CN101196430A - 曲轴转子-轴承系统动力学实验台电气控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种曲轴转子－轴承系统动力学实验台电气控制系统，包括计算机控制器、前置放大器、A/D转换器、电磁阀、气缸、变频驱动控制器、驱动电机、压力传感器、位移传感器及曲轴，采用了本发明的曲轴转子－轴承系统动力学实验台电气控制系统的技术方案后，可以模拟曲轴在工作过程中的各种故障机理载荷状态、在线检测及维修等，将有助于人们对曲轴转子—轴承系统有更完善的认识，有助于建立多缸柴油机各设计参数之间更加准确的相互依赖关系，为柴油机性能的进一步提高提供理论上的指导。

Description

曲轴转子-轴承系统动力学实验台电气控制系统
技术领域
本发明涉及一种曲轴转子-轴承系统动力学实验台电气控制系统。
背景技术
曲轴是柴油机、内燃机、蒸汽机等发动机中最重要的部件之一。活塞的往复运动通过连杆转变为曲轴的旋转运动，柴油机、内燃机、蒸汽机的功率通过曲轴输出，并直接或间接地驱动配气系统、喷油泵、机油泵、水泵等部件。随着现代动力装备向大功率、高效率、高可靠性、低噪音等方向的发展，对曲轴系统动力学性能的要求越来越高。
由于曲轴属于典型的非对称结构零件，具有各向异性及各向耦合的特点，因此，曲柄的偏心质量不仅能激起弯曲振动，而且也可以激起扭转振动、轴向振动及三者的耦合振动。大型船用柴油机曲轴又具有其自身的特点，如转速低、曲柄半径大、扭转刚度和轴向刚度相对较小、固有频率低等，在机械加工过程中，特别是精加工过程中，不能采用高速加工方法，否则，将使曲轴转速接近或处于共振区，产生大幅振动，导致加工质量下降。为了掌握柴油机工作过程中曲轴、或者曲轴转子-轴承系统的振动规律和动力学特点，为了在使用过程中较好地维护柴油机，为了在加工过程中，选择合适的切削用量，以保证曲轴加工精度，必须对曲轴转子-轴承系统进行全面的动力学分析。然而，现有技术中还没有类似对曲轴进行振动规律和动力学研究的试验台，因此抑制了人们对曲轴转子-轴承系统的认识，使得我国船用曲轴的制造能力一直处于落后状态，严重制约了我国船舶工业的发展。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的缺陷提供一种曲轴转子-轴承系统动力学实验台电气控制系统，能模拟曲轴在空载或不同载荷状态下曲轴实际动力学特性。
为解决上述技术问题，本发明采用一种曲轴转子-轴承系统动力学实验台电气控制系统，包括计算机控制器、前置放大器、A/D转换器、电磁阀、气缸、变频驱动控制器、驱动电机、压力传感器、位移传感器及曲轴，其中，计算机控制器，用于控制电磁阀的通断电及驱动电机运转或转速并对来自压力传感器及位移传感器的振动信号和压力信号进行分析处理，它分别输出脉冲信号给电磁阀及变频驱动控制器；电磁阀，接收来自计算机控制器的信号，得电而接入并输出一信号给气缸以控制它的通断；气缸，加载在曲轴上，它接收来自电磁阀的通断信号进行进排气以控制曲轴的载荷；变频驱动控制器，接收来自计算机控制器的信号，输出一信号给驱动电机以调节电机的转速；驱动电机，连接变频驱动控制器，它输出转矩来带动曲轴的旋转；压力传感器，用于检测加载在曲轴上的载荷压力，它将检测到的曲轴的载荷压力信号输出给前置放大器，后者将该信号放大；位移传感器，用于检测曲轴的振动位移，它将检测到的曲轴的位移信号/振动信号输出给前置放大器，后者将该信号进行放大；A/D转换器，接收来自前置放大器的放大信号，然后将该模拟信号分别转换为数字信号输出给计算机控制器以进行处理。
上述的曲轴转子-轴承系统动力学实验台电气控制系统，其中，所述电磁阀与气缸之间还连接一个节流阀，它可接收计算机控制器的信号以调节气缸的压力。
上述的曲轴转子-轴承系统动力学实验台电气控制系统，其中，所述气缸具有与曲轴的曲拐相应的数量，所述电磁阀具有与气缸相应的数量。
上述的曲轴转子-轴承系统动力学实验台电气控制系统，其中，所述节流阀可以是手动控制的节流阀。
采用了本发明的曲轴转子-轴承系统动力学实验台电气控制系统的技术方案后，可以模拟曲轴在工作过程中的各种故障机理载荷状态、在线检测及维修等，将有助于人们对曲轴转子-轴承系统有更完善的认识，有助于建立多缸柴油机各设计参数之间更加准确的相互依赖关系，为柴油机性能的进一步提高供理论上的指导。
附图说明
图1是本发明的曲轴转子-轴承系统动力学实验台电气控制系统原理图。
具体实施方式
请参阅图1，本发明的曲轴转子-轴承系统动力学实验台电气控制系统，包括计算机控制器1、前置放大器3、A/D转换器2、电磁阀4、气缸6、变频驱动控制器7、驱动电机8、压力传感器9、位移传感器10及曲轴11，其中，计算机控制器1用于控制电磁阀4的通断电及驱动电机8运转或转速并对来自压力传感器9及位移传感器10的振动信号和压力信号进行分析处理，它分别输出脉冲信号给电磁阀4及变频驱动控制器7；电磁阀4接收来自计算机控制器1的信号，得电而接入并输出一信号给气缸6以控制它的通断；气缸6加载在曲轴11上，它接收来自电磁阀4的通断信号进行进排气以控制曲轴11的载荷；变频驱动控制器7接收来自计算机控制器1的信号，输出一信号给驱动电机8以调节电机的转速；驱动电机8连接变频驱动控制器7，它输出转矩来带动曲轴11的旋转；压力传感器9用于检测加载在曲轴11上的载荷压力，它将检测到的曲轴11的载荷压力信号输出给前置放大器3，后者将该信号放大；位移传感器10用于检测曲轴11的振动位移，它将检测到的曲轴11的位移信号/振动信号输出给前置放大器3，后者将该信号进行放大；所述的A/D转换器2接收来自前置放大器3的放大信号，然后将该模拟信号分别转换为数字信号输出给计算机控制器1以进行处理。
所述气缸6具有与曲轴11的曲拐相应的数量，所述电磁阀4具有与气缸6相应的数量。
在一个实施例中，所述电磁阀4与气缸6之间还连接一个节流阀5，它可以通过接受计算机控制器1的信号以调节气缸6的压力，也可以用手动控制以调节气缸6的压力。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (4)

1.一种曲轴转子-轴承系统动力学实验台电气控制系统，包括计算机控制器、前置放大器、A/D转换器、电磁阀、气缸、变频驱动控制器、驱动电机、压力传感器、位移传感器及曲轴，其中，
计算机控制器，用于控制电磁阀的通断电及驱动电机运转或转速并对来自压力传感器及位移传感器的振动信号和压力信号进行分析处理，它分别输出脉冲信号给电磁阀及变频驱动控制器；
电磁阀，接收来自计算机控制器的信号，得电而接入并输出一信号给气缸以控制它的通断；
气缸，加载在曲轴上，它接收来自电磁阀的通断信号进行进排气以控制曲轴的载荷；
变频驱动控制器，接收来自计算机控制器的信号，输出一信号给驱动电机以调节电机的转速；
驱动电机，连接变频驱动控制器，它输出转矩来带动曲轴的旋转；
压力传感器，用于检测加载在曲轴上的载荷压力，它将检测到的曲轴的载荷压力信号输出给前置放大器，后者将该信号放大；
位移传感器，用于检测曲轴的振动位移，它将检测到的曲轴的位移信号/振动信号输出给前置放大器，后者将该信号进行放大；
A/D转换器，接收来自前置放大器的放大信号，然后将该模拟信号分别转换为数字信号输出给计算机控制器以进行处理。
2.根据权利要求1所述的曲轴转子-轴承系统动力学实验台电气控制系统，其特征在于，所述电磁阀与气缸之间还连接一个节流阀，它接收计算机控制器的信号以调节气缸的压力。
3.根据权利要求1所述的曲轴转子-轴承系统动力学实验台电气控制系统，其特征在于，所述气缸具有与曲轴的曲拐相应的数量，所述电磁阀具有与气缸相应的数量。
4.根据权利要求2所述的曲轴转子-轴承系统动力学实验台电气控制系统，其特征在于，所述节流阀是手动控制的节流阀。
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