CN116793668A - 一种机械振动检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及结构振动检测技术领域，针对电动机与受力元件连接时，无法对电动机输出轴进行振动检测的问题，具体是涉及一种机械振动检测设备，包括有连轴组件和固定环，连轴组件与固定环共轴线设置，连轴组件设置于电动机的输出轴上，以及涡流传感器，多个涡流传感器分别设置于固定环上，多个涡流传感器分别朝向连轴组件的径向面垂直方向、径向面水平方向、以及轴向面；以及用于固定连轴组件径向位置的径向定位机构，径向定位机构设置于固定环上；以及用于固定连轴组件轴向位置的轴向定位机构，轴向定位机构设置于固定环上，通过本申请实现了在电动机输出轴与受驱动元件保持连接时对电动机输出轴实时进行径向和轴向振动检测的目的。

Description

一种机械振动检测设备

技术领域

本发明涉及结构振动检测技术领域，具体是涉及一种机械振动检测设备。

背景技术

机械振动是指物体或质点在其平衡位置附近所作有规律的往复运动。振动的强弱用振动量来衡量，振动量可以是振动体的位移、速度或加速度。振动量如果超过允许范围，机械设备将产生较大的动载荷和噪声，从而影响其工作性能和使用寿命，严重时会导致零部件的早期失效。例如，透平叶片因振动而产生的断裂，可以引起严重事故。由于现代机械结构日益复杂，运动速度日益提高，振动的危害更为突出。反之，利用振动原理工作的机械设备，则应能产生预期的振动。在机械工程领域中，除固体振动外还有流体振动，以及固体和流体耦合的振动。空气压缩机的喘振，就是一种流体振动。

在电动机使用过程中同样会出现振动，电动机产生振动会造成负载机械的损伤，降低工件精度，影响装置运行安全和可靠性；针对此问题，中国专利：CN201920404161.5公开了一种电机轴转动平稳性检测装置，包括底座与振动检测仪本体，所述振动检测仪本体设置在底座上靠近其一端的顶部，所述底座上靠近其另一端的顶部固定连接有侧板，所述侧板上靠近其顶部的一侧开设有通孔，所述侧板上靠近其顶部的另一侧固定安装有电机，所述电机的电机轴穿出通孔延伸至侧板的侧部，所述底座中部的顶部固定连接有第一导轨，所述第一导轨上滑动连接有导块，所述导块一侧的顶部螺纹连接有与第一导轨顶面相抵的第一调节螺栓，所述导块另一侧的顶部固定连接有导盒，所述导盒内滑动连接有第二导轨。具备结构简单、操作方便的优点，解决了现有技术结构繁琐致使操作不便的问题。

但是此专利结合现有技术与情况还存在以下问题：

1、在不断开电动机与受力元件连接时，无法对电动机的轴向窜动进行检测；

2、在电动机轴出现振动后再进行检测时，难以保证振动传感器的工作方向垂直于电动机原轴线位置；

3、在出现电动机的输出轴振动的状况后，负载机械等受驱动元件随时可能危害在场的人员安全。

发明内容

为解决上述技术问题。

本申请提供了一种机械振动检测设备，包括有连轴组件和固定环，连轴组件与固定环共轴线设置，连轴组件设置于电动机的输出轴上，连轴组件与输出轴固定连接或者可转动连接；以及涡流传感器，多个涡流传感器分别设置于固定环上，多个涡流传感器分别朝向连轴组件的径向面垂直方向、径向面水平方向、以及轴向面；以及用于固定连轴组件径向位置的径向定位机构，径向定位机构设置于固定环上；以及用于固定连轴组件轴向位置的轴向定位机构，轴向定位机构设置于固定环上。

优选的，连轴组件包括有套环，套环固定安装于电动机的输出轴上，多个涡流传感器的工作端分别朝向套环的径向面的垂直方向、径向面的水平方向，以及轴向端面处。

优选的，连轴组件还包括有轴承，轴承的内表面与套环的外表面固定连接，轴承的外表面安装有活动环，多个涡流传感器的工作端分别朝向活动环的径向面的垂直方向、径向面的水平方向，以及轴向端面处，固定环上设有连接模组，固定环通过多个连接模组与活动环活动连接。

优选的，固定环由内环和外环组成，连接模组环绕设置于内环上，径向定位机构设置于外环上，径向定位机构用于限制连接模组活动。

优选的，连接模组包括有导向筒，导向筒的端部设有第一球头，内环上开设有孔，第一球头与孔活动连接；以及活动杆，活动杆的一端设有第二球头，活动环的外表面设有球槽，第二球头与球槽活动连接，活动杆的另一端与导向筒滑动连接。

优选的，径向定位机构包括有锁止杆，锁止杆环绕设置于固定环上，并且锁止杆与固定环滑动连接，锁止杆的轴向朝向套环的圆心处，锁止杆的端部设有第一滚珠；以及第一气囊，第一气囊设置于固定环上，并且第一气囊的膨胀方向朝向锁止杆的受力端。

优选的，径向定位机构包括有锁止杆，锁止杆环绕设置于外环上，并且锁止杆与外环活动连接，锁止杆的输出端贯穿第一球头并处于导向筒内部；以及第一气囊，第一气囊设置于外环的内表面，第一气囊膨胀状态下锁止杆的输出端抵触活动杆端部。

优选的，锁止杆上套设有活动头，活动头与锁止杆滑动连接，外环上开设有滑槽，活动头与滑槽活动连接，锁止杆远离导向筒的一端设有第一限位片，锁止杆上套设有第一弹簧，第一弹簧的两端分别抵触第一限位片和活动头，锁止杆上设有受压片，第一气囊膨胀状态下推动受压片移动。

优选的，轴向定位机构包括有限位板和第二气囊，固定环的两端分别设有耳板，第二气囊设置于耳板上，限位板设置于第二气囊上，第二气囊膨胀状态下推动限位板朝向套环移动。

优选的，限位板的一面设有若干个第二滚珠，限位板的另一面设有限位杆，限位板通过限位杆与耳板滑动连接，限位杆的端部设有第二限位片，限位杆上套设有第二弹簧，第二弹簧的两端分别抵触耳板和第二限位片，第二气囊处于限位板和耳板之间。

本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

1.本申请通过连轴组件、固定环和涡流传感器的设置，实现了在电动机输出轴与受驱动元件保持连接时对电动机输出轴实时进行径向和轴向振动检测的目的，解决了需要将电动机输出轴断开与受驱动元件才可以进行轴向振动检测的问题；

2.本申请通过连轴组件、固定环、径向定位机构和轴向定位机构的设置，实现了控制电动机输出轴振动以维持生产的目的，避免了电动机输出轴出现振动的状况后，负载机械或受驱动元件随时可能危害在场的人员安全的问题。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图一；

图2为本发明的主视图；

图3为本发明的立体结构示意图二；

图4为本发明的俯视图；

图5为图4的A-A方向剖视图；

图6为图5的立体结构示意图；

图7为图5的B处放大图；

图8为本发明的连轴组件的立体分解结构示意图；

图9为本发明的立体结构示意图三；

图10为本发明的侧视图；

图11为电动机的立体结构示意图。

图中标号为：

1-连轴组件；1a-套环；1a1-槽口；1a2-第一挡圈；1b-键；1b1-顶丝；1c-轴承；1d-活动环；1e-第二挡圈；

2-固定环；2a-固定架；2b-连接模组；2b1-导向筒；2b2-第一球头；2b3-活动杆；2b4-第二球头；2c-内环；2d-外环；2e-耳板；

3-涡流传感器；

4-径向定位机构；4a-锁止杆；4a1-活动头；4a2-第一限位片；4a3-第一弹簧；4a4-受压片；4b-第一气囊；4b1-环形；4c-第一滚珠；

5-轴向定位机构；5a-限位板；5a1-第二滚珠；5a2-限位杆；5a3-第二限位片；5a4-第二弹簧；5b-第二气囊；

6-电动机；6a-输出轴；6a1-键槽；

7-架板；

8-轴承座。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

如图1至图11所示，提供以下优选技术方案：

第一实施例：一种机械振动检测设备，包括有连轴组件1和固定环2，连轴组件1与固定环2共轴线设置，连轴组件1设置于电动机6的输出轴6a上，连轴组件1与输出轴6a固定连接或者可转动连接，电动机6安装于架板7的一侧，轴承座8安装于架板7的另一侧，电动机6的输出轴6a依次穿过架板7、轴承座8和连轴组件1，最后电动机6输出轴6a与设备或机构的受力端连接，固定环2与轴承座8共轴线设置，并且固定环2通过固定架2a安装于架板7上；以及

涡流传感器3，多个涡流传感器3分别设置于固定环2上，多个涡流传感器3分别朝向连轴组件1的径向面垂直方向、径向面水平方向、以及轴向面；以及

用于固定连轴组件1径向位置的径向定位机构4，径向定位机构4设置于固定环2上；以及

用于固定连轴组件1轴向位置的轴向定位机构5，轴向定位机构5设置于固定环2上；

连轴组件1包括有套环1a，套环1a上开设有槽口1a1，套环1a套设于电动机6的输出轴6a上，将键1b穿过槽口1a1***至输出轴6a的键槽6a1内，然后通过顶丝1b1将键1b与套环1a进行连接，多个涡流传感器3的工作端分别朝向套环1a的径向面的垂直方向、径向面的水平方向，以及轴向端面处；

径向定位机构4包括有锁止杆4a，锁止杆4a设置于固定环2上，并且锁止杆4a与固定环2滑动连接，锁止杆4a的轴向朝向套环1a的圆心处，锁止杆4a的端部设有第一滚珠4c；以及第一气囊4b，第一气囊4b设置于固定环2上，并且第一气囊4b的膨胀方向朝向锁止杆4a的受力端；

轴向定位机构5包括有限位板5a和第二气囊5b，固定环2的两端分别设有耳板2e，限位板5a的一面设有若干个第二滚珠5a1，限位板5a的另一面设有限位杆5a2，限位板5a通过限位杆5a2与耳板2e滑动连接，限位杆5a2的端部设有第二限位片5a3，限位杆5a2上套设有第二弹簧5a4，第二弹簧5a4的两端分别抵触耳板2e和第二限位片5a3，第二气囊5b设置于耳板2e上，并且第二气囊5b处于限位板5a和耳板2e之间，第二气囊5b膨胀状态下推动限位板5a朝向套环1a移动；

具体的，为了解决在电动机6与受力元件连接时，无法对电动机6的轴向窜动进行检测，以及电动机6的输出轴6a振动的状况后，负载机械等受驱动元件随时可能危害在场的人员安全的技术问题，在电动机6工作的过程中通过三个涡流传感器3对连轴组件1的进行实时检测，通过两个涡流传感器3对套环1a径向面垂直方向和水平方向的窜动进行检测，通过一个涡流传感器3对套环1a轴向窜动进行检测，涡流传感器3的探头里有小型线圈，由控制器控制产生震荡电磁场，被测体的套环1a表面会产生感应电流，并产生反向的电磁场，当套环1a接近探头时，涡流传感器3根据反向电磁场的强度来判断与被测套环1a之间的距离，根据三个涡流传感器3得出的数据可以得知电动机6输出轴6a振动的几种模式：1、电动机6输出轴6a为径向面的垂直窜动；2、电动机6输出轴6a为径向面的水平窜动；3、电动机6输出轴6a为轴向窜动；4、电动机6输出轴6a为径向面的垂直窜动加径向面的水平窜动；5、电动机6输出轴6a为径向面的垂直窜动加电动机6输出轴6a为轴向窜动；6、电动机6输出轴6a为径向面的水平窜动加轴向窜动；7、电动机6输出轴6a同时出现径向面的垂直窜动、径向面的水平窜动以及轴向窜动。通过涡流传感器3反馈的数据可以迅速确定电动机6输出轴6a为哪种模式的振动，并采取针对性的方法进行维修，如图所示电动机6输出端主要受到轴承座8的支撑，当轴承座8损坏或老化后，电动机6输出轴6a在长期直接受力的作用下其内部结构受到损坏进而导致输出轴6a无法稳定作业并出现振动，而在检测的损坏后无法及时进行维修但又要保证生产进度的情况下，根据电动机6输出轴6a的振动模式控制径向定位机构4和轴向定位机构5同时工作或者单独工作，从而短暂保证电动机6输出轴6a的稳定作业，通过气泵向第一气囊4b内注入气体，第一气囊4b膨胀并推动锁止杆4a，环绕固定环2设置多个的锁止杆4a同时向套环1a轴心处移动，通过套环1a固定电动机6的输出轴6a径向位置，锁止杆4a端部的第一滚珠4c用于保证套环1a随电动机6输出轴6a转动的过程中不会对锁止杆4a端部进行磨损，通过气泵向第二气囊5b内注入气体，第二气囊5b膨胀并推动限位板5a，分立于固定环2两端的限位板5a同时贴近套环1a两端，从而限制电动机6输出轴6a的轴向窜动，第二滚珠5a1用于保证套环1a随电动机6输出轴6a转动的过程中不会对限位板5a表面进行磨损，限位杆5a2、第二限位片5a3和第二弹簧5a4用于控制第二气囊5b非膨胀状态时限位板5a远离套环1a。

如图1至图11所示，提供以下优选技术方案：

第二实施例：连轴组件1还包括有轴承1c，轴承1c的内表面与套环1a的外表面固定连接，套环1a的一端设有第一挡圈1a2，套环1a的另一端可拆卸安装有第二挡圈1e，轴承1c处于第一挡圈1a2和第二挡圈1e之间，将套环1a套设于电动机6的输出轴6a上，再将键1b穿过槽口1a1***至输出轴6a的键槽6a1内，然后通过顶丝1b1依次将第二挡圈1e、套环1a和键1b进行连接，轴承1c的外表面安装有活动环1d，多个涡流传感器3的工作端分别朝向活动环1d的径向面的垂直方向、径向面的水平方向，以及轴向端面处，固定环2上设有连接模组2b，固定环2通过多个连接模组2b与活动环1d活动连接。

连接模组2b包括有导向筒2b1，导向筒2b1的端部设有第一球头2b2，内环2c上开设有孔，第一球头2b2与孔活动连接；以及活动杆2b3，活动杆2b3的一端设有第二球头2b4，活动环1d的外表面设有球槽，第二球头2b4与球槽活动连接，活动杆2b3的另一端与导向筒2b1滑动连接；

径向定位机构4包括有锁止杆4a，锁止杆4a环绕设置于外环2d上，锁止杆4a的输出端贯穿第一球头2b2并处于导向筒2b1内部，锁止杆4a上套设有活动头4a1，活动头4a1与锁止杆4a滑动连接，外环2d上开设有滑槽，活动头4a1与滑槽活动连接，锁止杆4a远离导向筒2b1的一端设有第一限位片4a2，锁止杆4a上套设有第一弹簧4a3，第一弹簧4a3的两端分别抵触第一限位片4a2和活动头4a1，锁止杆4a上设有受压片4a4，以及第一气囊4b，第一气囊4b设置于外环2d的内表面，第一气囊4b膨胀状态下推动受压片4a4使锁止杆4a输出端抵触活动杆2b3端部；

具体的，为了解决套环1a在随电动机6输出轴6a转动过程中出现振动，从而使得套环1a在旋转过程中直接接触涡流传感器3探头造成破坏的技术问题，活动环1d通过连接模组2b的与内环2c的连接，活动环1d通过轴承1c连接套环1a，可以避免套环1a随电动机6输出轴6a转动时带动活动环1d随其转动，但是由于活动环1d需要进行一定距离的径向和轴向移动，以便涡流传感器3检测出电动机6输出轴6a振动的数据，所以活动环1d同时也需要具有一定的活动范围，通过连接模组2b的设置可以使得活动环1d在一定范围内活动，但同时也会导致在电动机6输出端初始转动时活动环1d可能会出现旋转，不过由于旋转角度的限制所以并不会影响到振动检测过程，当电动机6输出轴6a出现径向振动时，通过气泵向第一气囊4b内注入气体，第一气囊4b膨胀并推动多个锁止杆4a上的受压片4a4，受压片4a4带动锁止杆4a端部伸入至导向筒2b1的内部，由于活动环1d出现径向位置的变化，多个连接模组2b中必定有的活动杆2b3处于过度伸出状态，有的活动杆2b3处于过度收缩状态，所以对应位置的锁止杆4a伸入导向筒2b1内将过度收缩状态的活动杆2b3推出，或者锁止杆4a伸入后以避免过度伸出的活动杆2b3再出现过度收缩情况，从而最终达到固定活动环1d的径向位置的目的。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种机械振动检测设备，其特征在于，包括有连轴组件（1）和固定环（2），连轴组件（1）与固定环（2）共轴线设置，连轴组件（1）设置于电动机（6）的输出轴（6a）上，连轴组件（1）与输出轴（6a）固定连接或者可转动连接；以及

涡流传感器（3），多个涡流传感器（3）分别设置于固定环（2）上，多个涡流传感器（3）分别朝向连轴组件（1）的径向面垂直方向、径向面水平方向、以及轴向面；以及

用于固定连轴组件（1）径向位置的径向定位机构（4），径向定位机构（4）设置于固定环（2）上；以及

用于固定连轴组件（1）轴向位置的轴向定位机构（5），轴向定位机构（5）设置于固定环（2）上。

2.根据权利要求1所述的一种机械振动检测设备，其特征在于，连轴组件（1）包括有套环（1a），套环（1a）固定安装于电动机（6）的输出轴（6a）上，多个涡流传感器（3）的工作端分别朝向套环（1a）的径向面的垂直方向、径向面的水平方向，以及轴向端面处。

3.根据权利要求2所述的一种机械振动检测设备，其特征在于，连轴组件（1）还包括有轴承（1c），轴承（1c）的内表面与套环（1a）的外表面固定连接，轴承（1c）的外表面安装有活动环（1d），多个涡流传感器（3）的工作端分别朝向活动环（1d）的径向面的垂直方向、径向面的水平方向，以及轴向端面处，固定环（2）上设有连接模组（2b），固定环（2）通过多个连接模组（2b）与活动环（1d）活动连接。

4.根据权利要求3所述的一种机械振动检测设备，其特征在于，固定环（2）由内环（2c）和外环（2d）组成，连接模组（2b）环绕设置于内环（2c）上，径向定位机构（4）设置于外环（2d）上，径向定位机构（4）用于限制连接模组（2b）活动。

5.根据权利要求4所述的一种机械振动检测设备，其特征在于，连接模组（2b）包括有导向筒（2b1），导向筒（2b1）的端部设有第一球头（2b2），内环（2c）上开设有孔，第一球头（2b2）与孔活动连接；以及

活动杆（2b3），活动杆（2b3）的一端设有第二球头（2b4），活动环（1d）的外表面设有球槽，第二球头（2b4）与球槽活动连接，活动杆（2b3）的另一端与导向筒（2b1）滑动连接。

6.根据权利要求2所述的一种机械振动检测设备，其特征在于，径向定位机构（4）包括有锁止杆（4a），锁止杆（4a）环绕设置于固定环（2）上，并且锁止杆（4a）与固定环（2）滑动连接，锁止杆（4a）的轴向朝向套环（1a）的圆心处，锁止杆（4a）的端部设有第一滚珠（4c）；以及

第一气囊（4b），第一气囊（4b）设置于固定环（2）上，并且第一气囊（4b）的膨胀方向朝向锁止杆（4a）的受力端。

7.根据权利要求5所述的一种机械振动检测设备，其特征在于，径向定位机构（4）包括有锁止杆（4a），锁止杆（4a）环绕设置于外环（2d）上，并且锁止杆（4a）与外环（2d）活动连接，锁止杆（4a）的输出端贯穿第一球头（2b2）并处于导向筒（2b1）内部；以及

第一气囊（4b），第一气囊（4b）设置于外环（2d）的内表面，第一气囊（4b）膨胀状态下锁止杆（4a）的输出端抵触活动杆（2b3）端部。

8.根据权利要求7所述的一种机械振动检测设备，其特征在于，锁止杆（4a）上套设有活动头（4a1），活动头（4a1）与锁止杆（4a）滑动连接，外环（2d）上开设有滑槽，活动头（4a1）与滑槽活动连接，锁止杆（4a）远离导向筒（2b1）的一端设有第一限位片（4a2），锁止杆（4a）上套设有第一弹簧（4a3），第一弹簧（4a3）的两端分别抵触第一限位片（4a2）和活动头（4a1），锁止杆（4a）上设有受压片（4a4），第一气囊（4b）膨胀状态下推动受压片（4a4）移动。

9.根据权利要求2所述的一种机械振动检测设备，其特征在于，轴向定位机构（5）包括有限位板（5a）和第二气囊（5b），固定环（2）的两端分别设有耳板（2e），第二气囊（5b）设置于耳板（2e）上，限位板（5a）设置于第二气囊（5b）上，第二气囊（5b）膨胀状态下推动限位板（5a）朝向套环（1a）移动。

10.根据权利要求9所述的一种机械振动检测设备，其特征在于，限位板（5a）的一面设有若干个第二滚珠（5a1），限位板（5a）的另一面设有限位杆（5a2），限位板（5a）通过限位杆（5a2）与耳板（2e）滑动连接，限位杆（5a2）的端部设有第二限位片（5a3），限位杆（5a2）上套设有第二弹簧（5a4），第二弹簧（5a4）的两端分别抵触耳板（2e）和第二限位片（5a3），第二气囊（5b）处于限位板（5a）和耳板（2e）之间。