一种基于激光测试技术的磁电式扭振减振器试验台架制造技术

本发明专利技术公开了一种基于激光测试技术的磁电式扭振减振器试验台架，包括：基座、台架、隔振器和试验组件。其中试验组件包括旋转驱动系统、扭振激励系统、扭振模拟轴系和激光测量系统。驱动电机可拖动发电机既旋转又扭振，转速由连接驱动电机的驱动控制柜控制，扭振频率由连接发电机的扭振控制柜控制。飞轮和硅油减振器分别固定在轴上，中间装有两个滚动轴承支撑；激光测试系统通过光电管接受到被测轴表面经散射片散射回来的光束，通过激光信号分析，得到扭振数据。试验组件安装在试验台架上，台架与基座之间安装有隔振器。本发明专利技术通过简单的系统组装，可以模拟曲轴各种工况下的转速与扭振情况，适用于实验室模拟试验。

A test rig for magnetoelectric torsional vibration damper based on Laser Testing Technology

The invention discloses a magnetoelectric torsional vibration damper test bench based on laser testing technology, which comprises a pedestal, a bench, an isolator and an experimental component. The experimental modules include rotating drive system, torsional vibration excitation system, torsional vibration simulation shaft system and laser measurement system. The drive motor can drag the generator to both rotation and torsional vibration. The speed is controlled by the drive control cabinet with the connecting drive motor, and the torsional vibration frequency is controlled by the torsional vibration control cabinet that connects the generator. The flywheel and the silicon oil damper are fixed on the axis, respectively, with two bearing support in the middle, and the laser testing system receives the light beam scattered by the scatters through the photoelectric tube, and the torsional vibration data is obtained by the laser signal analysis. The test module is installed on the test bench, and vibration isolators are installed between the platform and the base. The invention can simulate the rotational speed and torsional vibration of crankshaft under various working conditions through simple system assembly, and is suitable for laboratory simulation tests.

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光测试技术的磁电式扭振减振器试验台架
本专利技术涉及内燃机轴系扭振试验领域，具体为一种基于激光测试技术的磁电式扭振减振器试验台架。
技术介绍
活塞式往复运动内燃机在工作过程输出转矩为周期性的转矩波，这种周期性的波动作用在曲轴轴系上必然产生扭转振动。曲轴的扭转振动会引起噪声、加快磨损、增大回转不均匀度、产生冲击和抖动、破坏平衡，在共振时会造成曲轴上产生很大的附加应力，容易引起曲轴断裂破坏。因此必须采取措施限制轴系的扭转振动。近年来船舶领域迅速发展，对内燃机轴系振动噪声问题提出了越来越高的要求，采用加装硅油减振器是比较理想的内燃机减振措施。在设计减振器时需要针对不同的内燃机确定减振器的设计尺寸和参数，使其达到最佳减振效果。实验室的条件有限，需要搭建内燃机轴系减振器模拟试验台架。现有的扭振试验台架无法准确的控制模拟轴系的旋转扭振；扭振测试技术方面，现有技术一般使用“测齿法”，即利用齿轮的等分结构，由传感器接收扭振引起的不均匀脉冲信号，通过信号分析达到测量扭振的目的。然而，由于齿轮的加工会有误差，会引起测量的误差较大，不够精确。
技术实现思路
本专利技术提出一种基于激光测试技术的磁电式扭振减振器试验台架，目的在于提供了一种具有精确测量技术的可控旋转扭振的模拟轴系试验台架，较为真实的模拟了内燃机工作工况，更精确地进行轴系扭振测量。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:本专利技术涉及一种磁电式扭振减振器试验台架，包括：试验组件、台架、隔振器和基座。试验组件包括：轴系旋转驱动系统、扭振激励系统、扭振模拟轴系和激光测量系统。轴系旋转驱动系统为整个轴系提供动力，通过联轴器与扭振激励系统连接，带动扭振模拟轴系旋转扭振，激光测量系统能够快速精确地测量轴系的扭振；试验组件安装在试验台架上，试验台架与基座之间安装有隔振器。本专利技术还包括：1.所述的轴系旋转驱动系统包括驱动电机和转速控制柜组成。转速控制柜中采用滑差离合器无级调速系统实现模拟各种工况下的转速。2.所述的扭振激励系统包括发电机、蓄电池和扭振控制柜组成。发电机将机械能部分转化为蓄电池的电能，实现了资源节约；扭振控制柜控制发电机中通过励磁线圈的电流通断频率和占空比，从而控制发电机扭振频率。3.所述的扭振模拟轴系包括飞轮、旋转轴、联轴器、滚动轴承和硅油减振器。它们的组合模拟了内燃机轴系的工作状况。4.所述的激光测量系统包括激光发射器、反光带、散光片、凸透镜、光电管、信号采集系统和信号处理系统。信号采集器可采集由于旋转轴扭振造成规律变化的速度信号，然后进行信号分析处理得到扭振测量结果。5.所述的驱动电机轴与发电机轴由联轴器相连，飞轮安装在发电机输出端，硅油减振器安装在轴末端，中间旋转轴由两个滚动轴承及支架支撑。本专利技术的具体技术方案如下：一种基于激光测试技术的磁电式扭振减振器试验台架，包括：基座、台架、隔振器和试验组件；试验组件安装在台架上，隔振器安装于台架与基座之间；所述试验组件包括轴系旋转驱动系统、扭振激励系统、扭振模拟轴系和激光测量系统；所述的轴系旋转驱动系统包括转速控制系统(1)和直流电机(2)；扭振激励系统包括发电机(4)、蓄电池(5)和扭矩控制系统(6)，直流电机(2)与输入端联轴器(3)相连，输入端联轴器(3)再与用于扭振激励的发电机(4)相连，发电机(4)分别与蓄电池(5)、扭矩控制系统(6)连接；所述的扭振模拟轴系包括飞轮(7)、第一滚动轴承(8)、第二滚动轴承(11)、硅油减振器的壳体(12)、硅油减振器惯性块(13)，发电机(4)右端连接有扭振轴，飞轮(7)、第一滚动轴承(8)、第二滚动轴承(11)、硅油减振器依次安装在扭振轴上，飞轮(7)位于发电机(4)、第一滚动轴承(8)之间，第一滚动轴承(8)和第二滚动轴承(11)之间的扭振旋转轴(10)用于进行扭振测量；所述的激光测试系统，是一种非接触式测量系统，通过采集由于旋转轴扭振造成规律变化的速度信号，进行信号分析处理得到扭振测量结果；轴系旋转驱动系统驱动整个轴的转动，从而带动飞轮及硅油减振器的旋转；扭振激励系统带动整个轴的扭振；扭振模拟轴系模拟了内燃机轴系的工作环境，由旋转驱动系统和扭振激励系统带动扭振旋转轴(10)进行旋转扭振；激光测试系统可以对模拟轴系进行扭振测量。所述的激光测试系统包括激光发射器(17)、反光镜(18)、散光片(19)、凸透镜(20)、光电管(21)、信号采集系统(22)和信号分析处理系统(23)；两个激光发射器(17)发射相同波长的激光经过反光镜(18)，汇集在测试旋转轴(10)的同一点上，轴的轴线上有一点贴有散射片(19)，激光散射后经过两个凸透镜(20)，汇集在光电管(21)，由信号采集系统(22)采集散射的激光，每旋转一周，散光片(19)散射的激光信号出现一次，由此可以测得旋转轴(10)的瞬时间速度；由于旋转轴(10)的扭振，会引起多普勒频移，使得旋转轴(10)的角速度呈现有规律的变化，由信号分析处理系统(23)可由测得的旋转轴的瞬时角速度除去平均转速，最终可得到扭振数据。所述的旋转驱动系统的直流电机(2)通过联轴器(3)带动扭振激励系统的发电机(4)旋转，发电机输出电能为蓄电池(5)充电，同时输出端轴既旋转又扭振。所述的转速控制系统(1)中装有滑差离合器无级调速系统来控制直流电机(2)的转速，对直流电机(2)进行无极调速。所述的扭矩控制系统(6)通过控制励磁线圈的电流来控制扭振频率。所述的直流电机(2)、联轴器(3)、发电机(4)、飞轮(7)、第一滚动轴承(8)、扭振旋转轴(10)、第二滚动轴承(11)、硅油减振器壳体(12)均安装在一条轴线上，保证整个台架对中。本专利技术有如下技术效果：1.本专利技术模拟真实性强，可实现模拟内燃机各种转速和扭振频率下的工况，易于分析不同工况下的轴系扭振特性；用于解决整个轴系振动对内燃机造成的损害。2.结构简单与易行，通过驱动电机和发电机便可实现对轴系的旋转扭振激励，结构简单易于实现组装。3.只需要通过电力来进行动力输送，实现了环保理念。4.运用激光测试系统对轴系直接进行非接触式扭振测试，精度高，效果好。附图说明图1是本专利技术整体结构示意图；图2为图1中激光测试系统9的结构示意图。图中:1.转速控制系统，2.直流电机，3.联轴器，4.发电机，5.蓄电池，6.扭矩控制系统，7.飞轮，8.滚动轴承，9.激光测量系统，10.扭振旋转轴，11.滚动轴承，12.硅油减振器壳体，13.惯性块，14.台架，15.隔振器，16.支座，17.激光发射器，18.反光镜，19.散光片，20.凸透镜，21.光电管，22.信号采集系统，23.信号分析处理系统。具体实施方式以下结合附图对本专利技术进行详细地说明：本专利技术为一种基于激光测试技术的磁电式扭振减振器试验台架，如图1、2所示，本专利技术包括：试验组件、台架14、隔振器15和支座16，试验组件安装在台架15上，台架14与支座16之间安装有隔振器15。试验组件包括轴系旋转驱动系统、扭振激励系统、扭振模拟轴系和激光测量系统。轴系旋转系统包括转速控制系统1和直流电机2，转速控制系统1中装有滑差离合器无级调速系统来控制直流电机2的转速，实现模拟内燃机各种工况。扭振激励系统包括发电机4、蓄电池5和扭矩控制系统6，发电机4即作为负载又本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于激光测试技术的磁电式扭振减振器试验台架，包括：基座、台架、隔振器和试验组件；试验组件安装在台架上，隔振器安装于台架与基座之间；其特征在于：所述试验组件包括轴系旋转驱动系统、扭振激励系统、扭振模拟轴系和激光测量系统；所述的轴系旋转驱动系统包括转速控制系统(1)和直流电机(2)；扭振激励系统包括发电机(4)、蓄电池(5)和扭矩控制系统(6)，直流电机(2)与输入端联轴器(3)相连，输入端联轴器(3)再与用于扭振激励的发电机(4)相连，发电机(4)分别与蓄电池(5)、扭矩控制系统(6)连接；所述的扭振模拟轴系包括飞轮(7)、第一滚动轴承(8)、第二滚动轴承(11)、硅油减振器的壳体(12)、硅油减振器惯性块(13)，发电机(4)右端连接有扭振轴，飞轮(7)、第一滚动轴承(8)、第二滚动轴承(11)、硅油减振器依次安装在扭振轴上，飞轮(7)位于发电机(4)、第一滚动轴承(8)之间，第一滚动轴承(8)和第二滚动轴承(11)之间的扭振旋转轴(10)用于进行扭振测量；所述的激光测试系统，是一种非接触式测量系统，通过采集由于旋转轴扭振造成规律变化的速度信号，进行信号分析处理得到扭振测量结果；轴系旋转驱动系统驱动整个轴的转动，从而带动飞轮及硅油减振器的旋转；扭振激励系统带动整个轴的扭振；扭振模拟轴系模拟了内燃机轴系的工作环境，由旋转驱动系统和扭振激励系统带动扭振旋转轴(10)进行旋转扭振；激光测试系统可以对模拟轴系进行扭振测量。...

【技术特征摘要】
1.一种基于激光测试技术的磁电式扭振减振器试验台架，包括：基座、台架、隔振器和试验组件；试验组件安装在台架上，隔振器安装于台架与基座之间；其特征在于：所述试验组件包括轴系旋转驱动系统、扭振激励系统、扭振模拟轴系和激光测量系统；所述的轴系旋转驱动系统包括转速控制系统(1)和直流电机(2)；扭振激励系统包括发电机(4)、蓄电池(5)和扭矩控制系统(6)，直流电机(2)与输入端联轴器(3)相连，输入端联轴器(3)再与用于扭振激励的发电机(4)相连，发电机(4)分别与蓄电池(5)、扭矩控制系统(6)连接；所述的扭振模拟轴系包括飞轮(7)、第一滚动轴承(8)、第二滚动轴承(11)、硅油减振器的壳体(12)、硅油减振器惯性块(13)，发电机(4)右端连接有扭振轴，飞轮(7)、第一滚动轴承(8)、第二滚动轴承(11)、硅油减振器依次安装在扭振轴上，飞轮(7)位于发电机(4)、第一滚动轴承(8)之间，第一滚动轴承(8)和第二滚动轴承(11)之间的扭振旋转轴(10)用于进行扭振测量；所述的激光测试系统，是一种非接触式测量系统，通过采集由于旋转轴扭振造成规律变化的速度信号，进行信号分析处理得到扭振测量结果；轴系旋转驱动系统驱动整个轴的转动，从而带动飞轮及硅油减振器的旋转；扭振激励系统带动整个轴的扭振；扭振模拟轴系模拟了内燃机轴系的工作环境，由旋转驱动系统和扭振激励系统带动扭振旋转轴(10)进行旋转扭振；激光测试系统可以对模拟轴系进行扭振测量。2.如权利要求1所述的基于激光测试技术的磁电式扭振减振器试验台架，其特征在于：所述的激光测试系统包括激光发射器(17)、反光镜(18)、散光片(19)...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡甫才，魏志威，袁凯，高硕，薛厚强，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42