 也 不 干 扰 轴 的 正 常 运 转
,
,
。
它
要 求将很 高 扭振 引起 轴 的 角 速 度 波 动 与平 均 角速 度 相 比 也 很 微 弱 信 号 的 幅 值 调 制度 很 小
强 弱 这种 测 量 系 统 在 使 用 前 要 预先 标 定
, ,
,
,
。
与
,
集 流 环 方 式 相 比 遥测具 有 使 用 方 便 可 靠 及 测
量精 度 高 的 特 点 大 规 模 集 成 电 路 的 发 展 为 收 发 射机微 型 化 开 辟 了道 路 而 且 市场 上 还 有
,
、
,
、
资获含
通 用 的 遥 测 仪 所 以 扭振 的 遥 测 方法 会得 到更
, ,
多应 用
图 用 压 电 加 速度 计测 量 扭振
。
。
接触 测 量 法 都 需 要 在轴上 安装 传 感 器 等 测
量 装 置 有 时不 得 不 破坏 轴 的原 来 结 构 这 在 许
,
, ,
向 如图
,
,
示 为 消除 轴横 向振 动 引起 的测 量 误
差 用 一 对 相 同加 速 度 计 对 置 对称 安 装 把 两 它
电 发讯 方 式 传 给 仪 器
‘ 。
,
式 测 量 记 录系 统 响 应 带宽 非常有 限 又 因 蝶 形 弹 簧 不 能 太软 频 率 很 低 的扭振 也 不 能测量
三 接触 测 量 法
、
非 接 触 测 量 一 般 采用
、
测 齿法
,
’ ,
即 利 用 轴 上 的 码 盘 齿 轮 或其 它 等分
结构 测 量 角速 度 的不 均 匀 性 而 达 到测 量扭 振
集流 环 方式
。
。
是 动 静 部 件 之 间传递 信
图 测 齿法 原理
“
,
场
号 的 常 用 方 法 集 流 环 主 要 由两 部 分 组 成 一 分 与 传感 器 的 引 出 线 相 联并 随轴 旋 转 另 一
,
这类方 法 都 基 于 测 齿 原 理 如 图
, , ,
”
所示
。
部 分 与 测 量 仪 器 相 联 两 部 分 之 间应 具 有 良好
,
若 用 电磁 感 应 式 速 度 传 感 器 则
。
扭 振 信息 既 存 在 于 信 号 的 幅 值也存 在 于 相 位信
磨床 与 磨 削 》 《
息 中 通 过检 波 积 分平 滑 并 取 掉 直 流 分量 后 就 得 到扭 振 信 号 这 是 调 幅 法
, , , ,
,
,
,
的 因 为象 汽 轮 发 电 机 转 子 上 都有 测 速 齿 轮 现
法 并 分 析 它 们 的 误 差 来 源 及应 用 场 合
二 盖革扭振测量仪
、
本 的振 动形 式 之 一
,
。
绝大 多数 轴 系 都 用 来 传 递
扭 矩 负 载 或 者 驱 动 力 矩 的 变 化 都会 激 起 轴 系
的扭 振 扭 振 产生 的 动应 力 导 致 轴 的疲 劳 甚 至
,
这是测量扭 振 的最 早 仪 器 闭
,
—
经 电 路 整 形 后 同样 导 致 脉 冲 相
,
析
法
。
要 提 高测 量 精 度 需 要 改 进 和 发 展 上 述 方
办法 是 利 用 轴 上 的准 等 分结构 如联 轴 节 周 向
的一 组 螺 钉作 为 扭 振 测 点 在 轴 平 稳 运 转 状 态
,
,
。
数 字 式 脉 冲相 位 解 调 法 能 消 除 上 述 两 项 主
,
解 调 放大 和 校 正 后 送 记 录 或 分 析 仪 器
, ,
。
发讯
频 响范 围 和 高 的灵 敏 度 但 不 能 测 出轴 的 刚 体 用 压 电加 速 度 计 测 量 扭 振 也 是 可 行 的 闹
,
器 有 调 幅式 调 频 式 两 类 其 电 源 可 采 用 电池 或
感 应 供 电 方式
, ,
。
该方 法
。
扭振 测 量 主 要 有 两 大类 方 法 接 触 测 量 和
非 接 触 测 量 前 者将传感 器 应 变 片 加 速 度 计
,
简 单 实 用 但 因 轴 的 扭 振 是 通 过 皮 带传 递 到 测 量 头 架 的Байду номын сангаас皮带 的 弹 性 振 动会 引 起失 真
, ,
,
机械
。
等 安 装 在 轴 上 测 量 信号 经 过 集 流 环 或者 无 线
所示
。
使用 时
,
把待测 轴用 皮带 与扭 振 仪 的 皮 带
轮 相联 使轴 的扭
, , ,
记 浪纸 一
旦
瀚
,
对 传 感 器 的安装保 护 及 信号传输要 求
。
高 相 应 的 工作 也 复杂
,
、
图
,
盖 革扭 振 测 量 装 置
扭 振 信号 信 噪 比 很 差 加 上 横 向 振 动 的
。
振传 递 到 仪 器 的 头 架 上 飞 轮 以 头 架 的平 均 角 速 度旋 转 皮带 轮 以 头 架 的 瞬 态 角速 度 旋 转 二
。
但
起扭振 测 量 误 差
幅 度 变化
,
方 向 的振 动 引起 信 号 脉 冲
,
该方 法 要 求轴 上 有 回 转 等分 结 构 一 般 的 大 型
旋 转 轴上 仅有 一 个测 速 齿 轮 而 一 个 测 点 显 然
是不 够 的 这 使 测 点数 目大受 限 制 可 行 的 解 决
, ,
位误 差 调 幅法 也 存 在 类 似 的 误 差 不 再 详 细 分
。
关键 词
一 引言
、
扭转 振 动 测 齿 法 调 制 遥 测
,
,
,
的 目的
,
。
把 多 普 勒 测 速 方 法 作 恰 当设 计 还 可
。 。
,
一 般把旋转 轴 时快 时慢 的 回 转 不 均 匀 性 定 义 为 轴 的 扭 转振 动 困 简 称扭 振 它 是 轴类 最 基
, ,
‘ 利 用 激 光 来 测 量 扭 振 〔 〕 以 下 分别介 绍 各 种 方
要一致
,
。
由于 电 荷 信 号 微 弱 且 不 易 传 输 如 何
,
把 加 速 度 计 的输 出 信 号 准 确 地 从 旋 转 轴 上 取
出 是 测 量 成败 的 关键
,
。
实 际 上 在 所 有 接触 测
,
,
量 法 中 一 个 共 同 的难 点 就 是 信号 的传输 问题 常 用 有 以 下 两 种 方式
,
要误差 是 一 种 很 好 的改 进 措 施
,
。
既然 扭 振使
,
下 测 出 各 螺钉 之 间 的 周 向分度 误 差 作 为 基 准
, ,
传感 器 的 测 齿 脉 冲产 生 相 位 调 制 现 象
设 计 出基 于 上 述 原理 的 扭 振 测 量 仪 如 英 国
型扭振 仪 美 国
,
振动
,
见图
,
方 向 的 振 动 直 接 影 响齿 廓 扫
,
公司的
一
型 扭 振 仪 上 海 电力 成 套 设
一
过 测 头 的 时 间 而 导 致 信号 的 相 位 误 差 从 而 引
备研究所 研 制 的
扭振测量仪等
, ,
, ,
,
最 适 合 扭 振 的长 期 监 测 之 用 将 成 为 大 型 旋 转
,
机 械扭 振 测 量 和 监 测 的 主 要 方 法
公司的
一
。
现在 已经
, ,
,
因 此 对 幅 值 解 调 电 路 的 精 度 要 求 同样 是 很 高 的 另 一 项 主 要 误 差 来 源 是 轴 的 横 向振 动 径 向
供选 择
。
汽 轮发 电机 组
,
大后 靠 装在 轴 上 的 天 线 发 射 到周 围 的 空 间 在
发 射 天 线 附近 的静 止 结 构 上 安 装 接 收天 线 经
,
转 子 工 作 在 高 温 下 粘贴 应 变 片时 良好 的绝 热
保 护 是关 键 的 一 环 扭振
。
。
应 变 片测 量 法 具有 较 宽 的
多场 合 下 是不 允许 的 此 时 非 接 触 测 量 法 就 显
,
们 的 输 出 信号 相 加除 以
,
作 为 扭振 信号
。
该方
,
示 出 了它 的优 越 性
、
。
法 需 要 在 轴 上 设 计 专 用 的 传 感 器 安装 机 构 并
四 非接触 测量 方 法
严 格 切 向 安 装 且 二 者 的 特性 和 到 轴 心 的 距离
, ,
。
因 市 场 上 有许
场 测 量 其齿 廓 误 差 没 有 好 的 方 法 一 种 可 行 的
办 法 是 测 出轴 在 无 负 载 平 稳 运 动 状 态 下 齿 间
,
多通 用 单 片 解 调 集 成 电 路 非 接 触 测 量 方 法 显 得 很 简 单 然 而 调 频 法 假 定 轮 齿 的 间 距严 格 等
轴 系扭 转 振 动 测 量 方 法 评 述
湖南 大 学
摘要
,
・
郭
力 李
波
,
本 文 比 较 全 面 地 介 绍 了 旋转轴 系扭转 振 动 的 各 种 测 量方 法 通 过 对这些 测 量 方 法特点 的分 析 列 出 了
,
各 自的误 差 来 源 及 其 应 用 场合 最 后 预 测 了扭转 振 动 测量 与监 测 的 未 来 发展方 向