CN103308265B - 一种回综弹簧动刚度频变特性的测量装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种回综弹簧动刚度频变特性的测量装置和方法，包括回综弹簧组、力传感器、信号分析仪、加速度传感器和位移传感器，回综弹簧组的上端固定接地，下端固接在弹簧底板上，弹簧底板通过力传感器与一激振器或六连杆机构相联，带动回综弹簧组振动或往复运动，弹簧底板上设置有加速度传感器或位移传感器，回综弹簧组振动或往复运动使得加速度传感器或位移传感器输出响应信号给信号分析仪，信号分析仪经数据处理和FFT分析，得到回综弹簧动刚度的频变特性。本发明通过研究回综弹簧的动刚度，探索消极式开口机构的最高运转速度，为改进消极式开口机构提供了依据。
Description
技术领域
本发明属于喷气织机领域，具体的涉及一种回综弹簧动刚度频变特性的测量装置和方法。
背景技术
开口系统是织机故障率最高的部件，开口系统出现各种的动力学性能问题，究其原因，一是开口系统的动态参数随着运行速度提高和使用时间的推移发生了改变；二是系统的刚度与运转频率有关，随着织机速度的提高，回综弹簧的前几阶共振频率与开口系统运转频率相重叠，尤其在共振区域，回综弹簧动刚度变得很小，导致开口系统运行品质降低，故障不断。
消极式开口机构采用凸轮和回综弹簧，回综弹簧给综框提供回复力，利用弹簧约束保持凸轮从动件和凸轮滚子的接触。以往设计回综弹簧时只考虑静刚度和静伸长，回综弹簧的动态特性被忽略。开口系统的综框初阶模态频率低于8Hz，回综弹簧的前几阶模态频率也很低，因此必须考虑系统的动态特性，在开口系统的运转频率范围，系统部件的振荡剧烈。回综弹簧受到周期载荷作用时，回综弹簧产生单位弹性位移所需的力变小，意味着只要一点点力，就可以让综框产生幅值很大位移，振荡剧烈。动刚度指刚度的动态特性，刚度对频率的响应。
织机的开口机构是高速重载的机械系统，喷气织机的运转频率约750r/min(12.5 Hz)，每页综框受力可达350公斤。研究回综弹簧的动刚度，探索消极式开口机构的最高运转速度，为提高消极式开口机构的速度上限，该从哪些部件开始改进是目前最需要解决的问题。
发明内容
为解决现有技术的缺陷，本发明旨在提供了一种回综弹簧动刚度频变特性的测量装置和方法，研究回综弹簧的动刚度，探索消极式开口机构的最高运转速度，为从何改进消极式开口机构提供了依据，提高消极式开口机构的速度上限。
为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：
一种回综弹簧动刚度频变特性的测量装置，包括回综弹簧前几阶纵向固有频率的测量装置和回综弹簧动刚度的频率特性的测量装置；所述的回综弹簧前几阶纵向固有频率的测量装置包括回综弹簧组、力传感器、激振器、加速度传感器和信号分析仪，所述回综弹簧组的上端固定接地，下端固接在弹簧底板上，所述弹簧底板通过所述力传感器与所述激振器相联，所述激振器另一端固定接地，所述激振器与所述信号分析仪中的信号发生器联接，所述弹簧底板上吸附有所述加速度传感器 ，所述加速度传感器通过载荷放大器连接所述信号分析仪，所述信号分析仪与所述显示屏相联。
优选的，所述的回综弹簧动刚度的频率特性的测量装置包括一位移传感器以及所述回综弹簧组、所述力传感器、所述激振器和所述信号分析仪，所述回综弹簧组的上端固定接地，下端固接在所述弹簧底板上，所述弹簧底板通过所述力传感器与所述激振器相联，所述激振器另一端固定接地，所述激振器与所述信号分析仪中的信号发生器联接，所述弹簧底板上通过设置一探测板与所述位移传感器的移动端相接，所述位移传感器的固定端接地，所述位移传感器和所述力传感器分别通过变送器和信号放大器联接所述信号分析仪，所述信号分析仪与所述显示屏相联。
优选的，所述回综弹簧动刚度的频率特性的测量装置包括一六连杆机构以及所述回综弹簧组、所述力传感器、所述位移传感器和所述信号分析仪，所述回综弹簧组的上端固定接地，下端固接在所述弹簧底板上，所述弹簧底板通过所述力传感器与所述六连杆机构的滑槽相联，所述六连杆机构的曲柄与一联接有变频器的变频电机相联，所述弹簧底板设置在底板导轨中，所述弹簧底板两侧悬挂有重块，所述弹簧底板与所述位移传感器的移动端相接，所述位移传感器的固定端接地，所述位移传感器和所述力传感器分别通过所述变送器和所述信号放大器联接所述信号分析仪，所述信号分析仪与所述显示屏相联；
所述六连杆机构包括所述曲柄、连杆、摇杆、滑块、所述滑槽和机架，所述曲柄和所述摇杆均设置在所述机架上，所述曲柄通过所述连杆连接所述摇杆，所述摇杆的延伸部分连接有所述滑块,所述滑块设置在所述滑槽中，所述滑槽设置在所述滑槽导轨上。
进一步的，所述回综弹簧组是由7-11只弹簧并排组成的。
进一步的，所述弹簧底板的重量为12-18千克。
进一步的，所述重块由多块小重块组成，总重量为200-300千克。
进一步的，所述滑槽在所述滑槽导轨中运动幅度为30-50毫米。
一种回综弹簧动刚度频变特性的测量方法,包括回综弹簧前几阶纵向固有频率的测量方法和回综弹簧动刚度的频率特性的测量方法；所述的回综弹簧前几阶纵向固有频率的测量方法的具体步骤如下：
a、所述信号发生器产生伪随机信号输入到所述激振器；
b、所述激振器按伪随机信号起振，带动所述弹簧底板和所述回综弹簧组振动；
c、所述加速度传感器接收所述回综弹簧组的振动信号，经所述载荷放大器输入到所述信号分析仪；
d、所述信号分析仪经数据处理和FFT分析，在所述显示屏上显示出频谱曲线，由曲线可读出回综弹簧前几阶纵向固有频率。
优选的，所述回综弹簧动刚度的频率特性的测量方法的具体步骤如下：
a、按回综弹簧前三阶纵向固有频率提供的频率范围，所述信号发生器输出在该频率范围内正弦信号到所述激振器；
b、所述激振器按正弦信号在上述频率范围内激振，正弦激振力带动所述弹簧底板和所述回综弹簧组振动；
c、所述弹簧底板上下运动，带动所述位移传感器的移动端运动，测出所述回综弹簧组的位移响应；同时所述力传感器测出所述回综弹簧组的反作用力；
d、所述位移传感器和所述力传感器输出相应的位移信号和力信号到所述信号分析仪；
e、所述信号分析仪经数据处理和FFT分析，在所述显示屏上显示出位移频率曲线、力频率曲线和回综弹簧的动刚度频响曲线。
优选的，所述回综弹簧动刚度的频率特性的测量方法的具体步骤如下：
a、在回综弹簧前三阶纵向固有频率范围内，所述变频器通过改变电机工作电源频率的方式控制所述变频电机，使得所述变频电机在该频率范围内转动；
b、所述变频电机驱动所述曲柄作回转，带动所述摇杆作摆动，所述摇杆带动所述滑块在所述滑槽内滑动，带动所述滑槽沿所述滑槽导轨作往复运动；
c、所述滑槽按上述频率带动所述弹簧底板和所述回综弹簧组作近似的正弦运动；
d、所述位移传感器的移动端跟随所述弹簧底板运动，测出所述回综弹簧组的位移响应，同时所述力传感器测出所述回综弹簧组的反作用力；
e、所述位移传感器和所述力传感器输出相应的位移信号和力信号到所述信号分析仪；
f、所述信号分析仪经数据处理和FFT分析，在所述显示屏上显示出位移频率曲线、力频率曲线和动刚度数值。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过研究回综弹簧的动刚度，探索消极式开口机构的最高运转速度，为改进消极式开口机构提供了依据。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明回综弹簧前几阶纵向固有频率的测量装置的结构示意图。
图2是本发明回综弹簧动刚度的频率特性的测量装置一实施例的结构示意图。
图3是本发明回综弹簧动刚度的频率特性的测量装置另一实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
实施例1
参见图1、2所示，一种回综弹簧前几阶纵向固有频率的测量装置和方法，包括回综弹簧前几阶纵向固有频率的测量装置和方法以及回综弹簧动刚度的频率特性的测量装置和方法。
参见图1所示，所述回综弹簧前几阶纵向固有频率的测量装置包括回综弹簧组1、力传感器3、激振器4、加速度传感器5和信号分析仪7，所述回综弹簧组1是由9只弹簧并排组成，所述弹簧底板2的重量为16千克；所述回综弹簧组1的上端固定接地，下端固接在所述弹簧底板2上，所述弹簧底板2通过所述力传感器3与所述激振器4相联，所述激振器4另一端固定接地，所述激振器4与所述信号分析仪7中的信号发生器8联接，所述弹簧底板2上吸附有所述加速度传感器5，所述加速度传感器5通过载荷放大器6连接所述信号分析仪7，所述信号分析仪7与所述显示屏9相联。
所述回综弹簧前几阶纵向固有频率的测量方法，包括以下步骤：
a、所述信号发生器8产生伪随机信号输入到所述激振器4；
b、所述激振器4按伪随机信号起振，带动所述弹簧底板2和所述回综弹簧组1振动；
c、所述加速度传感器5接收所述回综弹簧组1的振动信号，经所述载荷放大器6输入到所述信号分析仪7；
d、所述信号分析仪7经数据处理和FFT分析，在所述显示屏9上显示出频谱曲线，由曲线可读出回综弹簧前几阶纵向固有频率。
参见图2所示，所述回综弹簧动刚度的频率特性的测量装置包括一位移传感器11以及所述回综弹簧组1、所述力传感器3、所述激振器4和所述信号分析仪7，所述回综弹簧组1是由9只弹簧并排组成，所述弹簧底板2的重量为16千克；所述回综弹簧组1的上端固定接地，下端固接在所述弹簧底板2上，所述弹簧底板2通过所述力传感器3与所述激振器4相联，所述激振器4另一端固定接地，所述激振器4与所述信号分析仪7中的信号发生器8联接，所述弹簧底板2上通过设置一探测板10与所述位移传感器11的移动端相接，所述位移传感器11的固定端接地，所述位移传感器11和所述力传感器3分别通过变送器12和信号放大器13联接所述信号分析仪7，所述信号分析仪7与所述显示屏9相联。
所述回综弹簧动刚度的频率特性的测量方法，包括以下步骤：
a、按回综弹簧前三阶纵向固有频率提供的频率范围，所述信号发生器8输出在该频率范围内正弦信号到所述激振器4；
b、所述激振器4按正弦信号在上述频率范围内激振，正弦激振力带动所述弹簧底板2和所述回综弹簧组1振动；
c、所述弹簧底板2上下运动，带动所述位移传感器11的移动端运动，测出所述回综弹簧组1的位移响应；同时所述力传感器3测出所述回综弹簧组1的反作用力；
d、所述位移传感器11和所述力传感器3输出相应的位移信号和力信号到所述信号分析仪7；
e、所述信号分析仪7经数据处理和FFT分析，在所述显示屏9上显示出位移频率曲线和力频率曲线；
f、回综弹簧受到周期载荷作用时，回综弹簧的动刚度=力的幅值/位移幅值，即回综弹簧产生单位弹性位移所需的力，由所述位移频率曲线和所述力频率曲线，可以得到回综弹簧的动刚度频响曲线。
织机运转速度越来越高，综框与回综弹簧的前几阶频率与织机运转频率重叠，在共振区回综弹簧的动刚度变得很小，动刚度的数值远小于静刚度。
实施例2
参见图1、3所示，一种回综弹簧前几阶纵向固有频率的测量装置和方法，包括回综弹簧前几阶纵向固有频率的测量装置和方法以及回综弹簧动刚度的频率特性的测量装置和方法。
参见图1所示，所述回综弹簧前几阶纵向固有频率的测量装置包括回综弹簧组1、力传感器3、激振器4、加速度传感器5和信号分析仪7，所述回综弹簧组1是由9只弹簧并排组成，所述弹簧底板2的重量为16千克；所述回综弹簧组1的上端固定接地，下端固接在所述弹簧底板2上，所述弹簧底板2通过所述力传感器3与所述激振器4相联，所述激振器4另一端固定接地，所述激振器4与所述信号分析仪7中的信号发生器8联接，所述弹簧底板2上吸附有所述加速度传感器5，所述加速度传感器5通过载荷放大器6连接所述信号分析仪7，所述信号分析仪7与所述显示屏9相联。
所述回综弹簧前几阶纵向固有频率的测量方法，包括以下步骤：
a、所述信号发生器8产生伪随机信号输入到所述激振器4；
b、所述激振器4按伪随机信号起振，带动所述弹簧底板2和所述回综弹簧组1振动；
c、所述加速度传感器5接收所述回综弹簧组1的振动信号，经所述载荷放大器6输入到所述信号分析仪7；
d、所述信号分析仪7经数据处理和FFT分析，在所述显示屏9上显示出频谱曲线，由曲线可读出回综弹簧前几阶纵向固有频率。
参见图3所示，所述回综弹簧动刚度的频率特性的测量装置包括一六连杆机构以及所述回综弹簧组1、所述力传感器3、所述位移传感器11和所述信号分析仪7，所述回综弹簧组1是由9只弹簧并排组成，所述弹簧底板2的重量为16千克；所述回综弹簧组1的上端固定接地，下端固接在所述弹簧底板2上，所述弹簧底板2通过所述力传感器3与所述六连杆机构的滑槽19相联，所述六连杆机构的曲柄AB与一联接有变频器17的变频电机16相联，所述弹簧底板2设置在底板导轨14中，所述弹簧底板2两侧悬挂有重块15，所述重块15由多块小重块组成，总重量为300千克，所述弹簧底板2与所述位移传感器11的移动端相接，所述位移传感器11和所述力传感器3分别通过所述变送器12和所述信号放大器13联接所述信号分析仪7，所述信号分析仪7与所述显示屏9相联；
所述六连杆机构包括所述曲柄AB、连杆BC、摇杆DC、滑块18、所述滑槽19和机架AD，所述曲柄AB和所述摇杆DC均设置在所述机架AD上，所述曲柄AB通过所述连杆BC连接所述摇杆DC，所述摇杆DC的延伸部分连接有所述滑块18,所述滑块18设置在所述滑槽19中，所述滑槽19设置在所述滑槽导轨20上，所述滑槽19在所述滑槽导轨20中运动幅度为30-50毫米。
所述回综弹簧动刚度的频率特性的测量的方法，包括以下步骤：
a、在回综弹簧前三阶纵向固有频率范围内，所述变频器17通过改变电机工作电源频率的方式控制所述变频电机16，使得所述变频电机16在该频率范围内转动；
b、所述变频电机16驱动所述曲柄AB作回转，带动所述摇杆DC作摆动，所述摇杆DC带动所述滑块18在所述滑槽19内滑动，带动所述滑槽19沿所述滑槽导轨20作往复运动；
c、所述滑槽19按上述频率带动所述弹簧底板2和所述回综弹簧组1作近似的正弦运动；
d、所述位移传感器11的移动端跟随所述弹簧底板2运动，测出所述回综弹簧组1的位移响应，同时所述力传感器3测出所述回综弹簧组1的反作用力；
e、所述位移传感器11和所述力传感器3输出相应的位移信号和力信号到所述信号分析仪7；
f、所述信号分析仪7经数据处理和FFT分析，在所述显示屏9上显示出位移频率曲线、力频率曲线和动刚度数值。
在所述弹簧底板2的自由端可以加所述重块15，测量加了所述重块15以后，位移频率曲线、力频率曲线的变化状态。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种回综弹簧动刚度频变特性的测量装置，其特征在于：包括回综弹簧前几阶纵向固有频率的测量装置和回综弹簧动刚度的频率特性的测量装置；所述的回综弹簧前几阶纵向固有频率的测量装置包括回综弹簧组（1）、力传感器（3）、激振器（4）、加速度传感器（5）和信号分析仪（7），所述回综弹簧组（1）的上端固定接地，下端固接在弹簧底板（2）上，所述弹簧底板（2）通过所述力传感器（3）与所述激振器（4）相联，所述激振器（4）另一端固定接地，所述激振器（4）与所述信号分析仪（7）中的信号发生器（8）联接，所述弹簧底板（2）上吸附有所述加速度传感器 （5），所述加速度传感器（5）通过载荷放大器（6）连接所述信号分析仪（7），所述信号分析仪（7）与显示屏（9）相联;
所述回综弹簧动刚度的频率特性的测量装置包括一六连杆机构以及所述回综弹簧组（1）、所述力传感器（3）、位移传感器（11）和所述信号分析仪（7），所述回综弹簧组（1）的上端固定接地，下端固接在所述弹簧底板（2）上，所述弹簧底板（2）通过所述力传感器（3）与所述六连杆机构的滑槽（19）相联，所述六连杆机构的曲柄（AB）与一联接有变频器（17）的变频电机（16）相联，所述弹簧底板（2）设置在底板导轨（14）中，所述弹簧底板（2）两侧悬挂有重块（15），所述重块（15）由多块小重块组成，总重量为200-300千克，所述弹簧底板（2）与所述位移传感器（11）的移动端相接，所述位移传感器（11）的固定端接地，所述位移传感器（11）和所述力传感器（3）分别通过变送器（12）和信号放大器（13）联接所述信号分析仪（7），所述信号分析仪（7）与所述显示屏（9）相联；
所述六连杆机构包括所述曲柄（AB）、连杆（BC）、摇杆（DC）、滑块（18）、所述滑槽（19）和机架（AD），所述曲柄（AB）和所述摇杆（DC）均设置在所述机架（AD）上，所述曲柄（AB）通过所述连杆（BC），连接所述摇杆（DC），所述摇杆（DC）的延伸部分连接有所述滑块（18）,所述滑块（18）设置在所述滑槽（19）中，所述滑槽（19）设置在所述滑槽导轨（20）上，所述滑槽（19）在所述滑槽导轨（20）中运动幅度为30-50毫米。
2.根据权利要求1所述的回综弹簧动刚度频变特性的测量装置，其特征在于：所述回综弹簧组（1）是由7-11只弹簧并排组成的。
3.根据权利要求1所述的回综弹簧动刚度频变特性的测量装置，其特征在于：所述弹簧底板（2）的重量为12-18千克。
4.一种采用如权利要求1所述的回综弹簧动刚度频变特性的测量装置的测量方法,其特征在于，包括回综弹簧前几阶纵向固有频率的测量方法和回综弹簧动刚度的频率特性的测量方法；所述的回综弹簧前几阶纵向固有频率的测量方法的具体步骤如下：
信号发生器（8）产生伪随机信号输入到激振器（4）；
所述激振器（4）按伪随机信号起振，带动弹簧底板（2）和回综弹簧组（1）振动；
加速度传感器（5）接收所述回综弹簧组（1）的振动信号，经载荷放大器（6）输入到信号分析仪（7）；
所述信号分析仪（7）经数据处理和FFT分析，在显示屏（9）上显示出频谱曲线，由曲线可读出回综弹簧前几阶纵向固有频率；
所述的回综弹簧动刚度的频率特性的测量方法的具体步骤如下：
在回综弹簧前三阶纵向固有频率范围内，变频器（17）通过改变电机工作电源频率的方式控制变频电机（16），使得所述变频电机（16）在该频率范围内转动；
所述变频电机（16）驱动曲柄（AB）作回转，带动摇杆（DC）作摆动，所述摇杆（DC）带动滑块（18）在滑槽（19）内滑动，带动所述滑槽（19）沿滑槽导轨（20）作往复运动；
所述滑槽（19）按上述频率带动所述弹簧底板（2）和所述回综弹簧组（1）作近似的正弦运动；
位移传感器（11）的移动端跟随所述弹簧底板（2）运动，测出所述回综弹簧组（1）的位移响应，同时力传感器（3）测出所述回综弹簧组（1）的反作用力；
所述位移传感器（11）和所述力传感器（3）输出相应的位移信号和力信号到所述信号分析仪（7）；
所述信号分析仪（7）经数据处理和FFT分析，在所述显示屏（9）上显示出位移频率曲线、力频率曲线和动刚度数值。
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