一种实时在线式轴功率测量方法技术

技术编号:10318054 阅读:208 留言:0更新日期:2014-08-13 19:04
本发明专利技术属于功率测量领域,具体是一种实时在线式轴功率测量方法。该方法通过在机械轴上设置发光源或反射点,将机械轴发生扭转所产生的形变放大,能够更准确的计算出发生形变后两发光源或两反射点之间的角度,进而获得更精确的抗扭刚度值,以最大限度的减小在求解轴功率时的误差,获得精确数据。具有操作便捷、稳定性高的特点,适用于轴功率长时间在线测量应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于功率测量领域,具体涉及。
技术介绍
机械轴功率测量的应用范围很广,其涉及到的领域包括工业、交通运输、航海、航空等。在轴功率的计算中,重要参数有扭矩和转速,其中转速较易测量,而扭矩测量较复杂。从原理上可将扭矩测量法分为平衡力法和传递法。平衡力法是指利用平衡扭矩来平衡被测机械轴的扭矩,进而求得被测机械轴扭矩,这种方法只适用于测量机械轴匀速转动或静止的情况,不适用于机械轴实际工作时测量。传递法是指根据弹性元件在传递扭矩时所产生的物理参数的变化来测量扭矩,专利201120533280《一种船舶轴功率测试装置》采用的电阻应变片法就是典型的传递法。目前国内采用的测扭矩的方法主要有应变式扭矩测试法和相位差式扭矩测试法。应变式扭矩测试法一般分为应变片法和磁弹性法。应变片法(以专利201120533280《一种船舶轴功率测试装置》为例)是指在机械轴上安装电阻应变片,当被测轴转动时机械轴表面产生扭转形变,贴于轴系表面的电阻应变片亦产生形变,引起电阻应变片阻值的变化。电阻的变化被转化为电信号,传输至信号发射器,发射器再将信号传输给信号接收端。应变片法的安装要求较高,人为因素影响大,难以保证精度,使用周期和寿命短。此外,使用电阻应变片法,需要在应变片上安装一个发射器将电信号转变为无线信号。发射器由高能电池提供电能,能耗较大。此方法在机械轴上安装的原件过多,不适合机械轴在线工作时进行测量。磁弹性法是基于铁磁材料的压磁效应检验线圈中的磁通量的变化量,结构复杂,设备加工工艺要求高。相位差式扭矩测试法一般有钢弦法和激光法。钢弦法是通过钢弦传感器频率变化检测相位差,如专利200820154915《一种测量大直径轴功率的装置》,这种方法精度高,但是存在着结构复杂、安装不便、不易携带的缺点。激光法则是利用激光发射接收器等设备检测传感器信号相位差,如专利201110008400《光电非接触式转动轴扭矩和功率测量装置》。这种方法测量精度较高,操作简单。但是在机械轴上安装较大的附件的测量方法,会造成机械轴偏心,产生震动,影响机械轴的正常使用,不适合用于在线测量轴功率。上述机械轴功率的测量方法普遍存在着结构复杂的弊端。同时,大部分的轴功率测量装置需要将部分设备安装在机械轴上面,如专利201120533280需要安装应变片、专利201110008400需要安装光电码盘、专利200820154915则需要安装大型的线圈。安装的过程中可能会涉及到机械轴的拆卸,给用户带来不便。不仅如此,在长期的使用中,上述部件在机械轴上的位置可能会因为人为因素或环境因素发生改变,与最初的位置不一致,最终导致测试的结果出现偏差。上述的轴功率测量法可以对机械轴进行短期的测量,无法应用于在线测量。
技术实现思路
由于现有的轴功率测试装置存在结构复杂,安装要求高,附加在机械轴上的装置体积较大的特点,大多只适用于测量机械轴匀速转动或静止情况下的功率,将其应用于机械轴实际工作中时,往往存在测量结果偏差大,测量精度不高的问题。本专利技术提供一种操作简单,测量精度高且适用于实时在线测试的轴功率测量方法。本专利技术的实时在线式轴功率测量方法包括以下步骤:在机械轴同一母线上安装两个发光源,测取机械轴的半径和两个发光源之间的间距;对机械轴施加一切应力,计算所述机械轴受力扭转后两发光源之间的角度,推算得到该机械轴的抗扭刚度值;[0011 ] 在所述机械轴的同一母线上标记两个反射点,测取两个反射点之间的间距;开启控制开关使机械轴正常工作,采用激光探测器测得该机械轴的实时工作转速,计算机械轴扭转后两个反射点之间的角度,代入所述抗扭刚度值即可求得该机械轴的功率。上述步骤的具体操作过程如下:S1:在机械轴的正下方设置一台面与机械轴平行的工作台,机械轴同一母线上安装两个发光源,旋转机械轴,使两个发光源处于机械轴外圆最低点,将所述两个发光源投射于工作台台面的投影点记作首次投影点,测出机械轴的半径R、所述两个发光源之间的间距L0以及机械轴外圆底部到工作台台面的垂直距离H ;S2:使用机械夹臂对机械轴施加一切应力Ftl,机械轴发生扭转,两发光源在机械轴上的位置随机械轴扭转发生偏移,相应的,所述两个发光源投射在工作台台面上的投影点偏离首次投影点,测出偏移距离Xl,X2 ;则机械轴在切应力Ftl的作用力下发生扭转,使两个发光源之间产生一角度Qtl (rad),其表达式如下:本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种实时在线式轴功率测量方法,其特征在于,包括以下步骤:在机械轴同一母线上安装两个发光源,测取机械轴的半径和两个发光源之间的间距;对机械轴施加一切应力,计算所述机械轴受力扭转后两发光源之间的角度,推算得到该机械轴的抗扭刚度值;在所述机械轴的同一母线上标记两个反射点,测取两个反射点之间的间距;开启控制开关使机械轴正常工作,采用激光探测器测得该机械轴的实时工作转速,计算机械轴扭转后两个反射点之间的角度,代入所述抗扭刚度值即可求得该机械轴的功率。

【技术特征摘要】
1.一种实时在线式轴功率测量方法,其特征在于,包括以下步骤: 在机械轴同一母线上安装两个发光源,测取机械轴的半径和两个发光源之间的间距; 对机械轴施加一切应力,计算所述机械轴受力扭转后两发光源之间的角度,推算得到该机械轴的抗扭刚度值; 在所述机械轴的同一母线上标记两个反射点,测取两个反射点之间的间距; 开启控制开关使机械轴正常工作,采用激光探测器测得该机械轴的实时工作转速,计算机械轴扭转后两个反射点之间的角度,代入所述抗扭刚度值即可求得该机械轴的功率。2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,本方法具体过程如下: 51:在机械轴的正下方设置一台面与机械轴平行的工作台,机械轴同一母线上安装两个发光源,旋转机械轴,使两个发光源处于机械轴外圆最低点,将所述两个发光源投射于工作台台面的投影点记作首次投影点,测出机械轴的半径R、所述两个发光源之...

【专利技术属性】
技术研发人员:张俊峰李长武成伟蒋建林任瑞琪赵铭雨
申请(专利权)人:苏州市计量测试研究所
类型:发明
国别省市:江苏;32

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