CN104180985A - 提综刀频谱曲线测量方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提综刀频谱曲线测量装置，包括用橡胶绳悬吊起的提综刀，所述提综刀在厚度最薄处安装有两个加速度传感器，所述的加速度传感器通过载荷放大器连接于信号分析仪；还包括有一力锤，所述力锤上安装有力传感器，所述信号分析仪连接于所述力锤，所述力传感器通过电荷放大器连接于所述信号分析仪，所述信号分析仪连接有显示屏。通过测试结果改良提综刀，使其具有运动稳定、变形和振动小等良好的动态性能。

Description

提综刀频谱曲线测量方法及其装置

技术领域

本发明涉及提花机测量技术领域，具体而言，涉及一种提综刀频谱曲线测量方法及其装置。

背景技术

开口机构完成的运动是简单的往复直线运动，提综刀的振动和变形状态与织机的运行速度有关，织机的运行速度高于提综刀的临界速度，因此测量提综刀频谱曲线很重要，曲线反映了提综刀振动的频率特性和强度，有了频谱曲线就能正确了解提综刀的临界工作状态。只要工作速度稍作变动，避开提综刀的前几阶临界速度，振动强度就可以大大减少。

在提花机构中，提综刀作往复运动，在提综刀升程或降程结束后提综刀剧烈振动。提综刀的振型复杂并振幅大，尤其在提综刀运动的宽度方向产生大幅度振动，运动中的提综刀产生弯曲，中部弯曲可以达数毫米，相邻的提综刀都会产生弯曲，而且弯曲方向不一致，造成相邻提综刀之间的碰撞，并损坏提综刀相邻零部件。

提综刀的弯曲状态、提综刀之间的碰撞、提综刀和周边零部件的撞击都与提花机构的运行速度和受力大小有关，提花机运行速度高于提综刀的临界速度，尤其是宽幅提综刀,因此测量提综刀频谱曲线是了解提综刀必须做的工作。提综刀采用重量轻、强度高的铝合金材料。以往评定提综刀的标准只有平直度、强度等静态指标，随着高速织机的出现，它还应具有运动稳定、变形和振动小等良好的动态性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种提综刀频谱曲线测量方法及其装置。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种提综刀频谱曲线测量方法，将提综刀用橡胶绳吊起；由信号分析仪内的信号发生器施加信号给力锤，信号发生器产生伪随机信号作为激励器力锤的驱动信号，信号经数模转换器变换成模拟信号驱动所述力锤，用力锤敲击提综刀，所述力锤上装有力传感器，敲击经力传感器输出信号通过电荷放大器输入到所述信号分析仪；提综刀上设置有加速度传感器，所述加速度传感器得到力锤敲击后提综刀的响应信号，提综刀上的响应信号经载荷放大器到所述信号分析仪，两组信号同时输入信号分析仪，完成信号采集，所述信号分析仪采用数字方法直接由模拟/数字转换器，得到数字信号，并通过显示屏显示输出。

优选的，所述力锤敲击点位于所述提综刀右上角。

进一步的，所述频谱曲线测量范围为0-100HZ。

一种提综刀频谱曲线测量装置，包括用橡胶绳悬吊起的提综刀，所述提综刀在厚度最薄处安装有两个加速度传感器，所述的加速度传感器通过载荷放大器连接于信号分析仪；还包括有一力锤，所述力锤上安装有力传感器，所述信号分析仪连接于所述力锤，所述力传感器通过电荷放大器连接于所述信号分析仪，所述信号分析仪连接有显示屏。

进一步的，所述加速度传感器一个设置在提综刀厚度最薄处正中间，另一个设置在提综刀边1/5L处，L表示提综刀长度。

优选的，所述提综刀用两根橡胶绳对称悬挂在架子上，两根橡胶绳分别穿过提综刀左上部和右上部对称的孔内。

测量提综刀频谱曲线的方法包括用力锤击打提综刀，用加速度传感器测量提综刀中部的响应，激励和响应信号同时输入分析仪，经FFT变换，得到提综刀的频响函数。

本发明的有益效果是:

1、通过测试结果改良提综刀，使其具有运动稳定、变形和振动小等良好的动态性能。

2、用橡胶绳悬挂提综刀，使提综刀的状态等同于自由状态，可研究提综刀部件结构的频谱和模态参数。

3、双通道分析仪具有两个通道信号分析功能，可测量两组信号之间的关联，交叉谱、频率响应和相干性等。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

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为提综刀悬吊状态示意图；

图2为图1左视图；

图3为提综刀频谱曲线测量系统框图；

图4为提综刀加速度传感器位置示意图；

图5为图4左视图；

图6为提综刀的频响函数；

图7为提综刀频响函数在10.9HZ的细节图。

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。

参照图1、图2、图3所示，一种提综刀频谱曲线测量方法，将提综刀1用橡胶绳2吊起；由信号分析仪3内的信号发生器施加信号给力锤4，信号发生器产生伪随机信号作为激励器力锤的驱动信号，信号经数模转换器变换成模拟信号驱动所述力锤4，用力锤4敲击提综刀1，力锤4敲击点100位于所述提综刀1右上角，所述力锤4上装有力传感器5，敲击经力传感器5输出信号通过电荷放大器6输入到所述信号分析仪3；提综刀1上设置有加速度传感器7，所述加速度传感器7得到力锤4敲击后提综刀1的响应信号，提综刀1上的响应信号经载荷放大器8到所述信号分析仪3，两组信号同时输入信号分析仪3，完成信号采集，所述信号分析仪3采用数字方法直接由模拟/数字转换器，得到数字信号，并通过显示屏9显示输出。所述频谱曲线测量范围为0-100HZ。

参照图1至图5所示，一种提综刀频谱曲线测量装置，提综刀1用两根橡胶绳2对称悬挂在架子上，两根橡胶绳2分别穿过提综刀1左上部和右上部的孔内，所述提综刀1在中间厚度最薄处安装有两个加速度传感器7，所述的加速度传感器7通过载荷放大器8连接于信号分析仪3；还包括有一力锤4，所述力锤4上安装有力传感器5，所述信号分析仪3连接于所述力锤4，所述力传感器5通过电荷放大器6连接于所述信号分析仪3，所述信号分析仪3连接有显示屏9。所述加速度传感器7一个设置在提综刀1中部厚度最薄处，另一个设置在提综刀1边1/5L处，L表示提综刀1长度。

提综刀1悬挂在一个框架上，使其状态等同于自由状态，可研究提综刀部件结构的频谱和模态参数，如前几阶固有频率、阻尼比等。

提综刀的结构呈扁长板型，厚度不等6－14毫米,最薄处在中间厚6毫米。提综刀结构上显著特点是提综刀上装有防碰撞橡胶垫，提综刀的振型复杂并振幅大，尤其在提综刀运动的宽度方向产生大幅度振动，运动中的提综刀产生弯曲。相邻两页提综刀用橡胶垫隔开以缓解提综刀之间的碰撞，橡胶垫安置在提综刀8毫米厚板两侧的几个Ф10.5mm孔中，在提综刀弯曲时，让橡胶垫与相邻提综刀的橡胶垫碰撞。

提综刀在上下往复运动时带动经纱实现开口动作，承受经纱张力动载荷。在高速织机上，每根经纱的张力峰值达48.4～57.2厘牛，经密达510～600根／10厘米，且筘幅宽可达280-330厘米，提综刀必须具有高强度和刚性。提综刀在承受动载荷的过程中，提综刀挠度允差仅为１毫米，且不能扭曲，在高速织机上，运行的提综刀扭曲达数毫米。提综刀采用重量轻、强度高的铝合金材料。以往评定提综刀的标准只有平直度、强度等静态指标，随着高速织机的出现，它还应具有运动稳定、变形和振动小等良好的动态性能。

测试方法和步骤如下：

1.信号激励和数据采集

采用锤击激励器对提综刀进行激励，由分析仪内的信号发生器施加信号给力锤，信号发生器产生伪随机信号作为激励器力锤的驱动信号，信号经数模转换器变换成模拟信号驱动力锤，用力锤敲击并激振提综刀。

力锤上装有力传感器，敲击经力传感器输出信号，力传感器输出信号经电荷放大器输入到分析仪；提综刀上安置加速度传感器，加速度计得到力锤敲击后提综刀的响应信号，提综刀上的响应信号经载荷放大器到分析仪，两组信号同时输入分析仪，完成信号采集，分析仪采用数字方法直接由模拟/数字转换器，得到数字信号。

双通道分析仪具有两个通道信号分析功能，可测量两组信号之间的关联，交叉谱、频率响应和相干性等。

2.数据处理和变换

提综刀是提花机开口部件中的重要部材。它的固有频率在数值上接近织机运转频率，因此，用在高速运动织机上的提综刀应具有良好的频谱特性，测试提综刀的频响试验采用频域识别法。

提综刀系统是线性的、非时变的、稳定的。提综刀的频响试验分析方法是模态分析方法的一种,通过试验方法求得提综刀的模态频率。提综刀作为线性振动系统，用力锤的敲击激振提综刀，激振后经加速度传感器输出的振动信号，用输入力信号与输出的振动信号的关系描述提综刀。

采用信号分析仪平台和分析软件对采集的双路信号进行ＦＦＴ变换，求得频响函数。

1)测量力锤输入力与输出加速度响应之间的时间历程;

2)经数据处理、用FFT方法把时域信号转换成实频域内的信号，用分析软件解出提综刀的频响函数。

在分析仪屏幕上显示时域信号、自谱、互谱、功率谱等提综刀的频域信号，信号曲线显示在分析仪的屏幕上。

3.提综刀的激振试验分成两步,预试验和正式激振试验。

提综刀的预激振试验的目的:提综刀的激振试验的方法正确性对试验人员的经验有依赖性,因此预激振试验的目的是认识提综刀系统。在预试验中,要求确定:

激励器和响应点组态：敲击点数量,激励器力的振幅,激励器的激励位置。

参照图4、图5所示，提综刀测量点的分布，响应测点和敲击点：

提综刀频谱特性试验采用定点响应，单点激励和二点响应来得到提综刀的频谱曲线。

力锤击打点有一点，一点是力锤击打提综刀的右上角部。

加速度响应点有两点，选在提综刀中部6mm处，一点是提综刀的中点，另一点是距提综刀边五分之一。

激励采用单点敲击,二点响应的方法。用冲击锤依次敲击提综刀上的结点上，二点响应的选择避免了响应点恰好是提综刀最初几阶振型的节点。

正式激振试验就是在选定的激励器组态和分频段的条件下,对各测量点求得提综刀系统的响应。测试的要求是:每个固有振型至少在一个激励频率上进行响应的线性检验,即激励力的水平变化,以便能在线性范围内以合适的激励力幅工作。

4.激励方式和激励频率的范围

激励有瞬态力和随机力激励，测量要求同时激励出低频段的十余个模态。

瞬态力激励:瞬态力激励由冲击锤的力脉冲产生。瞬态脉冲力激励的幅值、频率范围、和持续时间均可以调节，采用更换冲击锤的锤头质量、锤头的硬度的方法。用瞬态力激励的优点是激励力的能量分布在很宽的频带上，测量方便，对线性系统具有良好的适应性。

随机力激励:使用伪随机力信号激励，伪随机力信号实质上是基本周期Ｔ的多频道信号，在Ｔ秒内激励力的离散谱线达几百条，其概率密度接近于高斯分布。因此,伪随机力信号激励亦可以称为全频道信号激励。用伪随机力信号激励的优点是激励力的能量分布在很宽的频带上，测量方便，对线性系统具有良好的适性。

提综刀测试采用伪随机信号随机力激励。

激励频率的范围：提综刀的测试频率0～100Hz范围内。在0～100Hz范围内，冲击锤的激励力具有较好的水平性。激励力的振幅应可以调节,力的频域特性应具有把待识别的各阶模态激励出来。

激励力的振幅可以按激励力曲线和激励力的自功率谱来调节,调节每一次激励力的水平,激励力的振幅合乎要求,则记录信号;激励力的振幅和曲线不合乎要求,再来一次激励。

5.提综刀的频响函数

参照图6所示，由图可见提综刀的模态并不呈现密集状态,就每一个共振峰而言,有的单峰是双密模态，如图5的10.9HZ就是双密模态。作为提综刀模态的整体而言,各阶提综刀模态是相互离散的,提综刀的模态群是一模态不密集的结构系统。

参照图7所示，因此，能在局部分频段区域内，测量提综刀的双密模态，分频段测量作为0-100Hz频道测量的补充，如图5所示分频段测量的结果用作相位分离，具有高精度。

提综刀是一种板式结构,阻尼比ζ的数量级在0.01～1的范围内,在这种情况下,实际无阻尼固有频率ωo与有阻尼固有频率ωno在数值上差别很小。

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 (6)

1.一种提综刀频谱曲线测量方法，其特征在于：将提综刀（1）用橡胶绳（2）吊起；由信号分析仪（3）内的信号发生器施加信号给力锤（4），信号发生器产生伪随机信号作为激励器力锤的驱动信号，信号经数模转换器变换成模拟信号驱动所述力锤（4），用力锤（4）敲击提综刀（1），所述力锤（4）上装有力传感器（5），敲击经力传感器（5）输出信号通过电荷放大器（6）输入到所述信号分析仪（3）；提综刀（1）上设置有加速度传感器（7），所述加速度传感器（7）得到力锤（4）敲击后提综刀（1）的响应信号，提综刀（1）上的响应信号经载荷放大器（8）到所述信号分析仪（3），两组信号同时输入信号分析仪（3），完成信号采集，所述信号分析仪（3）采用数字方法直接由模拟/数字转换器，得到数字信号，并通过显示屏（9）显示输出。

2.根据权利要求1所述的提综刀频谱曲线测量方法，其特征在于：所述力锤（4）敲击点（100）位于所述提综刀（1）右上角。

3.根据权利要求1所述的提综刀频谱曲线测量方法，其特征在于：所述频谱曲线测量范围为0-100HZ。

4.一种提综刀频谱曲线测量装置，其特征在于：包括用橡胶绳（2）悬吊起的提综刀（1），所述提综刀（1）在中间最薄处安装有两个加速度传感器（7），所述的加速度传感器（7）通过载荷放大器（8）连接于信号分析仪（3）；还包括有一力锤（4），所述力锤（4）上安装有力传感器（5），所述信号分析仪（3）连接于所述力锤（4），所述力传感器（5）通过电荷放大器（6）连接于所述信号分析仪（3），所述信号分析仪（3）连接有显示屏（9）。

5.根据权利要求4所述的提综刀频谱曲线测量装置，其特征在于：所述加速度传感器（7）一个设置在提综刀（1）中部，另一个设置在提综刀（1）边1/5L处，L表示提综刀（1）长度。

6.根据权利要求4所述的提综刀频谱曲线测量装置，其特征在于：所述提综刀（1）用两根橡胶绳（2）对称悬挂在架子上，两根橡胶绳（2）分别穿过提综刀（1）左上部和右上部对称的孔内。