[发明专利]一种用于识别滑动轴承刚度的动态标定系统以及标定方法

权利要求书

1.一种用于识别滑动轴承刚度的动态标定系统，其特征在于：包括用于测试轴承系统参数的仪器系统，以及用于标定仪器系统的标定装置；标定装置上安装有第一力传感器和第一电涡流传感器，轴承系统上安装有第二力传感器和第二电涡流传感器，且标定装置和轴承系统上的力传感器和电涡流传感器分别连接到仪器系统上；

其中，标定装置包括支架，以及安装在支架上的电磁铁（7）；所述电磁铁（7）上缠绕有两组线圈，其中一组线圈连接交流电源，另一组连接直流电源；电磁铁（7）的上方安装有第一力传感器（8）；电磁铁（7）的下方设置有振子，所述振子通过起限位作用的弹性部件连接在支架上；所述振子包括自上而下依次设置的受力块（5）、支撑板（4）以及电涡流感应块（2）；电涡流感应块（2）的下方还设置有用于获取振子位移信息的第一电涡流传感器（1）；

轴承系统的第二电涡流传感器安装在轴承座上，激振器通过激振杆将激振力施加在轴承系统上，第二力传感器安装在激振杆上。

2.根据权利要求1所述的用于识别滑动轴承刚度的动态标定系统，其特征在于：所述第一、第二力传感器为压电式或压变式测力装置。

3.根据权利要求1所述的用于识别滑动轴承刚度的动态标定系统，其特征在于：所述受力块（5）采用硅钢片叠置而成。

4.根据权利要求1所述的用于识别滑动轴承刚度的动态标定系统，其特征在于：所述第一、第二电涡流感应块（2）采用铁磁性材料。

5.根据权利要求1所述的用于识别滑动轴承刚度的动态标定系统，其特征在于：所述受力块（5）和第一电涡流感应块（2）采用粘结的方式固定在支撑板（4）的正中央上。

6.根据权利要求1所述的用于识别滑动轴承刚度的动态标定系统，其特征在于：所述支撑板（4）的两端开设有用于安装弹性部件的安装孔。

7.根据权利要求1或6所述的用于识别滑动轴承刚度的动态标定系统，其特征在于：所述弹性部件为限位弹簧，限位弹簧为螺旋弹簧、涡卷弹簧或蝶型弹簧。

8.根据权利要求1所述的用于识别滑动轴承刚度的动态标定系统，其特征在于：所述支撑板（4）与电涡流感应块（2）之间设置有用于隔离电磁铁（7）和电涡流传感器（1）所产生的磁场的隔磁块（3）。

9.根据权利要求1所述的用于识别滑动轴承刚度的动态标定系统，其特征在于：所述交流电源为正弦激振电源。

10.一种基于权利要求1所述标定系统的用于识别滑动轴承刚度的动态标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）标定装置的频响函数

先接通电磁铁上缠绕连接直流电源的线圈，电磁铁只对振子施加稳态的悬浮电磁力F_B1，弹簧处于压缩状态弹簧力大小为F_k0，系统平衡时有力学关系mg+F_k0=F_B1；再接通电磁铁上缠绕连接交流电源的线圈，电磁铁对振子施加的电磁力中增加了正弦激振力F_B2，其幅值为A，角频率为ω，则有F_B2=Asinωt，振子在平衡位置周围振动，则系统振动的微分方程其中y为系统在激振力作用下的振动位移；对系统振动的微分方程进行傅里叶变换后得到(k-mω²)·Y(jω)=F_B2(jω)，其中，F_B2(jω)正弦为激振力的傅里叶变换，Y(jω)为振动位移的傅里叶变换；则根据传递函数的定义，有H₁(jω)=Y(jω)/F_B2(jω)，得到标定装置的频响函数为

H1(jω)=1k-mω2;]]>

其中m为振子的质量；k为弹性组件的刚度；ω为角频率；

（2）仪器系统的频响函数

从仪器系统中得到标定装置中的力传感器（8）和电涡流传感器（1）测得的力信号和位移信号，对位移信号进行傅里叶变换后得到X₁(jω)，对力信号进行傅里叶变换后得到Y₁(jω)；结合标定装置的频响函数H₁(jω)以及X₁(jω)和Y₁(jω)，根据传递函数的计算方法，获得仪器系统的频响函数为

H(jω)=X1(jω)Y1(jω)1H1(jω)=X1(jω)Y1(jω)(k-mω2);]]>

（3）轴承系统的频响函数

从仪器系统中得到轴承系统中的力传感器和电涡流传感器测得的力信号和位移信号，对位移信号进行傅里叶变换后得到X₂(jω)，对力信号进行傅里叶变换后得到Y₂(jω)，结合仪器系统的频响函数H(jω)以及X₂(jω)和Y₂(jω)，根据传递函数的计算方法，获得轴承系统的频响函数为

Hbearings(jω)=X2(jω)Y2(jω)1H(jω)]]>

根据轴承系统的频响函数，结合滑动轴承单频两次激励法刚度识别算法，最终得到消除仪器系统测量误差的轴承系统的刚度系数。