CN110017889A - 一种扭振测试装置 - Google Patents
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Abstract
本申请属于测试装置技术领域，特别是涉及一种扭振测试装置。无论采用哪种检测技术都需要考虑传感器安装问题。本申请提供了一种扭振测试装置，包括连接组件、固定组件和光电编码器；所述连接组件包括导杆和联轴器，所述联轴器设置于所述导杆上，所述联轴器与所述光电编码器相连接；所述固定组件包括第一固定盘和第二固定盘，所述第一固定盘与所述第二固定盘通过若干定位杆相连接，所述联轴器设置于所述第一固定盘与所述第二固定盘之间，所述光电编码器设置于所述第一固定盘上，所述第一固定盘设置于所述联轴器与所述光电编码器之间。该装置的脉冲信号受外界环境影响小，传感器安装精度高，能够较为准确的检测被检测件的转速。
Description
技术领域
本申请属于测试装置技术领域，特别是涉及一种扭振测试装置。
背景技术
扭振是关于传动***激励频率对固有频率影响程度的计算，反映了***是否存在谐振(共振)的危险程度，主要与***各组成件的转动惯量和扭转刚度有关,即与设备的结构尺寸有关.并非实际运转中的振动。在工作过程中，由于压缩机的曲轴需要将其旋转运动转变为活塞的往复运动，并将动力传递出去，带动与其连接的从动部件运动。在上述过程中，曲轴需要承受扭转疲劳载荷，为了了解曲轴的抗扭转性能，防止曲轴的扭转角过大，一般利用扭振测试装置对曲轴进行测试。
现有技术中，典型的检测法是磁电式测量法，其原理如图3所示。它主要由定子(永久磁铁)、齿盘转子和线圈组成。齿盘转子转动时，若其齿与定子相对，则此时气隙最小，穿过线圈的磁通最大(第一种状态，请参考图3)；若其槽与定子相对，则此时气隙最大，穿过线圈的磁通最小(第二种状态，请参考图4)。这样，当定子不动而转子每转动一个齿时，齿的凹凸部分引起磁路磁阻变化一次，穿过线圈的磁通就变化一次，线圈中即产生感应电动势，因此感应电动势的变化频率f{Hz}等于被测转速n{r/s}与齿轮转子上齿数N{1/r}的乘积。
然而，由于现有技术中检测的基本原理是通过线圈内的磁通量的变化形成电压信号，进而获得脉冲信号，而磁通量的变化量很容易受电磁场的干扰，使采集得到的脉冲信号出现幅值调制，从而造成齿盘形成的脉冲存在误差，甚至出现脉冲信号丢失的现象，影响检测的结果。另外，由于齿盘转子的齿数受限使得对于一些高转速的压缩机，脉冲数很难达到测试要求，无法采集到准确的转速信号。同时无论采用哪种检测技术都需要考虑传感器安装问题。
发明内容
1.要解决的技术问题
基于由于现有技术中检测的基本原理是通过线圈内的磁通量的变化形成电压信号，进而获得脉冲信号，而磁通量的变化量很容易受电磁场的干扰，使采集得到的脉冲信号出现幅值调制，从而造成齿盘形成的脉冲存在误差，甚至出现脉冲信号丢失的现象，影响检测的结果。另外，由于齿盘转子的齿数受限使得对于一些高转速的压缩机，脉冲数很难达到测试要求，无法采集到准确的转速信号。同时无论采用哪种检测技术都需要考虑传感器安装问题的问题，本申请提供了一种扭振测试装置。
2.技术方案
为了达到上述的目的，本申请提供了一种扭振测试装置，包括连接组件、固定组件和光电编码器；
所述连接组件包括导杆和联轴器，所述联轴器设置于所述导杆上，所述联轴器与所述光电编码器相连接；
所述固定组件包括第一固定盘和第二固定盘，所述第一固定盘与所述第二固定盘通过若干定位杆相连接，所述联轴器设置于所述第一固定盘与所述第二固定盘之间，所述光电编码器设置于所述第一固定盘上，所述第一固定盘设置于所述联轴器与所述光电编码器之间。
可选地，所述导杆一端设置有螺纹，所述第二固定盘上设置有通孔，所述导杆穿过所述通孔与所述联轴器相连接，所述通孔直径大于所述导杆直径；所述通孔包括外螺纹。
可选地，所述定位杆为细圆柱体，所述细圆柱体为3个，所述第一固定盘与所述第二固定盘通过所述细圆柱体固定连接。
可选地，所述光电编码器包括轴和轴承座，所述联轴器与所述轴相连接，所述轴承座与所述第一固定盘固定连接。
可选地，所述光电编码器包括码盘和光敏元件组，所述码盘包括透明区和非透明区，所述光敏元件组包括硅光电池和光敏晶体管。
可选地，所述第一固定盘为圆盘，所述第二固定盘为圆盘。
可选地，所述导杆与被测件曲轴相连接，所述第二固定盘与被测件曲轴箱固定连接。
可选地，所述第一固定盘与所述光电编码器采用沉头孔形式连接。
3.有益效果
与现有技术相比，本申请提供的扭振测试装置的有益效果在于：
本申请提供的扭振测试装置，采用光电编码器，利用光电传感器发出和接受光信号，光源的频率是经过调制的，抗干扰能力强，大大减小了外界环境对脉冲信号的影响。同时通过固定组件的固定，使得光电编码器能够与被测件曲轴及导杆对中，中间再通过一个联轴器将导杆和光电编码器连接，解决了光电编码器与被测件曲轴的对中问题，保证了被测件曲轴的旋转信号能够准确地传输出来，提高了检测的准确度。该装置的脉冲信号受外界环境影响小，传感器安装精度高，能够较为准确的检测被检测件的转速。
附图说明
图1是本申请的现有技术磁电式转速传感器与齿盘转子处于第一种状态时的状态示意图；
图2是本申请的现有技术磁电式转速传感器与齿盘转子处于第二种状态时的状态示意图；
图3是本申请的扭振测试装置结构示意图；
图4是本申请的扭振测试装置截面示意图；
图5是本申请的光电编码器信号处理过程的简要示意框图；
图中：1-光电编码器，2-导杆，3-联轴器，4-第一固定盘，5-第二固定盘，6-定位杆，7-轴，8-轴承座，9-码盘，10-光敏元件组，11-被测件曲轴，12-被测件曲轴箱，13-光源。
具体实施方式
在下文中，将参考附图对本申请的具体实施例进行详细地描述，依照这些详细的描述，所属领域技术人员能够清楚地理解本申请，并能够实施本申请。在不违背本申请原理的情况下，各个不同的实施例中的特征可以进行组合以获得新的实施方式，或者替代某些实施例中的某些特征，获得其它优选的实施方式。
减小外界环境对脉冲信号的影响，提高传感器的安装精度，提高检测的准确度为需达成的目标。
光电编码器，又称为手轮脉冲发生器，简称手轮，是一种通过光电转换将输出轴的机械几何位移量转换为脉冲或数字量的传感器，主要应用于各种数控设备，是目前应用最多的一种传感器。
光电编码器主要由光栅盘和光电检测装置构成，在伺服***中，光栅盘与电动机同轴致使电动机的旋转带动光栅盘的旋转，再经光电检测装置输出若干个脉冲信号，根据该信号的每秒脉冲数便可计算当前电动机的转速。光电编码器的码盘输出两个相位差相差90度的光码，根据双通道输出光码的状态的改变便可判断出电动机的旋转方向。
联轴器是用来联接不同机构中的两根轴(主动轴和从动轴)使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴联接。一般动力机大都借助于联轴器与工作机相联接。
参见图1～5，本申请提供一种扭振测试装置，包括连接组件、固定组件和光电编码器1；
所述连接组件包括导杆2和联轴器3，所述联轴器3设置于所述导杆2上，所述联轴器3与所述光电编码器1相连接；
所述固定组件包括第一固定盘4和第二固定盘5，所述第一固定盘4与所述第二固定盘5通过若干定位杆6相连接，所述联轴器3设置于所述第一固定盘4与所述第二固定盘5之间，所述光电编码器1设置于所述第一固定盘4上，所述第一固定盘4设置于所述联轴器3与所述光电编码器1之间。
这里的光电编码器1为增量式光电编码器。
在工作过程中，压缩机由驱动机构(通常为电机或内燃机)驱动其曲轴旋转，进而带动活塞做往复运动，并将动力传递出去，带动与其连接的从动部件运动。然而活塞在往复运动过程中，其运动的速度是不断变化的，从而曲轴所承受的扭转作用力也是不断变化的，作用力的变化必然会引起曲轴运动速度的变化和振动的产生。本申请就是为了准确了解曲轴在工作过程中运动速度的变化量而设置的。
如图3和图4所示，本申请所提供的扭振测试装置，光电编码器1随着导杆2和被检测件曲轴11一起运动，若被检测件曲轴11的旋转速度保持恒定，则转过相同的角度所需要的时间是相同的，或者说转过两不同角度所需要的时间与两角度之间的比值是相同的。根据上述原理，可以测得被测部件在一定条件下运动转速的幅值，并判断所测得的幅值是否落在要求的范围内。
测试过程中，首先将被检测件曲轴11与导杆2连接，然后将带有外螺纹的第二固定盘5旋入被测件曲轴箱12上与被测件曲轴11同轴的螺纹孔中，再将联轴器3放入三个细圆柱体围成的空间中，紧接着将第一固定盘4与三个细圆柱体连接，最后将导杆2不带螺纹的一端与光电编码器1通过联轴器3连接。这样在开机后便能够实现将被测件曲轴11的旋转运动同轴地传递至光电编码器1上。
进一步地，所述导杆2一端设置有螺纹，所述第二固定盘5上设置有通孔，所述导杆2穿过所述通孔与所述联轴器3相连接，所述通孔直径大于所述导杆2直径；所述通孔包括外螺纹。
导杆2为一端带外螺纹以便与被检测件曲轴11固定连接，另一端不带螺纹以便通过联轴器3与光电编码器1相连。导杆2应足够长以满足能伸出被测件曲轴箱12与联轴器3连接的要求。
被测件曲轴箱12上开有一个与被检测件曲轴11同轴的螺纹通孔，以便与中带外螺纹的第二固定盘5实现螺纹固定连接，从而保证带外螺纹的第二固定盘5与被检测件曲轴11同轴。]第二固定盘5中心开有一个光滑通孔，且其直径比导杆2通过该通孔时的最大直径大，以便于导杆2无接触地穿过该通孔。
进一步地，所述定位杆6为细圆柱体，所述细圆柱体为3个，所述第一固定盘4与所述第二固定盘5通过所述细圆柱体固定连接。
联轴器3的轴向被包围在三个细圆柱体之间，联轴器3的端面被包围在第一固定盘4和第二固定盘5之间。细圆柱体的两端均开有螺纹孔，以便于实现第一固定盘4和第二固定盘5之间的固定连接。三个细圆柱体的几何尺寸一致，且其轴线均平行于被检测件曲轴11的轴线，以保证第一固定盘4和第二固定盘5互相平行。第一固定盘4和第二固定盘5上用于和三个细圆柱体连接的孔均采用沉头孔形式，且均在同一圆周上钻孔，以保证第一固定盘4和第二固定盘5同轴，从而保证光电编码器1的轴7]与被检测件曲轴11同轴。
进一步地，所述光电编码器1包括轴7和轴承座8，所述联轴器3与所述轴7相连接，所述轴承座8与所述第一固定盘4固定连接。
第二固定盘5通过螺纹与光电编码器1的轴承座8固定连接。
进一步地，所述光电编码器1包括码盘9和光敏元件组10，所述码盘9包括透明区和非透明区，所述光敏元件组10包括硅光电池和光敏晶体管。
将导杆2不带螺纹的一端与光电编码器1通过联轴器3连接。这样在开机后便能够实现将被测件曲轴11的旋转运动同轴地传递至光电编码器1上，从而带动码盘9旋转。当码盘9每转过一个透明区就发生一次光线明暗的变化，通过光敏元件10产生一次电信号的变化，因此其变化频率f{Hz}等于被测转速n{r/s}与每圈码道上的透明区数N{1/r}的乘积。
进一步地，所述第一固定盘4为圆盘，所述第二固定盘5为圆盘。
进一步地，所述导杆2与被测件曲轴11相连接，所述第二固定盘5与被测件曲轴箱12固定连接。
进一步地，所述第一固定盘4与所述光电编码器1采用沉头孔形式连接。
第一固定盘4上用于和光电编码器1连接的孔采用沉头孔形式，以便于不干扰联轴器3的安装。
码盘9随着导杆2和被检测件曲轴11一起运动，若被检测件曲轴11的旋转速度保持恒定，则转过相同的角度所需要的时间是相同的，或者说转过两不同角度所需要的时间与两角度之间的比值是相同的。根据上述原理，可以测得被测部件在一定条件下运动转速的幅值，并判断所测得的幅值是否落在要求的范围内。
在测试之前，将第二固定盘5与定位杆6连接，将第一固定盘4与光电编码器1的轴承座8连接。测试过程中，首先将被检测件(压缩机曲轴11)与导杆2连接，然后将带有外螺纹的第二固定盘5旋入压缩机曲轴箱上与被测件曲轴11同轴的螺纹孔中，再将联轴器3放入三个细圆柱体围成的空间中，紧接着将第一固定盘4与三个细圆柱体连接，最后将导杆2不带螺纹的一端与增量式光电编码器1的轴7通过联轴器3连接。这样在开机后便能够实现将被测件曲轴11的旋转运动同轴地传递至光电编码器1的轴7上，从而带动码盘9旋转。固定于增量式光电编码器1轴承座8上的光源13(多采用发光二极管，为光电传感器的一种)所发出的光线，通过码盘9上的透明区与不透明区进行角度编码，再射入光敏元件(多为硅光电池和光敏晶体管)10，光敏元件组10给出与码盘角位移相对应的编码信号。
接下来，对增量式光电编码器的码盘特征及信号处理过程作简要说明。
增量式光电编码器1在码盘9上设有两圈相等角距的透明缝隙，内外圈的相邻两透明缝隙之间的距离错开半条缝宽，用于判定旋转机械的正反转。另外，在内外圈之外的某一径向位置，也开有一透明缝隙，用于表明旋转机械转动一周的零位参考。
请参考图5，图5为增量式光电编码器1信号处理过程的简要示意框图。
分别对应于码盘9外圈和内圈的光敏元件a和b的输出信号经放大整形后，产生矩形脉冲Pa和Pb，它们分别接到D触发器的D端和C端，D触发器在C脉冲(即Pb)的上升沿触发。当正转时，光敏元件a比光敏元件b先感光，即脉冲Pa比脉冲Pb超前90°，D触发器的输出端Q＝“1”,使可逆计数器的加减控制线为高电位，计数器作加法计数。同时Pa和Pb又经与门Y输出脉冲P，经延时电路送到可逆计数器的计数输入端，计数器进行加法计数。当反转时，脉冲P2超前脉冲P190°，D触发器的输出端Q＝“0”,计数器进行减法计数。
本申请提供的扭振测试装置，采用光电编码器1，利用光电传感器发出和接受光信号，光源的频率是经过调制的，抗干扰能力强，大大减小了外界环境对脉冲信号的影响。同时通过固定组件的固定，使得光电编码器1能够与被测件曲轴11及导杆2对中，中间再通过一个联轴器3将导杆2和光电编码器1连接，解决了光电编码器1与被测件曲轴11的对中问题，保证了被测件曲轴11的旋转信号能够准确地传输出来，提高了检测的准确度。该装置的脉冲信号受外界环境影响小，传感器安装精度高，能够较为准确的检测被检测件的转速。
尽管在上文中参考特定的实施例对本申请进行了描述，但是所属领域技术人员应当理解，在本申请公开的原理和范围内，可以针对本申请公开的配置和细节做出许多修改。本申请的保护范围由所附的权利要求来确定，并且权利要求意在涵盖权利要求中技术特征的或范围所包含的全部修改。
Claims (8)
1.一种扭振测试装置，其特征在于：包括连接组件、固定组件和光电编码器(1)；
所述连接组件包括导杆(2)和联轴器(3)，所述联轴器(3)设置于所述导杆(2)上，所述联轴器(3)与所述光电编码器(1)相连接；
所述固定组件包括第一固定盘(4)和第二固定盘(5)，所述第一固定盘(4)与所述第二固定盘(5)通过若干定位杆(6)相连接，所述联轴器(3)设置于所述第一固定盘(4)与所述第二固定盘(5)之间，所述光电编码器(1)设置于所述第一固定盘(4)上，所述第一固定盘(4)设置于所述联轴器(3)与所述光电编码器(1)之间。
2.如权利要求1所述的扭振测试装置，其特征在于：所述导杆(2)一端设置有螺纹，所述第二固定盘(5)上设置有通孔，所述导杆(2)穿过所述通孔与所述联轴器(3)相连接，所述通孔直径大于所述导杆(2)直径；所述通孔包括外螺纹。
3.如权利要求1所述的扭振测试装置，其特征在于：所述定位杆(6)为细圆柱体，所述细圆柱体为3个，所述第一固定盘(4)与所述第二固定盘(5)通过所述细圆柱体固定连接。
4.如权利要求1所述的扭振测试装置，其特征在于：所述光电编码器(1)包括轴(7)和轴承座(8)，所述联轴器(3)与所述轴(7)相连接，所述轴承座(8)与所述第一固定盘(4)固定连接。
5.如权利要求1所述的扭振测试装置，其特征在于：所述光电编码器(1)包括码盘(9)和光敏元件组(10)，所述码盘(9)包括透明区和非透明区，所述光敏元件组(10)包括硅光电池和光敏晶体管。
6.如权利要求1～5中任一项所述的扭振测试装置，其特征在于：所述第一固定盘(4)为圆盘，所述第二固定盘(5)为圆盘。
7.如权利要求6所述的扭振测试装置，其特征在于：所述导杆(2)与被测件曲轴(11)相连接，所述第二固定盘(5)与被测件曲轴箱(12)固定连接。
8.如权利要求7所述的扭振测试装置，其特征在于：所述第一固定盘(4)与所述光电编码器(1)采用沉头孔形式连接。
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|---|---|---|---|---|
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Legal Events
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