CN101581623B - 可标定曲轴转角信号与曲轴三维振动的测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可标定曲轴转角信号的曲轴三维振动测量装置，光电编码器用螺栓固定于挡块中心孔，挡块亦通过螺栓紧固在壳体端面。壳体与传动轴之间装有一对滚珠轴承，滚珠轴承的外端通过紧固件螺栓和紧固挡圈将其固定于壳体。在档块外端装有三维振动传感器。光电编码器通过连接轴与传动轴相连同步旋转，输出两路电压信号，分别用来进行曲轴的扭振分析和上止点标定。本发明可将曲轴不同转角下弯曲振动进行分解，并在对应曲轴转角位置进行随曲轴旋转坐标系上进行合成，从而能够实现对曲轴旋转坐标系的测量，通过软件计算得到随曲轴旋转坐标相一致的弯曲振动，并且能对发动机转速、转数进行实时监测。

Description

可标定曲轴转角信号与曲轴三维振动的测量装置
技术领域
本发明属于内燃机振动测试技术，具体涉及到曲轴三维振动测量以及标定曲轴转角位置的技术与装置。
背景技术
内燃机曲轴要同时承受气体压力、扭转力矩、弯曲力和惯性力等作用，将各个曲拐上的扭矩汇总并驱动其他机械旋转做功。由于曲轴的结构特征，曲轴振动基本上是扭振、弯曲振动及纵向振动的组合。曲轴与机体上主轴承的耦合作用，将导致机体振动并辐射噪声。因此，内燃机轴系振动是引发内燃机结构和动力装置振动与噪声的主要激励源。
在内燃机轴系振动的测试上，以往主要是对轴系的扭振进行测量，有机械式、电磁式、激光测试等方法。在轴系扭振测试过程中目前应用最普遍的是非接触的电磁式测试方法，如实用新型专利“内燃机轴系纵/弯/扭振动动态测试装置”(01268387.6)，这种方法采用齿轮式扭振测量系统，对于轴系的弯曲振动和纵向振动的测量，采用在扭振仪表面布置振动传感器的方式来实现。但这种测量方法的主要缺陷是齿轮齿数受限，导致扭振测试精度较低，同时所测得的弯曲振动均为与发动机总体坐标一致的固定坐标系振动测量，无法确定随曲轴旋转坐标系下的弯曲振动。
发明内容
本发明目的是在非接触电磁式测试方法的基础上，提供一种新的曲轴动态测试装置。它既可针对曲轴的扭振、弯曲振动及纵向振动进行测试，同时可以实现上止点位置的确定和弯曲振动分解。
本发明的工作原理是：本测试装置的传动轴与实验用发动机的曲轴(输出端)通过螺栓连接，这样测试装置的传动轴便与发动机曲轴同步旋转，测试装置壳体相对于发动机本体是固定的，而光电编码器外壳固定在测试装置的挡块上也是固定的。光电编码器内芯与传动轴同步旋转，输出两路电压信号，其中一路每圈720个脉冲信号用作扭振分析，而另一路每圈1个信号用来确定曲轴上止点标定。通过确定曲轴上止点信号时刻，对测试装置外侧布置的弯曲振动进行分解，垂直布置的两路弯曲振动信号经过三角函数分解后，在曲轴旋转角度方向重新合成为相互垂直的两组信号，从而能够得到随曲轴旋转坐标系下的弯曲振动。与目前技术相比本发明不但可实现曲轴的扭振、弯曲振动及纵向振动测试，而且可实现对曲轴旋转坐标系的弯曲振动分解，得到的曲轴旋转坐标系下的弯曲振动，并可同时实现上止点位置的确定，转速、转数的实时监测等，其结构简单可靠、实用、精度大大提高。
附图说明
图1为本发明结构原理图。
图2软件计算流程图。
具体实施方式
以下通过具体的实施例对本发明做进一步的说明。如附图所示，光电编码器1用螺栓4固定于挡块3中心孔，挡块3亦通过螺栓4紧固在壳体5端面。光电编码器1通过连接轴2与传动轴10相连，壳体5与传动轴10之间装有一对滚珠轴承6，滚珠轴承6中间装有定位挡圈7，滚珠轴承6的外端通过紧固件螺栓8和紧固挡圈9将滚珠轴承固定于壳体5，沿壳体5纵向及径向装有加速度传感器11。在安装中，通过紧固件螺栓8以及紧固挡圈9压紧滚珠轴承6的外圈，使曲轴的纵向振动和弯曲振动信号能通过传动轴10并通过滚珠轴承6传递到壳体5上。测试时，将壳体5周向固定，内燃机轴系的扭振信号通过光电编码器1输出信号进行分析，安装在档块3外端的三维振动传感器11可对内燃机轴系的纵向振动和弯曲振动进行测量。光电编码器1与传动轴10以及连接轴2之间的距离可进行调整，将曲轴上止点信号同光电编码器每周触发的激励信号对应后，可将不同转角下弯曲振动进行分解，并在对应曲轴转角位置进行随曲轴旋转坐标系上进行合成，从而能够实现对曲轴旋转坐标系的测量，通过软件计算得到随曲轴旋转坐标相一致的弯曲振动，并且能对发动机转速、转数进行实时监测等。本发明进行计算的软件流程示意图如图2所示。
本发明的特点是不但可对曲轴的扭振、弯曲振动及纵向振动进行全部测试，并可实现对曲轴旋转坐标系的弯曲振动分解，得到的曲轴旋转坐标系下的弯曲振动，并可同时实现上止点位置的确定，转速、转数的实时监测。

Claims (1)

1.可标定曲轴转角信号与曲轴三维振动的测量装置，具有光电编码器、连接轴、档块、壳体、轴承、挡圈及传动轴，其特征是光电编码器(1)用第一螺栓固定于档块(3)，档块(3)亦通过第二螺栓(4)紧固在壳体(5)端面，光电编码器(1)通过连接轴(2)与传动轴(10)相连，壳体(5)与传动轴(10)之间装有一对滚珠轴承(6)，滚珠轴承(6)中间装有定位挡圈(7)，滚珠轴承(6)的外端通过紧固件螺栓(8)和紧固挡圈(9)将滚珠轴承固定于壳体(5)，在档块(3)的外端装有三维振动传感器(11)。 
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