本發(fā)明涉及一種軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)模擬系統(tǒng)，尤其是一種軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)架系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)是軸系常見(jiàn)的振動(dòng)形式之一，其可能成為引發(fā)船舶發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和動(dòng)力裝置劇烈振動(dòng)以及噪聲的主要激勵(lì)源。目前，關(guān)于扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的模擬試驗(yàn)大多只針對(duì)現(xiàn)象進(jìn)行了模擬，而對(duì)于振動(dòng)幅值以及振動(dòng)頻率卻并不能較好的進(jìn)行精確控制。對(duì)基于脈沖時(shí)序法測(cè)量軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)試驗(yàn)儀器的校準(zhǔn)采用的方法為借助萬(wàn)向軸旋轉(zhuǎn)過(guò)程中扭轉(zhuǎn)二次激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行校準(zhǔn)，但對(duì)萬(wàn)向軸旋轉(zhuǎn)過(guò)程中扭轉(zhuǎn)二次激勵(lì)目前研究還極為不成熟?；谏鲜鲈颍壳搬槍?duì)于在軸系扭振測(cè)試中廣泛采用的基于脈沖時(shí)序法測(cè)量軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)試驗(yàn)儀器的校準(zhǔn)還存在較大的缺陷。

2、因此，需要一種軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)架系統(tǒng)，用于對(duì)軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的現(xiàn)象進(jìn)行模擬并生成給定幅值和頻率的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)信號(hào)，對(duì)基于脈沖時(shí)序法測(cè)量軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)試驗(yàn)儀器進(jìn)行檢測(cè)標(biāo)定的信號(hào)模擬系統(tǒng)，為軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的研究以及試驗(yàn)儀器的標(biāo)定提供平臺(tái)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為更加深入地對(duì)軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)進(jìn)行研究，為基于脈沖時(shí)序法進(jìn)行扭轉(zhuǎn)振動(dòng)測(cè)量的儀器進(jìn)行校準(zhǔn)提供更加精確的平臺(tái)，本發(fā)明提供一種能夠精確控制振動(dòng)幅值和振動(dòng)頻率的軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)架系統(tǒng)。將扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的幅值和頻率控制分別通過(guò)機(jī)械方法以及轉(zhuǎn)速控制的方法進(jìn)行控制，通過(guò)將振動(dòng)參數(shù)分解成單一參量進(jìn)行控制來(lái)提高各參量的控制精度。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)架系統(tǒng)，包括外部動(dòng)力機(jī)驅(qū)動(dòng)的軸、人機(jī)交互系統(tǒng)、碳刷-滑環(huán)供電系統(tǒng)、信號(hào)電機(jī)、無(wú)線信號(hào)接收及控制器、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、測(cè)振齒輪、脈沖測(cè)量傳感器、軸承系統(tǒng)，外部電源通過(guò)碳刷-滑環(huán)供電系統(tǒng)對(duì)軸上信號(hào)電機(jī)以及無(wú)線信號(hào)接收及控制器進(jìn)行供電；外部動(dòng)力機(jī)驅(qū)動(dòng)的軸以設(shè)定轉(zhuǎn)速進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)模擬軸運(yùn)轉(zhuǎn)平均轉(zhuǎn)速；在軸以某一轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，人機(jī)交互系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線信號(hào)對(duì)軸上無(wú)線信號(hào)接收及控制器發(fā)送控制指令，調(diào)整信號(hào)電機(jī)轉(zhuǎn)速，信號(hào)電機(jī)通過(guò)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)測(cè)振齒輪相對(duì)于軸產(chǎn)生周向振動(dòng)，振動(dòng)頻率與信號(hào)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率一致；脈沖測(cè)量傳感器將所模擬的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)信號(hào)以電信號(hào)對(duì)外界輸出。

3、進(jìn)一步，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)由偏心輪、連桿、銷軸以及搖桿組成，通過(guò)改變偏心輪的偏心距來(lái)改變搖桿的擺動(dòng)幅值，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)齒輪往復(fù)振動(dòng)幅值的控制，從而通過(guò)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)對(duì)振動(dòng)幅值進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)對(duì)幅值參數(shù)的溯源性保證以及通過(guò)無(wú)線信號(hào)接收及控制器對(duì)信號(hào)電機(jī)轉(zhuǎn)速的精確控制實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)頻率參數(shù)的溯源性保證。

4、進(jìn)一步，信號(hào)電機(jī)通過(guò)偏心輪連接連桿，連桿通過(guò)銷軸連接搖桿，搖桿再通過(guò)卡環(huán)固定銷軸固定連接在軸上的固定卡環(huán)上；連桿與搖桿的連接點(diǎn)、測(cè)振齒輪經(jīng)擺動(dòng)銷軸與搖桿的連接點(diǎn)以及搖桿與固定卡環(huán)的連接點(diǎn)之間形成省力杠桿，能降低信號(hào)電機(jī)驅(qū)動(dòng)力矩，提高信號(hào)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制精度。

5、進(jìn)一步，擺動(dòng)銷軸與搖桿之間采用間隙配合，能相對(duì)滑動(dòng)，平衡測(cè)振測(cè)振齒輪往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中擺動(dòng)銷軸孔位置與搖桿產(chǎn)生的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

6、進(jìn)一步，測(cè)振齒輪通過(guò)軸承安裝于軸表面，與軸產(chǎn)生沿周向方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

7、進(jìn)一步，信號(hào)電機(jī)與無(wú)線信號(hào)接收及控制器對(duì)稱布置于固定卡環(huán)的兩側(cè)，能降低不平衡離心力對(duì)信號(hào)模擬精度的影響。

8、進(jìn)一步，扭轉(zhuǎn)振動(dòng)信號(hào)通過(guò)既時(shí)以一轉(zhuǎn)速共同轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)又具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和測(cè)振齒輪、軸承系統(tǒng)兩部分共同模擬完成；

9、進(jìn)一步，扭轉(zhuǎn)振動(dòng)信號(hào)分解為頻率和幅值兩個(gè)獨(dú)立的控制參量，并將幅值參量轉(zhuǎn)化成偏心輪的偏心量的固定機(jī)械參數(shù)，頻率參量轉(zhuǎn)化成便于控制的轉(zhuǎn)速參數(shù)進(jìn)行控制。

10、本發(fā)明的有益效果是：

11、本發(fā)明通過(guò)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)將軸系扭振信號(hào)分解為頻率和幅值兩個(gè)獨(dú)立的控制參量，并將幅值參量轉(zhuǎn)化成機(jī)械參數(shù)進(jìn)行控制，頻率參量轉(zhuǎn)化成便于控制的轉(zhuǎn)速參數(shù)，將扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的幅值和頻率的二維參數(shù)控制降維至頻率控制的單一參數(shù)控制，降低了控制難度和提高了控制精度。有效的解決了軸系以一定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)參數(shù)控制精度以及溯源性問(wèn)題，為基于脈沖時(shí)序法測(cè)量軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)試驗(yàn)儀器的校準(zhǔn)提供了精確可控的信號(hào)源。也為軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的進(jìn)一步研究提供了可靠和有效的試驗(yàn)平臺(tái)。

技術(shù)特征：

1.一種軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)架系統(tǒng)，其特征在于：包括外部動(dòng)力機(jī)驅(qū)動(dòng)的軸、人機(jī)交互系統(tǒng)、碳刷-滑環(huán)供電系統(tǒng)、信號(hào)電機(jī)、無(wú)線信號(hào)接收及控制器、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、測(cè)振齒輪、脈沖測(cè)量傳感器、軸承系統(tǒng)，外部電源通過(guò)碳刷-滑環(huán)供電系統(tǒng)對(duì)軸上信號(hào)電機(jī)以及無(wú)線信號(hào)接收及控制器進(jìn)行供電；外部動(dòng)力機(jī)驅(qū)動(dòng)的軸以設(shè)定轉(zhuǎn)速進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)模擬軸運(yùn)轉(zhuǎn)平均轉(zhuǎn)速；在軸以某一轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，人機(jī)交互系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線信號(hào)對(duì)軸上無(wú)線信號(hào)接收及控制器發(fā)送控制指令，調(diào)整信號(hào)電機(jī)轉(zhuǎn)速，信號(hào)電機(jī)通過(guò)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)測(cè)振齒輪相對(duì)于軸產(chǎn)生周向振動(dòng)，振動(dòng)頻率與信號(hào)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率一致；脈沖測(cè)量傳感器將所模擬的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)信號(hào)以電信號(hào)對(duì)外界輸出。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)架系統(tǒng)，其特征在于：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)由偏心輪、連桿、銷軸以及搖桿組成，通過(guò)改變偏心輪的偏心距來(lái)改變搖桿的擺動(dòng)幅值，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)齒輪往復(fù)振動(dòng)幅值的控制，從而通過(guò)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)對(duì)振動(dòng)幅值進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)對(duì)幅值參數(shù)的溯源性保證以及通過(guò)無(wú)線信號(hào)接收及控制器對(duì)信號(hào)電機(jī)轉(zhuǎn)速的精確控制實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)頻率參數(shù)的溯源性保證。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)架系統(tǒng)，其特征在于：信號(hào)電機(jī)通過(guò)偏心輪連接連桿，連桿通過(guò)銷軸連接搖桿，搖桿再通過(guò)卡環(huán)固定銷軸固定連接在軸上的固定卡環(huán)上；連桿與搖桿的連接點(diǎn)、測(cè)振齒輪經(jīng)擺動(dòng)銷軸與搖桿的連接點(diǎn)以及搖桿與固定卡環(huán)的連接點(diǎn)之間形成省力杠桿，能降低信號(hào)電機(jī)驅(qū)動(dòng)力矩，提高信號(hào)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制精度。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)架系統(tǒng)，其特征在于：擺動(dòng)銷軸與搖桿之間采用間隙配合，能相對(duì)滑動(dòng)，平衡測(cè)振測(cè)振齒輪往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中擺動(dòng)銷軸孔位置與搖桿產(chǎn)生的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)架系統(tǒng)，其特征在于：測(cè)振齒輪通過(guò)軸承安裝于軸表面，與軸產(chǎn)生沿周向方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)架系統(tǒng)，其特征在于：信號(hào)電機(jī)與無(wú)線信號(hào)接收及控制器對(duì)稱布置于固定卡環(huán)的兩側(cè)，能降低不平衡離心力對(duì)信號(hào)模擬精度的影響。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)架系統(tǒng)，其特征在于：扭轉(zhuǎn)振動(dòng)信號(hào)通過(guò)既時(shí)以一轉(zhuǎn)速共同轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)又具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和測(cè)振齒輪、軸承系統(tǒng)兩部分共同模擬完成。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)架系統(tǒng)，其特征在于：扭轉(zhuǎn)振動(dòng)信號(hào)分解為頻率和幅值兩個(gè)獨(dú)立的控制參量，并將幅值參量轉(zhuǎn)化成偏心輪的偏心量的固定機(jī)械參數(shù)，頻率參量轉(zhuǎn)化成便于控制的轉(zhuǎn)速參數(shù)進(jìn)行控制。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)架系統(tǒng)，外部電源通過(guò)碳刷?滑環(huán)供電系統(tǒng)對(duì)軸上信號(hào)電機(jī)以及無(wú)線信號(hào)接收及控制器供電；在軸轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，人機(jī)交互系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線信號(hào)對(duì)軸上無(wú)線信號(hào)接收及控制器發(fā)送控制指令，調(diào)整信號(hào)電機(jī)轉(zhuǎn)速，信號(hào)電機(jī)通過(guò)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)測(cè)振齒輪相對(duì)于軸產(chǎn)生周向振動(dòng)，振動(dòng)頻率與信號(hào)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)頻率一致；脈沖測(cè)量傳感器將所模擬的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)信號(hào)以電信號(hào)對(duì)外界輸出。本發(fā)明通過(guò)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)將軸系扭振信號(hào)分解為頻率和幅值兩個(gè)獨(dú)立的控制參量，將幅值參量轉(zhuǎn)化成機(jī)械參數(shù)控制，頻率參量轉(zhuǎn)化成便于控制的轉(zhuǎn)速參數(shù)，將扭轉(zhuǎn)振動(dòng)幅值和頻率的二維參數(shù)控制降維至頻率控制的單一參數(shù)控制，降低了控制難度和提高了控制精度。

技術(shù)研發(fā)人員：雷俊松,王佩君,孫宇昕,劉新伯,毛崢
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)船舶集團(tuán)有限公司第七〇四研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19