一种高频扭振发生装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种高频扭振发生装置，伺服电机的输出轴直接与主动轴直接相连，伺服电机的输出轴带动主动轴及主动轴上安装的惯性负载一起旋转；从动轴与主动轴间通过安装扭振减振器连接；安装在从动轴上的激振器对从动轴施加周期性扭矩，激起扭振；激振器两侧各有一个光电编码器采集激振器两侧轴系瞬时转速信号，并传递给工控机中的信号处理分析系统；信号处理分析系统输出控制信号到伺服电机控制器和激振器控制器，使从动轴上激振器两侧产生所需要的扭振信号。从而实现了扭振测量系统从测量传感器到信号分析设备的高频全系统校准。

A High Frequency Torsional Vibration Generator

The utility model relates to a high frequency torsional vibration generating device, in which the output shaft of the servo motor is directly connected with the driving shaft, and the output shaft of the servo motor drives the inertial load installed on the driving shaft and the driving shaft to rotate together; the driven shaft and the driving shaft are connected by a torsional vibration damper; and the exciter pair installed on the driven shaft is connected by a torsional vibration damper. The follower shaft exerts periodic torque to excite torsional vibration; on both sides of the exciter there is a photoelectric encoder to collect the instantaneous speed signals of the shafting on both sides of the exciter and transmit them to the signal processing and analysis system of the industrial control computer; the signal processing and analysis system outputs control signals to the servo motor controller and the exciter controller to make the follower shaft. Torsional vibration signals are generated on both sides of the exciter. Thus the torsional vibration measurement system can be calibrated from the measurement sensor to the signal analysis equipment.

【技术实现步骤摘要】
一种高频扭振发生装置
本技术涉及一种测试技术，特别涉及一种高频扭振发生装置。
技术介绍
扭振测量系统广泛应用于航空、航天、船舶、海洋工程、路面交通等领域的旋转动力机械设备中，其测量准确性对判断轴系及动力系统运行状态、实现设备安全预警具有重要意义。目前扭振信号发生技术主要有机械式和电子式两种方法。机械式方法主要通过机械结构(如偏心轴、曲柄连杆、十字轴万向节等)为扭振测量系统提供标准扭振信号，可以实现扭振测量系统从传感设备(如转速传感器、应变片等)到信号分析设备的全系统校准。如文献[1]、[2]等涉及的扭振发生装置，利用振动锤、偏心轮等机械方式解决了标准扭振信号的产生问题，为扭振测量系统提供全系统校准信号。然而，由于上述机械方式自身的限制，难以产生高频扭振信号，限制了此类装置在实际扭振校准领域中的推广应用。电子式方法利用标准信号源直接为信号分析设备提供标准电流信号，如文献[3]研制的电子扭振标定器，可模拟发动机轴系及活塞扭振信号，对扭振测量系统的输出结果进行校准。电子式装置的输出扭振信号的频率由电子标定器的标准信号源决定，随着标准信号源技术的发展，目前可以实现kHz级频率范围的标准扭振电信号，实现扭振测量系统信号分析系统部分的高频校准。尽管如此，电子式校准未考虑测量传感器的安装及其频响对测量结果的影响，仅对信号分析系统部分进行校准难以保证扭振测量结果的准确性，并不完全符合实际使用需求。因此研究一种可以提供高频扭振信号的扭振发生装置，对实现扭振测量系统由测量传感器到信号分析设备的全系统校准、确保高频扭振信号的测量准确性具有重要的实际意义。[1]曲绍毅.一种扭振发生装置.专利技术专利授权公告号：CN104646264B.[2]刘伟，胡宾，王慰慈等.扭振测试系统检测校准装置.技术专利授权公告号：CN201034789Y.[3]李玩幽，刘妍，蔡振雄等.多功能电子式扭振标定器的研制.内燃机工程，2003，24(5)：82-84.
技术实现思路
本技术是针对现有的技术无法对高频扭振进行全系统校准的问题，提出了一种高频扭振发生装置，通过对基于电磁力原理的激振器的开关控制和电流控制，结合伺服电机提供稳定转速，获得高频扭振信号，实现扭振测量系统从传感设备到信号分析处理设备全系统的检测校准。本技术的技术方案为：一种高频扭振发生装置，包括伺服电机、轴支承、扭振减振器、光电编码器、激振器、主动轴、从动轴、激振器控制器、工控机、伺服电机控制器及试验台；伺服电机的输出轴直接与主动轴直接相连，伺服电机的输出轴带动主动轴及主动轴上安装的惯性负载一起旋转；从动轴与主动轴间通过扭振减振器连接，从动轴的末端安装有惯性负载；从动轴上安装提供扭振的激振器；激振器两侧各有一个光电编码器，光电编码器采集激振器两侧轴系瞬时转速信号送到工控机中的信号处理分析系统；信号处理分析系统输出控制信号到伺服电机控制器和激振器控制器，从动轴上激振器两侧产生所需要的扭振信号，伺服电机及主动轴、从动轴的轴支承固定在水平试验台上。所述激振器包括旋转部件、固定部件、励磁线圈、永磁铁、底座(17)、升降杆及锁紧螺母；底座上固定圆环形结构固定部件，旋转部件由圆环和圆环臂组成，旋转部件的圆环中心与固定部件圆心重合，与从动轴固定连接，并随从动轴转动；旋转部件圆环臂末端与永磁铁固定连接；固定部件分为内圆环和外圆环两层；数个励磁线圈固定安装在外圆环层结构内侧，且每个励磁线圈中心线与对应的外圆环层切线均呈α夹角，45°＜α＜90°；数个励磁线圈在外圆环层结构上以固定部件圆心为中心均匀分布；固定部件内圆环层结构中间正对励磁线圈位置为一圈通槽，旋转部件带动永磁铁在槽中自由通过；内内圆环层结构与外圆环层结构两侧以挡板固定连接；外圆环层结构与底座固定连接；底座下部布有贯穿螺孔，底座与试验台间以调整升降杆连接；调整升降杆与试验台通过锁紧螺母固定。本技术的有益效果在于：本技术高频扭振发生装置及控制方法，采用电磁激励力的方式，设计通电电流和开关可调控的扭振激振器，结合伺服电机输出转速，在从动轴上产生高频扭振信号。通过伺服电机转速和激振器开关控制匹配、数值拟合等方法，确定扭振频率、幅值的反馈控制参数，使得从动轴上的产生的扭振信号与输入信号准确一致，从而实现了扭振测量系统从测量传感器到信号分析设备的高频全系统校准。附图说明图1为本技术高频扭振发生装置结构示意图；图2为本技术激振器结构正视示意图；图3为本技术激振器结构剖视示意图；图4为本技术高频扭振发生装置工作流程图；图5为本技术扭振频率控制流程图；图6为本技术扭振振幅控制流程图。具体实施方式本技术的高频扭振发生装置采用伺服电机驱动电磁激振器的方式产生高频扭振信号。如图1所示高频扭振发生装置结构示意图，伺服电机1的输出轴直接与主动轴7直接相连，连接处用滑动轴承固定，伺服电机1的输出轴带动主动轴7及主动轴7上安装的惯性负载3一起旋转；从动轴8与主动轴间通过安装扭振减振器4连接，主动轴7将运动通过扭振减振器4传递给从动轴8，从动轴8的末端安装有惯性负载3；安装在从动轴8上的激振器6对从动轴8施加周期性扭矩，激起扭振；激振器6两侧各有一个光电编码器5采集激振器6两侧轴系瞬时转速信号，并传递给工控机10中的信号处理分析系统。信号处理分析系统计算得到的扭振振幅及频率作为参考信号，与目标信号相比较，获得转速反馈控制信号和激振器反馈控制信号，分别传递给伺服电机控制器11和激振器控制器9，使从动轴上激振器6两侧产生所需要的扭振信号，伺服电机1及主动轴、从动轴的轴支承2固定在水平试验台12上。工控机中的信号分析处理系统将目标扭振振幅和频率信号分解为伺服电机和激振器的控制信号。伺服电机控制信号调控伺服电机向从动轴输出稳定转速。激振器的控制信号包括开关和通电电流两路控制信号，分别控制激振器中通电励磁线圈的数量、位置和通电电流。从动轴在伺服电机输出转速的条件下同时承受激振器变化扭矩，在激振器两侧形成扭振。如图2所示激振器结构正视示意图，激振器包括旋转部件15、固定部件16、励磁线圈13、永磁铁14、底座17、升降杆、锁紧螺母；底座17上固定圆环形结构固定部件16，旋转部件15由圆环和圆环臂组成，旋转部件15的圆环位于固定部件16圆心位置，与从动轴固定连接，并随轴转动；旋转部件15圆环臂末端与永磁铁14固定连接；固定部件16分为内圆环和外圆环两层；数个励磁线圈13固定安装在外圆环层结构内侧，且每个励磁线圈13中心线与对应的外圆环层切线均呈α夹角(45°＜α＜90°)；数个励磁线圈在外圆环层结构上以固定部件16圆心为中心均匀分布；如图3所示激振器结构剖视示意图，固定部件16内圆环层结构中间正对励磁线圈位置为一圈通槽，以便旋转部件15带动永磁铁14在槽中自由通过，永磁铁14与励磁线圈13之间靠近但存有电磁间隙；内圆环层结构18与外圆环层结构19两侧以挡板20固定连接；外圆环层结构与底座17固定连接；底座17下部布有贯穿螺孔，与试验台12间以升降杆连接。调整升降杆使旋转部件15的旋转中心与固定部件16的内外圆环中心重合，调整后升降杆与试验台通过锁紧螺母固定。数据采集卡与光电编码器相连，并将采集到的信号传输给工控机；伺服电机控制器与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高频扭振发生装置，其特征在于，包括伺服电机、轴支承、扭振减振器、光电编码器、激振器、主动轴、从动轴、激振器控制器、工控机、伺服电机控制器及试验台；伺服电机的输出轴直接与主动轴直接相连，伺服电机的输出轴带动主动轴及主动轴上安装的惯性负载一起旋转；从动轴与主动轴间通过扭振减振器连接，从动轴的末端安装有惯性负载；从动轴上安装提供扭振的激振器；激振器两侧各有一个光电编码器，光电编码器采集激振器两侧轴系瞬时转速信号送到工控机中的信号处理分析系统；信号处理分析系统输出控制信号到伺服电机控制器和激振器控制器，从动轴上激振器两侧产生所需要的扭振信号，伺服电机及主动轴、从动轴的轴支承固定在水平试验台上。

【技术特征摘要】
1.一种高频扭振发生装置，其特征在于，包括伺服电机、轴支承、扭振减振器、光电编码器、激振器、主动轴、从动轴、激振器控制器、工控机、伺服电机控制器及试验台；伺服电机的输出轴直接与主动轴直接相连，伺服电机的输出轴带动主动轴及主动轴上安装的惯性负载一起旋转；从动轴与主动轴间通过扭振减振器连接，从动轴的末端安装有惯性负载；从动轴上安装提供扭振的激振器；激振器两侧各有一个光电编码器，光电编码器采集激振器两侧轴系瞬时转速信号送到工控机中的信号处理分析系统；信号处理分析系统输出控制信号到伺服电机控制器和激振器控制器，从动轴上激振器两侧产生所需要的扭振信号，伺服电机及主动轴、从动轴的轴支承固定在水平试验台上。2.根据权利要求1所述高频扭振发生装置，其特征在于，所述激振器包括旋转部件(15)、固定部件(16)、励磁线圈(13)、永磁铁(14)、底座(17)、升降杆及锁紧...

【专利技术属性】
技术研发人员：马相龙，薛增喜，王佩君，陈平，陈奕，蒋卫杰，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七零四研究所，
类型：新型
国别省市：上海,31