CN102650556A - 一种基于转轴三个截面应变信号的轴承载荷识别方法 - Google Patents
一种基于转轴三个截面应变信号的轴承载荷识别方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102650556A CN102650556A CN2012101486234A CN201210148623A CN102650556A CN 102650556 A CN102650556 A CN 102650556A CN 2012101486234 A CN2012101486234 A CN 2012101486234A CN 201210148623 A CN201210148623 A CN 201210148623A CN 102650556 A CN102650556 A CN 102650556A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- bearing
- strain
- section
- load
- rotating shaft
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 15
- 238000010205 computational analysis Methods 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- 238000010008 shearing Methods 0.000 claims description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 abstract description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 3
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000037250 Clearance Effects 0.000 description 1
- 206010033307 Overweight Diseases 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000035512 clearance Effects 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 230000001808 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 235000020825 overweight Nutrition 0.000 description 1
- 230000003068 static Effects 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000004450 types of analysis Methods 0.000 description 1
Abstract
一种基于转轴三个截面应变信号的轴承载荷识别方法,本发明通过测试轴承两端三个截面处的应变信号,识别轴承载荷。本发明具有如下优点:(1)与传统应变法相比,本发明所提出的方法采用局部建模法,不存在应变测量误差积累、传递和发散问题。和传统整体建模法误差,轴承附近轴段结构简单,可以比较准确地建立数学模型,建模误差小;(2)测试工作量小。应变测点可以布置在轴承附近,无需揭缸到转轴中部布点;(3)可以在低速动态下测试轴承载荷,可以较为真实地反映轴承实际载荷情况。
Description
ー种基于转轴三个截面应变信号的轴承载荷识别方法
技术领域
[0001] 本发明适用于旋转机械轴 承状态监测和故障诊断领域,主要应用范围包括:汽轮发电机组、燃气轮发电机组等采用轴承支撑的各类动カ旋转机械等方面。
背景技术
[0002] 轴承是各类旋转机械的重要部件,起着支撑转子的重要作用,对于机组安全运行至关重要。大量的理论研究和工程实践表明,轴承所承受的载荷直接影响轴承工作状况。轴承载荷过重,轴承容易出现瓦温高、乌金碎裂、碾瓦等故障;轴承载荷过轻,容易出现油膜涡动和油膜振荡等故障。这两种情况下,轴承都会产生较大振动,影响机组安全运行。随着机组向大型化方向发展以及现代电カエ业对机组安全运行的要求越来越高,识别轴承载荷、分析轴承工作状况,并在此基础上对轴承载荷进行优化调整就显得越来越重要。
[0003] 旋转机械轴系通常是由多根转子和多个轴承所组成,这是ー个静不定系统,轴承所承受的载荷受多种因素影响,很难准确计算出来。目前常用的测试方法主要有:(I)应变法。从轴系首端开始,每隔I个轴承在转轴上布置ー组应变片,由此计算轴系中每ー个轴承的载荷。这种方法虽然能同时测出轴系中所有轴承的载荷,但是由于采用整体建模和识别法,计算过程中存在应变测试误差的积累和传递问题,误差有可能会发散。由于汽轮机叶轮等部件的力学模型难以准确建模,建模误差对识别结果也会产生较大影响。由于需要在转轴中部布置应变测点,测试前需要将汽轮机的汽缸揭开,工作量大。(2)油压法。在轴承底部打孔,安装油压传感器,由实测轴承油膜压カ反推。这种方法的准确度取决于轴承计算分析模型的准确性以及油膜压カ测点位置等,影响因素和不确定因素很多,识别误差较大。
[3]测カ法。在轴承座底部安装カ传感器测试轴承载荷。由于轴承座底部面积较大,測量时需要在轴承座底部4个角上都安装カ传感器,将轴承座“托”起来。这种方法改变了轴承座底部接触状态和轴系校中状态,与实际工作状况不符。(4)顶举法。在轴承附近转轴正下方安装千斤顶,转轴正上方安装百分表,测试千斤顶不同顶举カ下百分表读数,由此求出轴承载荷。为了能准确求出轴承载荷,这种方法要求千斤顶必须将轴顶起一段距离,即将轴承“托”空。但是,由于轴承间隙通常很小,大多在O. 2mnT0. 5mm之间,顶举时很容易碰到上部轴瓦,从而产生一个来自于上瓦的、额外的反作用力,导致结果误差较大。这种方法只能测试静态下的载荷分布。
[0004] 本发明是在轴承载荷应变识别法基础上提出来的。不同于传统整体建模和识别法,本发明指出,任意一个轴承的载荷由三个截面上的应变值求得。针对单个轴承载荷识别问题采用局部建模和识别法,提高了识别精度,減少了测试工作量。
发明内容
[0005] 本发明指出,任意一个轴承的载荷由三个截面上的应变值求得。由此,提供ー种根据轴承附近三个截面应变值识别轴承载荷的方法。
[0006] 本发明采用如下技术方案:[0007] 步骤I在轴承附近三个选定表面上布置应变片,这三个截面不能位于轴承的同一侦牝如图I所示;为了提高測量精度,每ー截面处的应变片采用全桥布置模式,即圆周表面0°和180°处各布置两片平行应变片,横截面上的4个应变片构成ー组,组成全桥测试模式,如图2所示;
[0008] 步骤2盘动转子,測量转动过程中0°和180°处三个截面上应变片输出信号;为消除误差,测试前先将转子连续盘动若干周;测试开始后,以若干周内的平均值作为相应角度处应变输出信号值,分别记为A,。。,Sijl80.。
[0009] 步骤3由三截面应变信号计算三截面弯矩Mi :
[0010]
[0011] 其中:E,W分别为转轴弹性模量和截面模量;对于圆轴而言,
其中:
3上 ,
D, d分别为圆轴外径和内径;
[0012] 步骤4建立待测轴段计算分析模型;将待测轴段视为连续梁,轴段自重作为均布质量,如图3所示;
[0013] 步骤5在中间应变测量截面处将轴断开,形成左、右两个单元体;在每个单元体内由已知的外载荷分布和应变截面所测弯矩,按材料力学中力和カ矩平衡原理,各自列出2个方程如下:
[0014] 左端单元体:
[0015]
[0016] [0017] 右端单元体:
[0018]
[0019] [0020] 方程组的个数为4个,未知数为轴承载荷F和三个应变測量截面处的剪力Qi, i =1,2,3 ;方程数和未知数个数相等,求得唯一解。
[0021] 与现有技术相比,本发明具有如下优点:
[0022] ( I)与传统应变法相比,本发明所提出的方法采用局部建模法,不存在应变测量误差积累、传递和发散问题。和传统整体建模法误差,轴承附近轴段结构简单,可以比较准确地建立数学模型,建模误差小;
[0023] (2)测试工作量小。应变测点可以布置在轴承附近,无需揭缸到转轴中部布点;
[0024] (3)可以在低速动态下测试轴承载荷,可以较为真实地反映轴承实际载荷情況。
[0025] 下面结合附图及实例进ー步阐述本发明内容。
附图说明
[0026] 图I是某待测轴承三截面应变测点布置简图;
[0027] 图2是三截面全桥应变片布置方式图;[0028] 图3是待测轴段力学模型简图;
[0029] 图4是轴承载荷三截面应变识别方法流程图。
[0030] 图中:1、应变测点;2、待识别轴承;3、应变信号发射装置;4、联轴器。
具体实施方式
[0031] 本实施例是以图I所示的某待测轴承为例,进行三截面载荷识别分析。參照图2〜4。
[0032] 本实施例涉及的基于转轴三截面应变信号的轴承载荷识别分析方法是:
[0033] (I)在待测轴承两端三个不同截面上分别黏贴ー组应变片,这三个截面不能位于轴承的同一侧。如图I所示。每ー截面处的应变片采用全桥布置模式,即圆周表面0°和180°处各布置两片应变片,横截面上的4个应变片构成一組,组成全桥测试模式,如图2所
[0034] (2)盘动转子,測量转轴旋转过程中0°和180°处应变片输出信号;为消除误差,测试前先将转子连续盘动若干周。测试开始后,以若干周内的平均值作为相应角度处应变输出信号值,分别记为
i = 1,2,3。应变信号可以采用无线发射和接受方式测得,也可以用其它方式测出。
[0035] (3)由三截面所测应变信号计算三截面弯矩Mi, i = 1,2,3:
[0036]
[0037] 其中:E,W分别为转轴弹性模量和截面模量;对于圆轴而言,ぬ、';"')其中:D,d分别为圆轴外径和内径。
[0038] (4)建立待测轴段计算分析模型;将待测轴段视为连续梁,轴段自重作为均布质量。轴段力学模型如图3所示。
[0039] (5)在中间应变测量截面处将轴段断开,形成左、右两个单元体,如图4所示。图中M1, M2, M3, Q1, Q2, Q3为三应变测量截面处的弯矩和剪力,F为待求轴承载荷。
[0040] (6)在两个单元体内由已知的外载荷分布和单元两端所测弯矩,按材料力学中力和カ矩平衡原理,各自列出2个方程组:
[0041] 左端单元体:
[0042]
[0043]
[0044] 右端单元体:
[0045]
[0046] [0047] 方程组的个数为4个,未知数为轴承载荷F和三个应变測量截面处的剪力Qi, i =1,2,3。方程数和未知数个数相等,求得唯一解。
Claims (1)
1. 一种基于转轴三个截面应变信号的轴承载荷识别方法,其特征在于:通过测试轴承 两端三个截面处的应变信号,识别轴承载荷;其步骤为;步骤一在轴承附近三个选定表面上布置应变片,这三个截面不能位于轴承的同一侧; 每一截面处的应变片采用全桥布置模式,即圆周表面0°和180°处各布置两片平行应变 片,横截面上的4个应变片构成一组,组成全桥测试模式;步骤二盘动转子,测量转动过程中0°和180°处三个截面上应变片输出信号;试前先 将转子连续盘动若干周;测试开始后,以若干周内的平均值作为相应角度处应变输出信号 值,分别记为:Si,。。,sia8(l。;步骤三由三截面应变信号计算三截面弯矩Mi :其中:E,W分别为转轴弹性模量和截面模量;对于圆轴而言,其中:D,d分别为圆轴外径和内径;步骤四建立待测轴段计算分析模型;将待测轴段视为连续梁,轴段自重作为均布质量;步骤五在中间应变测量截面处将轴断开,形成左、右两个单元体;在每个单元体内由已 知的外载荷分布和应变截面所测弯矩,按材料力学中力和力矩平衡原理,各自列出2个方 程如下:左端单元体:右端单元体:方程组的个数为4个,未知数为轴承载荷F和三个应变测量截面处的剪力Q” i = 1,2, 3 ;方程数和未知数个数相等,求得唯一解。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2012101486234A CN102650556A (zh) | 2012-05-14 | 2012-05-14 | 一种基于转轴三个截面应变信号的轴承载荷识别方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2012101486234A CN102650556A (zh) | 2012-05-14 | 2012-05-14 | 一种基于转轴三个截面应变信号的轴承载荷识别方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102650556A true CN102650556A (zh) | 2012-08-29 |
Family
ID=46692612
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN2012101486234A Pending CN102650556A (zh) | 2012-05-14 | 2012-05-14 | 一种基于转轴三个截面应变信号的轴承载荷识别方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN102650556A (zh) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110441054A (zh) * | 2019-07-19 | 2019-11-12 | 江苏方天电力技术有限公司 | 联轴器连接状态下旋转机械轴系不对中故障状态检测方法 |
CN110967185A (zh) * | 2018-09-28 | 2020-04-07 | 中国航发商用航空发动机有限责任公司 | 转子轴承径向载荷测量方法、装置及航空发动机 |
RU199131U1 (ru) * | 2020-02-27 | 2020-08-18 | Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн" | Устройство измерения сил, воздействующих на опору ротора газотурбинного двигателя, с помощью динамического тензометрирования |
CN112033672A (zh) * | 2020-09-07 | 2020-12-04 | 武汉理工大学 | 船舶径向轴承静动载荷识别的标定装置及标定方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070293152A1 (en) * | 2005-02-04 | 2007-12-20 | Mikael Rosen | Device, Method and Measurement and Sender Unit for Performing a Measurement on a Rotating Part of Rotating Machinery |
CN102323058A (zh) * | 2011-06-20 | 2012-01-18 | 河南电力试验研究院 | 基于转轴应变信号的汽轮发电机组轴承载荷识别装置和方法 |
-
2012
- 2012-05-14 CN CN2012101486234A patent/CN102650556A/zh active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20070293152A1 (en) * | 2005-02-04 | 2007-12-20 | Mikael Rosen | Device, Method and Measurement and Sender Unit for Performing a Measurement on a Rotating Part of Rotating Machinery |
CN102323058A (zh) * | 2011-06-20 | 2012-01-18 | 河南电力试验研究院 | 基于转轴应变信号的汽轮发电机组轴承载荷识别装置和方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
张洪田等: "船舶轴系合理校中的应变片检测技术", 《船舶工程》, no. 3, 30 June 1989 (1989-06-30), pages 36 - 41 * |
沈钧如: "轴系校中质量检验方法的实验研究", 《造船技术》, no. 2, 31 December 1983 (1983-12-31) * |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110967185A (zh) * | 2018-09-28 | 2020-04-07 | 中国航发商用航空发动机有限责任公司 | 转子轴承径向载荷测量方法、装置及航空发动机 |
CN110967185B (zh) * | 2018-09-28 | 2022-02-22 | 中国航发商用航空发动机有限责任公司 | 转子轴承径向载荷测量方法、装置及航空发动机 |
CN110441054A (zh) * | 2019-07-19 | 2019-11-12 | 江苏方天电力技术有限公司 | 联轴器连接状态下旋转机械轴系不对中故障状态检测方法 |
CN110441054B (zh) * | 2019-07-19 | 2020-12-08 | 江苏方天电力技术有限公司 | 联轴器连接状态下旋转机械轴系不对中故障状态检测方法 |
RU199131U1 (ru) * | 2020-02-27 | 2020-08-18 | Публичное Акционерное Общество "Одк-Сатурн" | Устройство измерения сил, воздействующих на опору ротора газотурбинного двигателя, с помощью динамического тензометрирования |
CN112033672A (zh) * | 2020-09-07 | 2020-12-04 | 武汉理工大学 | 船舶径向轴承静动载荷识别的标定装置及标定方法 |
CN112033672B (zh) * | 2020-09-07 | 2022-05-06 | 武汉理工大学 | 船舶径向轴承静动载荷识别的标定装置及标定方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102323058B (zh) | 基于转轴应变信号的汽轮发电机组轴承载荷识别装置和方法 | |
CN102622458B (zh) | 一种风力发电机组振动与载荷综合评估系统及评估方法 | |
CN102507205B (zh) | 一种检测航空发动机风扇叶片颤振故障的方法 | |
CN102095574B (zh) | 滚动导轨结合面动态特性参数测试装置及其测试方法 | |
CN102269654A (zh) | 水润滑轴承及传动系统综合性能实验平台 | |
CN202735085U (zh) | 主轴性能测试平台 | |
CN102393330B (zh) | 一种测试结合面切向刚度特性的装置 | |
CN101949731B (zh) | 大型风电叶片高阶频率的测试方法 | |
CN102439301A (zh) | 负载测量装置及其方法与程序 | |
CN103278320A (zh) | 非接触式机床主轴运转动刚度检测系统 | |
CN102928222B (zh) | 一种滑动轴承动力特性系数试验识别方法 | |
CN102650556A (zh) | 一种基于转轴三个截面应变信号的轴承载荷识别方法 | |
CN103837275A (zh) | 一种船舶轴系动态弯曲力矩测试系统 | |
CN108534940A (zh) | 一种双螺杆压缩机的转子轴向力的测量装置及测量方法 | |
CN104134013A (zh) | 一种风力机叶片模态分析方法 | |
CN103411789A (zh) | 作动器动态特性简易加载测试装置 | |
CN108760108A (zh) | 基于应力测试技术的起重机轮压检测方法 | |
CN112685939A (zh) | 一种基于实测的海上风力机基础疲劳损伤分析方法 | |
CN101793567B (zh) | 衬垫与钢丝绳的滑动摩擦温度与应变测量方法及装置 | |
CN102944334B (zh) | 由轴颈扬度分布识别汽轮发电机组轴承承载分布的方法 | |
CN102735539B (zh) | 电阻应变式消偏心二维引伸仪及其测试方法 | |
CN202101851U (zh) | 基于转轴应变信号的汽轮发电机组轴承载荷识别装置 | |
CN110441054B (zh) | 联轴器连接状态下旋转机械轴系不对中故障状态检测方法 | |
CN110501102B (zh) | 一种推力负荷测试瓦的制作及使用方法 | |
CN113323816A (zh) | 一种基于叶片载荷分析的叶片检测方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120829 |