[发明专利]旋转机械转轴弯曲振动和扭转振动同时测试的方法及装置

权利要求书

1.一种旋转机械转轴弯曲振动和扭转振动同时测试装置，其特征在于，包括传感部分、硬件部分和软件部分，所述传感部分包括齿轮盘和涡流传感器，所述齿轮盘与待测转轴可拆卸连接，并位于待测转轴的外侧壁，所述硬件部分包括信号前处理器和高速数据采集卡，所述涡流传感器与所述信号前处理器电性连接，并位于所述齿轮盘的侧面，所述高速采集卡与所述信号前处理器电性连接，并用于采集所述涡流传感器输出的交流电压信号，所述软件部分包括数据采集软件和信号分析软件，所述数据采集软件用于采集交流电压信号，所述信号分析软件将所述涡流传感器输入的交流电压信号转化为数字信号。

2.如权利要求1所述的旋转机械转轴弯曲振动和扭转振动同时测试装置，其特征在于，所述信号前处理器包括24V直流电源模块和信号调理模块，所述24V直流电源模块提供所述涡流传感器测试所需的-24V直流电源，所述信号调理模块将交流电压信号的幅值调理到±10V内，满足所述高速数据采集卡对输入信号幅值的要求。

3.采用权利要求2所述的旋转机械转轴弯曲振动和扭转振动同时测试装置的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

将所述齿轮盘安装至待测转轴上，将所述涡流传感器沿弯曲振动测量方向正对着所述齿轮盘安装，并将将涡流传感器与所述硬件部分连接；

利用待测转轴带动所述齿轮盘旋转，通过所述涡流传感器输出交流电压信号，并通过所述软件部分转化为数字信号，从而得到原始振动信号；

从原始振动信号中找极大值点，并得到弯曲振动信号，从原始振动信号中扣除弯曲振动信号，得到不含弯曲振动影响在内的传感器输出信号；

从传感器输出信号再次找极大值点，并得到扭转振动角速度信号。

4.如权利要求3所述的旋转机械转轴弯曲振动和扭转振动同时测试的测试方法，其特征在于，在将所述齿轮盘安装至待测转轴上，将所述涡流传感器沿弯曲振动测量方向正对着所述齿轮盘安装，并将将涡流传感器与所述硬件部分连接的步骤中：

所述数据采集卡的采样速率要求fs≥1MHz，fs为采样频率。。

5.如权利要求4所述的旋转机械转轴弯曲振动和扭转振动同时测试的测试方法，其特征在于，在利用待测转轴带动所述齿轮盘旋转，通过所述涡流传感器输出交流电压信号，并通过所述软件部分转化为数字信号，从而得到原始振动信号的步骤中：

转轴没有弯曲振动和扭转振动时，所述涡流传感器的输出信号是一组频率恒定、信号稳定的正弦信号，记为y(t)，可以写为：

y(t)＝α·h·sin[2π·(nf)·t] (1)

式中，α为传感器灵敏度，h为齿轮盘的齿高，n为齿数，f为转动频率，t为采样时间；

转轴发生扭转振动时，所述齿轮盘的齿顶和齿谷通过所述涡流传感器时的瞬时角速度不再是一个常数，会出现与扭转振动频率相同的波动，式(1)变为：

y(t)＝α·h·sin[2π·(nf+f_t)·t] (2)

式中，f_t为转轴扭转振动带来的瞬时频率波动；

转轴发生扭转振动的同时，如果还发生弯曲振动，式(2)变为：

式中，A,f_s,分别为转轴弯曲振动的幅值、频率和相位，因为所述齿轮盘1的齿数n较多，弯曲振动频率f_s一般远低于瞬时角速度频率(nf+f_t)。