LMS – 扭转振动测试分析解决方案

Hz torsional vibration flywheel side (DC1)
500.00
-90.00 800.00 0.00
2.00 4.00
6.00
order Derived Order (Tacho1)
20.00
-90.00
0.17
0.15 0.14 0.13 0.12
1.00
1.40
1.00 2039.00
传递误差
传动带/带轮 线性位移，速度，加 速度
Inc. Encoder Crank Shaft
F
Spectrum torsional vibration flywhee1l.3s0ide 2328.8 rpm F
Order 2.00 torsional vibration flywheel side
1.20
F
Order 4.00 torsional vibration flywheel side
M (D4 d 4 )G
32 L
扭转刚度K
其中：
M
：扭振角
L D
：扭矩
d G
：弹性轴工作长度
：弹性轴外径
：弹性轴内径
：剪切弹性模量
2*转速 脉冲
(如. 120 脉冲/转)
动态扭矩测试
静态扭矩测试
传统角方度法域(分模析拟（量An系gle统Do) mian）
原理
▪测试转速脉冲
幅值
数字量系统
▪每个脉冲对应一个采样点
扭振产生的根源 旋 转由性旋 力机转矩械机所械造的成动交：平变衡问载题荷或载或荷不交变平所衡产生的惯
本质上是周期性的扭矩不平衡 表现为传动轴转速的瞬态波动及不规则动
态扭转 扭振大小随转速变化 较大的扭振会由动态剪切应力造成轴的疲
劳断裂
应用领域： • 船用柴油机 • 电机（启动过程） • 汽车/卡车 • 飞机螺旋桨 • ….
扭振测试原理 将脉冲信号在时域进行
记录，并在线计算得到
Amplitude
每个脉冲间的瞬态转动
t
速度，得到瞬态转速时
Pulse type signals
域波形
与其它动态模拟信号
Proximity probe
（如振动或声学信号）
Shaft 1
同步采集，进行重采样。
Shaft 2
Accelerometers
F
Order 6.00 torsional vibration flywheel side
1.10
1.00
2036.00
0.11
频谱特性分析 0.10
0.09 0.08 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02
0.00
0.00
Amplitude °
Amplitude Amplitude
rpm
8 copyright LMS International - 2005
扭振数据分析 3000.00
10.00 3000.00
10.00
2328.80
°
dB
三维谱分析
三维阶次谱分析
dB ° Tacho2 (T2) rpm
Tacho2 (T2) rpm
° Amplitude
800.00 0.00
率精度限制，实现高精度扭振测试。
➢ 每转脉冲数（PPR）= 最大分析阶次 * 2 （角度域采样定理） 如：120脉冲/转，最大分析阶次为60阶
扭振信号的采集处理 - 计数器方法 vs. QTV 技术
✓ 无脉冲信号的幅值/波形信 息
✓ 误差 ~ 1/ 时钟频率 ✓ 误差 ~ 每转脉冲数（各转 速） 6 copyright LMS International - 2005
800 12001400160018002000220024002600 3000
10.00
s
10.20
Hz
rpm
torsional vibration flywheel side (DC1)
角速度,角加速度,扭振角,轴扭矩,传动失效
比
分析与时间,频率,角度,阶次的关系
扭矩的计算
32 ML
(D4 d 4 )G
最终的线性 内插
数字滤波 降采样 转速跟踪同步 重采样
….
连续的瞬态转速信号 (时域数据)
实际
ADC 采样点
过零位 升采样
实际
ADC 采样点
Δ y[0]
1-
Δ
y[1]
7 copyright LMS International - 2005
扭振信号的采集处理
- QTV 技术与传统技术器技术精度对比
(120 pulses per rev)
✓ 滤除高频干扰成分 ✓ 得到精确的波形信息 ✓ 在采样点间数字化重建波形
的过零位 ✓ 误差 ~ ADC 分辨率
扭Q振T信V号技的术采集将处动理态转速信号的高精度24位AD转换与革 - QT新V 技性术原的理朗格朗日插值技术巧妙结合。
脉冲 信号
A D
信号调理 抗混叠滤波
↑2
32 点拉格朗日
插值
升采样
扭振测试用传感器 Nbr of rotating shafts
1 SCMபைடு நூலகம்+ IE
Tacho frequency
20 40
2
1 k Hz
0 脉冲速率 = M转h动频率 * 每转 0 脉冲数（PPRz）
扭➢ 振传统计信数器号方法：的采集处理
脉冲采样时钟频率 决定 瞬态转速测试精度
➢ LMS专利技术-QTV技术： 精确测定脉冲触发过零位，结合拉格朗日插值，突破传统时钟频
rpm Absolute Error (Counter 100 MHz) rpm Absolute Error QTV
rpm Absolute Error (Counter 40 MHz)
absolute error
10 1 0.1 0.01 0.001 0.0001 0.00001
600 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000
t
▪在角度域等角度采样
1. 在时间域采样 2. 精确测试转速脉冲信号 3. 计算角度-时间关系 4. 在角度-时间曲线上确定各采样点所对应的角度 5. 根据各采样点的角度信息，在角度域重采样
扭振在角度域的分布
传动带的传递率研究 多转速通道
在线扭转振动计算
在线计算:
传动带传递率 %
传动带拉伸
rpm Amplitude
rpm
Amplitude
0.90
各主要阶次成分 0.80
0.70
瞬态转速
随转速的变化 0.60
0.50 0.40
随时间或旋转角
0.30 0.20
度的变化
0.10
0.00
0.00 1994.00
2003.00
0 25 50 100 150 200 250 300 350 400 450500