CN104390775B - 一种织机摇轴轴承平衡结构系统受力试验的装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种织机摇轴轴承平衡结构系统受力试验的装置及其方法，包括试验装置机械部件、工作状态模拟部件以及箱体受力、摇轴传动力矩和主轴回转不匀测量装置，通过采用四种不同结构或不同支撑方式的摇轴分别构建了四种不同型式的摇轴轴承平衡结构系统，通过采用不同厚度的橡胶条模拟织机载荷大小，还通过变频器改变摇轴的转速，分别测量不同情况下的摇轴传动力矩、箱体受力和主轴回转不匀的情况。本发明可以定量地研究载荷大小的变化、转速等因素对不同形式、不同支承方式的平衡结构的摇轴传动力矩、箱体受力和主轴回转不匀所产生的影响，通过测量点上的测量装置直接得到数据和曲线，对摇轴平衡系统的结构改进和新设计提供依据。

Description

一种织机摇轴轴承平衡结构系统受力试验的装置及其方法

技术领域

本发明属于喷气织机领域，涉及一种织机摇轴轴承平衡结构系统受力试验的装置及其方法，用于测量结构不同的摇轴轴承平衡结构系统的摇轴传动力矩、主轴回转不匀和箱体受到的冲击力。

背景技术

摇轴轴承平衡结构系统由摇轴摆动部件、滚动轴承、曲柄摇杆机构、牵手轴瓦等另部件组成。打纬机构的工作部件是钢筘，作用在钢筘上的力通过筘座、筘座脚传递到摇轴，摇轴轴承平衡结构系统承受着打纬机构的全部作用力和力矩。喷气织机在高速运转时，摇轴摆动系统尽管摆动角度约25º，然而摇轴产生强烈的扭弯，打纬机构工作的可靠性和使用寿命与摇轴平衡结构型式密切相关。喷气织机的转速越来越高，载荷越来越重和宽幅织机越来越多，摇轴轴承系统的动态不平衡量按转速平方递增，系统的工作环境趋向恶劣，摇轴轴承平衡结构的设计改进变得非常重要，因此有必要研究各种型式的摇轴平衡结构，测量摇轴回转不匀、受力和力矩是必须要做的基础工作。

连杆打纬机构在高速运动时不平衡，不平衡的质量产生冲击力和冲击力矩，与摇轴连成一体的钢筘是打纬机构的工作部件，质量分布完全不平衡。织机转速越来越高，动不平衡变得严重，于是在摇轴安装钢筘的相反方向增加平衡块，以求达到动态平衡，但增加了摇轴的质量。摇轴的运动形式是摆动，其扭矩的作用方向和数值在不断变换。摇轴摆动部件又是一个转动惯量极不对称的部件，摆动部件的转动惯量集中在摇轴中心线的上侧，摇轴摆动部件的惯性力矩不平衡和周期性变化是摇轴反复扭转和扭振的成因。摇轴摆动系统结构复杂，单纯计算不可能得到系统的特性，最好的方法是通过测试测量系统的动特性。通过实测曲线，从数量上掌握转速、转动惯量的不对称与动平衡状态的关系。

发明内容

为了满足上述需求，本发明旨在提供一种织机摇轴轴承平衡结构系统受力试验的装置及其方法，定量地研究不同型式不同直径的摇轴、各种平衡结构的摇轴、载荷大小的变化、不同转动速度等因素对摇轴轴承平衡结构系统的主轴回转不匀、箱体受力和摇轴传动力矩的影响。

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：

一种织机摇轴轴承平衡结构系统受力试验的装置，包括试验装置机械部件、工作状态模拟部件、箱体受力测量装置、摇轴传动力矩测量装置和主轴回转不匀测量装置；

所述的试验装置机械部件包括左右两个箱体，左右两个所述箱体间设置有一试验摇轴和主轴，所述试验摇轴上设置有筘座脚，所述筘座脚上放置有筘座，所述筘座上放置有钢筘，所述试验摇轴两端分别支承在左右两个所述箱体箱壁轴承座的滚珠轴承上，所述主轴平行于所述试验摇轴，所述主轴的两端支承在左右两个所述箱体箱壁轴承座的轴承上，所述试验摇轴两端分别通过设置在左右两个所述箱体内部的曲柄摇杆机构与所述主轴同侧端连接，所述主轴的右端通过一离合器与一电机连接，所述电机连接一变频器，所述主轴还通过一齿轮副连接一编码器；

所述的工作状态模拟部件包括若干平衡配置块和用于模拟经纬纱组成的织口的橡胶条，所述平衡配置块设置在所述试验摇轴上，所述橡胶条安置在所述钢筘正前方，所述橡胶条的两端固定在左右两个所述箱体的延伸臂上；

所述的摇轴传动力矩测量装置包括扭矩传感器和扭矩探测板，所述扭矩传感器设置在所述试验摇轴上的主动侧，随所述试验摇轴同步摆动；所述的箱体受力测量装置包括第一压电式力传感器、第二压电式力传感器和载荷放大器，所述第一压电式力传感器粘贴在所述右侧箱体的前侧面上，所述第一压电式力传感器的位置对准并平行于所述试验摇轴的中心线，且靠近所述右侧箱体的内侧面，所述第二压电式力传感器粘贴在所述右侧箱体上方凹槽的上平面，所述第二压电式力传感器的位置对准该凹槽上方，且靠近所述右侧箱体的内侧面；所述的主轴回转不匀测量装置包括所述编码器和脉冲间距分析识别器；

所述扭矩传感器通过所述扭矩探测板连接到信号分析仪的信号输入端，所述第一、第二压电式力传感器通过所述载荷放大器连接到所述信号分析仪的信号输入端，所述编码器通过所述脉冲间距分析识别器连接到所述信号分析仪的信号输入端，所述信号分析仪的信号输出端与显示屏连接。

进一步的，所述曲柄摇杆机构包括摇杆、牵手和曲柄，所述摇杆的输出端与所述试验摇轴连接，所述摇杆的输入端经牵手与所述曲柄的输出端连接，所述曲柄输入端连接在一曲拐轴上，所述曲拐轴通过连接器与所述主轴连接。

进一步的，所述筘座与所述筘座脚之间设置有筘座底板。

进一步的，所述橡胶条厚1.5毫米，高5毫米，所述橡胶条安置在所述钢筘正前方，沿筘幅分布平行于所述试验摇轴的轴心线，高度位于筘片筘槽的位置，所述橡胶条安置在距所述筘片筘槽前死心1-5毫米的位置上。

进一步的，所述扭矩传感器位于扭矩测量仪壳体内，所述扭矩测量仪壳体上方设有一个用于与所述扭矩探测板连接的接线盒，所述扭矩测量仪壳体的两侧设有用于设置在所述试验摇轴上的联接轴。

进一步的，所述试验摇轴为管状结构且管径为Φ120的摇轴，所述试验摇轴两端均通过法兰与摇杆轴连接，所述试验摇轴两端分别通过所述摇杆轴与左右的所述曲柄摇杆机构连接；所述平衡配置块为方形质量块，所述方形质量块通过螺栓紧固在所述试验摇轴摆动轴线的下方。

进一步的，所述试验摇轴为管状结构且管径为Φ120的摇轴，且位于主动侧的所述摇杆轴采用花键结构与主动侧的所述曲柄摇杆机构的所述摇杆联结，所述花键结构用于精确锁定所述曲柄摇杆机构与所述筘座脚的夹角。

进一步的，所述试验摇轴为实心圆通轴式且轴径为Φ60-80的摇轴，所述试验摇轴两端分别通过连轴器与左右的所述曲柄摇杆机构连接；所述平衡配置块为方形质量块，所述方形质量块套设在所述试验摇轴摆动轴线的下方，或所述平衡配置块为偏心的圆柱质量块，所述圆柱质量块套设在所述试验摇轴上，所述圆柱质量块的大部分质量集中在所述试验摇轴摆动轴线的下方。

进一步的，所述试验摇轴为多支承实心短圆轴式且轴径为Φ60-80的摇轴，包括若干根Φ60-80实心短轴，每个所述实心短轴均通过轴承设置在短轴支承座上，所述短轴支承座设置在机架上，最两端的所述实心短轴分别通过连轴器与左右的所述曲柄摇杆机构连接；所述平衡配置块为摆动块，每个所述摆动块通过短轴托架联结在相邻的两个所述实心短轴之间，每个所述摆动块上设置有两个筘座脚，所述筘座脚垂直于所述实心短轴的摆动轴线，所述摆动块中心线平行于所述实心短轴的摆动轴线，并位于所述实心短轴摆动轴线的下方，所述摆动块中心线与所述钢筘的筘面成180º夹角，每个所述摆动块均沿筘幅排列，每个所述摆动块的中心线连成一条直线。

一种织机摇轴轴承平衡结构系统受力试验的方法，包括以下步骤：

步骤1）选择四种不同结构的试验摇轴，构建四种型式的摇轴轴承平衡结构系统；

所述四种不同结构的试验摇轴分别为管状结构且管径为Φ120的摇轴、实心圆通轴式且轴径为Φ60-80的摇轴、多支承实心圆短轴式且轴径为Φ60-80的摇轴以及摇杆轴带有花键结构的管状摇轴，这四种试验摇轴分别构成了四种不同型式的摇轴轴承平衡结构系统；

步骤2）确定摇轴轴承平衡结构系统受力试验的测量点，安装传感器，并进行测量；

（1）在试验摇轴的主动侧安装扭矩传感器，扭矩传感器用于测量试验摇轴在工作时的力矩；

（2）在右侧箱体的前侧面和上方的凹槽分别安置第一、第二压电式力传感器，用于测量试验摇轴在工作时对箱体在水平和垂直方向的冲击力；

（3）在经主轴传动的编码器上连接一个脉冲间距分析识别器，编码器输出一路信号到脉冲间距分析识别器，测量主轴每回转一周中脉冲间距的波动，表征回转不匀；

步骤3）改变橡胶条的厚度，重复进行步骤2的测量；

利用橡胶条的厚度不同改变钢筘的阻滞力，试验不同的阻滞力对摇轴传动力矩、主轴回转不匀和箱体受力的影响；

步骤4）改变变频器的转速，重复进行步骤2的测试；

利用变频器改变摇轴的转速，试验不同转速对对摇轴传动力矩、主轴回转不匀和箱体受力的影响；

步骤5）编码器产生测量时序，各测量装置经信号分析仪绘制摇轴扭矩和箱体受力的测量曲线；

织机主轴回转，通过齿轮副带动编码器回转，回转角度经所述编码器转换成模拟信号再经信号分析仪转换成数字信号，提供测量时序，即测量曲线的X坐标，另一路信号记录运动信号，即测量曲线的Y坐标，显示屏显示出随主轴回转角度变化的摇轴传动力矩和箱体受力的测量曲线。

本发明的有益效果是：

本发明制作了一种专用的摇轴轴承平衡结构系统受力试验装置，可以定量地研究载荷大小的变化、转速等因素对不同结构形式、不同支承方式的平衡结构的摇轴传动力矩、箱体受到的冲击力以及主轴回转不匀的影响，通过测量点上的测量装置直接得到数据和曲线，对摇轴平衡系统的结构改进和新设计提供依据。

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。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为本发明试验装置机械部件的整体结构示意图；

图2为本发明工作状态模拟部件的安装位置正视图；

图3为本发明工作状态模拟部件的安装位置左视图；

图4为本发明扭矩传感器的外部结构示意图；

图5为本发明扭矩传感器和扭矩探测板连接关系示意图；

图6为本发明第一压电式力传感器在右侧箱体上的安装位置正视图；

图7为本发明第一压电式力传感器在右侧箱体上的安装位置左视图；

图8为本发明第二压电式力传感器在右侧箱体上的安装位置正视图；

图9为本发明第二压电式力传感器在右侧箱体上的安装位置左视图；

图10为本发明测量装置的连接关系示意图；

图11为平衡较好的摇轴的工作状态的扭矩测量曲线；

图12为管状结构式摇轴的结构示意图；

图13为实心圆通轴式摇轴的第一种结构示意图；

图14为实心圆通轴式摇轴的第二种结构示意图；

图15为多支承实心圆短轴式摇轴的结构示意图；

图16为本发明右摇杆轴与右摇杆的连接关系示意图；

图17为图16中A-A处花键结构的截面图；

图18为本发明橡胶条的第一种厚度示意图；

图19为本发明橡胶条的第二种厚度示意图；

图20为本发明橡胶条的第三种厚度示意图。

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。

一种织机摇轴轴承平衡结构系统受力试验的装置，包括试验装置机械部件、工作状态模拟部件、箱体受力测量装置、摇轴传动力矩测量装置和主轴回转不匀测量装置。

参见图1、图3所示，所述的试验装置机械部件包括左右两个箱体1，左右两个所述箱体1间设置有一试验摇轴2和主轴3，所述试验摇轴2上设置有筘座脚4，所述筘座脚4上放置有筘座5，所述筘座5与所述筘座脚4之间设置有筘座底板26，所述筘座5上放置有钢筘6，所述试验摇轴2两端分别支承在左右两个所述箱体1箱壁轴承座的滚珠轴承7上，所述主轴3平行于所述试验摇轴2，所述主轴3的两端支承在左右两个所述箱体1箱壁轴承座的轴承上，所述试验摇轴2两端分别通过设置在左右两个所述箱体1内部的曲柄摇杆机构与所述主轴3同侧端连接，所述主轴3的右端通过一离合器8与一电机9连接，所述电机9连接一变频器10，所述主轴3还通过一齿轮副11连接一编码器12。

所述曲柄摇杆机构包括摇杆22、牵手23和曲柄24，所述摇杆22的输出端与所述试验摇轴2连接，所述摇杆22的输入端经牵手23与所述曲柄24的输出端连接，所述曲柄24输入端连接在一曲拐轴上，所述曲拐轴通过连接器25与所述主轴7连接。所述电机9经所述离合器8驱动所述曲柄摇杆机构的所述曲柄24，所述电机9由所述变频器10控制转速。所述曲柄24的转动经四杆机构转换成所述摇杆22的摆动，所述摇杆22的摆动带动所述试验摇轴2的摆动。

参见图2、图3所示，所述的工作状态模拟部件包括若干平衡配置块和用于模拟经纬纱组成的织口的橡胶条13。所述平衡配置块的作用是平衡筘座脚、筘座和钢筘的组合质量，所述平衡配置块设置在所述试验摇轴2上，且数量可变。所述橡胶条13厚1.5毫米，高5毫米，所述橡胶条13安置在所述钢筘6正前方，沿筘幅分布平行于所述试验摇轴2的轴心线，高度位于筘片筘槽27的位置，所述橡胶条13安置在距所述筘片筘槽27前死心1-5毫米的位置上，所述橡胶条13的两端固定在左右两个所述箱体1的延伸臂上。

所述的摇轴传动力矩测量装置包括扭矩传感器14和扭矩探测板15。参见图1所示，所述扭矩传感器14设置在所述试验摇轴2上的主动侧，随所述试验摇轴2同步摆动。

参见图4所示，所述扭矩传感器14位于扭矩测量仪壳体28内，所述扭矩测量仪壳体28上方设有一个用于连接电源和连接所述扭矩探测板15的接线盒29，所述扭矩测量仪壳体28的两侧设有用于设置在所述试验摇轴2上的联接轴30。

参见图5所示，所述扭矩探测板15内包括电源模块31、放大器32、V/F转换器33和调解器34，所述扭矩传感器14内粘贴有用于感受所述试验摇轴2扭矩的应变桥35，所述电源模块31通过所述接线盒29为所述应变桥35供电，所述应变桥35的信号输出端通过所述接线盒29与所述放大器32的输入端连接，所述放大器32的输出端依次通过所述V/F转换器33和所述调解器34与所述信号分析仪20的信号输入端连接。

所述扭矩探测板15具有采样、分析数据并输出扭矩数值等功能。试验摇轴上扭矩变化转化成所述应变桥35的电信号输出，所述应变桥35的信号输出进入所述扭矩探测板15，所述扭矩探测板15采集信号，放大信号，信号经过转换、比较和解调，从所述扭矩探测板15上输出扭矩数值至所属信号分析仪20。

打纬运动对织机的机架产生很大冲击，机架由左右箱体和四根横档组成。所述的箱体受力测量装置包括第一压电式力传感器16、第二压电式力传感器17和载荷放大器18。

参见图6、图7所示，所述第一压电式力传感器16用来测量摇轴在工作时对所述箱体1水平方向的冲击力。所述第一压电式力传感器16粘贴在所述右侧箱体1的前侧面上，所述第一压电式力传感器16的位置对准并平行于所述试验摇轴2的中心线，且靠近所述右侧箱体1的内侧面，因为支承所述摇轴2的滚珠轴承7就安置在靠近所述箱体1内侧面的轴承座上，轴承座直接紧固在所述右侧的箱体1上。

参见图8、图9所示，所述第二压电式力传感器17用来测量摇轴在工作时对所述箱体1垂直方向的冲击力。所述第二压电式力传感器17粘贴在所述右侧箱体1上方凹槽的上平面，所述第二压电式力传感器17的位置对准该凹槽上方，且靠近所述右侧箱体1的内侧面，因为支承所述摇轴2的滚珠轴承7就安置在靠近所述箱体1内侧面的轴承座上，轴承座直接紧固在所述右侧的箱体1上。

参见图10所示，所述的主轴回转不匀测量装置包括所述编码器12和脉冲间距分析识别器19。所述编码器12输出一路信号到所述脉冲间距分析识别器19，所述编码器12输出织机主轴3的实时转动信息，分辨率为1°，就是所述主轴3回转一周，所述编码器12输出360个脉冲，由于结构的不平衡，每个脉冲的间距是不相等，结构不平衡量越大，脉冲间距的偏移越大。因此经所述脉冲间距分析识别器19识别所述主轴3回转一周中脉冲间距的波动，表征所述主轴3回转不均。

参见图10所示，所述扭矩传感器14通过所述扭矩探测板15连接到信号分析仪20的信号输入端，所述第一、第二压电式力传感器17通过所述载荷放大器18连接到所述信号分析仪20的信号输入端，所述编码器12通过所述脉冲间距分析识别器19连接到所述信号分析仪20的信号输入端，所述信号分析仪20的信号输出端与显示屏21连接。

参见图10所示，测量记录的时间由所述编码器12产生时序，织机主轴3回转，通过所述齿轮副11带动所述编码器12回转，回转角度经所述编码器12转换成模拟信号再经信号分析仪转换成数字信号，提供测量时序，即测量曲线的X坐标，另一路信号记录运动信号即测量曲线的Y坐标，所述显示屏21显示出随主轴3回转角度变化的摇轴传动力矩和箱体受力的测量曲线。

参见图11所示，图11表示平衡较好的摇轴工作状态的扭矩测量曲线，由图可见摇轴的扭矩正向峰值120Nm，反向峰值约130Nm，测量曲线表明扭矩正反方向的平衡。

无论是管状结构式摇轴或实心圆轴式摇轴，摇轴上都联结有筘座脚、筘座和钢筘，由筘座脚、筘座和钢筘组成的质量偏离摇轴摆动轴线，筘座脚、筘座和钢筘的组合结构形成了摇轴不平衡结构。

采用以下四种不同结构的试验摇轴分别构建了四种不同型式的摇轴轴承平衡结构系统：

（1）参见图12所示，所述试验摇轴2为管状结构且管径为Φ120的摇轴，长度大2800毫米。所述试验摇轴2两端均通过法兰与摇杆轴36连接，所述试验摇轴2两端分别通过所述摇杆轴36与左右的所述曲柄摇杆机构连接；所述平衡配置块为方形质量块37，若干块所述方形质量块37通过螺栓紧固在所述试验摇轴2摆动轴线的下方，所述方形质量块37平衡了摇轴上方筘座脚、筘座和钢筘组成的质量。

（2）参见图13所示，所述试验摇轴2为实心圆通轴式且轴径为Φ60-80的摇轴，所述试验摇轴2两端分别通过连轴器38与左右的所述曲柄摇杆机构连接；所述平衡配置块为方形质量块37，若干块所述方形质量块37套设在所述试验摇轴2摆动轴线的下方，以平衡摇轴上方的不平衡质量；参见图14所示，或所述平衡配置块为偏心的圆柱质量块39，若干块所述圆柱质量块39套设在所述试验摇轴2上，所述圆柱质量块39的大部分质量集中在所述试验摇轴2摆动轴线的下方。

（3）参见图15所示，所述试验摇轴2为多支承实心短圆轴式且轴径为Φ60-80的摇轴，包括若干根Φ60-80实心短轴40，每个所述实心短轴40均通过轴承设置在短轴支承座41上，所述短轴支承座41设置在机架上，最两端的所述实心短轴40分别通过连轴器38与左右的所述曲柄摇杆机构连接；所述平衡配置块为摆动块42，每个所述摆动块42通过短轴托架43联结在相邻的两个所述实心短轴40之间，每个所述摆动块42上设置有两个筘座脚4，所述筘座脚4垂直于所述实心短轴40的摆动轴线，所述摆动块42中心线平行于所述实心短轴40的摆动轴线，并位于所述实心短轴40摆动轴线的下方，所述摆动块42中心线与所述钢筘6的筘面成180º夹角，每个所述摆动块42均沿筘幅排列，每个所述摆动块42的中心线连成一条直线。

（4）参见图16、17所示，所述试验摇轴2为管状结构且管径为Φ120的摇轴，所述试验摇轴2两端均通过法兰与摇杆轴36连接，所述试验摇轴2两端分别通过所述摇杆轴36与左右的所述曲柄摇杆机构连接，且位于主动侧的所述摇杆轴36采用花键结构与主动侧的所述曲柄摇杆机构的所述摇杆22联结，所述花键结构用于精确锁定所述曲柄摇杆机构与所述筘座脚4的夹角，所述平衡配置块为方形质量块37，所述方形质量块37通过螺丝紧固在所述试验摇轴2摆动轴线的下方。使用花键可承受较大的力和扭力矩，达到精确定位，使用花键侧面定位，保证钢筘与摇杆之间的夹角的正确角度。摇杆轴是摆动轴，受力过大时若用平键易产生滚键现象，特别是摆动轴在正反转受力的状态下。

一种织机摇轴轴承平衡结构系统受力试验的方法，包括以下步骤：

步骤1）选择四种不同结构的试验摇轴，构建四种型式的摇轴轴承平衡结构系统；

参见图12、13、14、15、16、17所示，所述四种不同结构的试验摇轴分别为管状结构且管径为Φ120的摇轴、实心圆通轴式且轴径为Φ60-80的摇轴、多支承实心圆短轴式且轴径为Φ60-80的摇轴以及摇杆轴带有花键结构的管状摇轴，这四种试验摇轴分别构成了四种不同型式的摇轴轴承平衡结构系统；

步骤2）确定摇轴轴承平衡结构系统受力试验的测量点，安装传感器，并进行测量；

（1）参见图1所示，在试验摇轴的主动侧安装扭矩传感器，扭矩传感器用于测量试验摇轴在工作时的力矩；

（2）参见图6、7所示，在右侧箱体的前侧面和上方的凹槽分别安置第一、第二压电式力传感器，用于测量试验摇轴在工作时对箱体在水平和垂直方向的冲击力；

（3）参见图8、9所示，在经主轴传动的编码器上连接一个脉冲间距分析识别器，编码器输出一路信号到脉冲间距分析识别器，测量主轴每回转一周中脉冲间距的波动，表征回转不匀；

步骤3）改变橡胶条的厚度，重复进行步骤2的测量；

参见图18、19、20所示，利用橡胶条的厚度不同改变钢筘的阻滞力，试验不同的阻滞力对摇轴传动力矩、主轴回转不匀和箱体受力的影响；

步骤4）改变变频器的转速，重复进行步骤2的测试；

利用变频器改变摇轴的转速，试验不同转速对对摇轴传动力矩、主轴回转不匀和箱体受力的影响；

步骤5）编码器产生测量时序，各测量装置经信号分析仪绘制摇轴扭矩和箱体受力的测量曲线；

参见图10所示，织机主轴回转，通过齿轮副带动编码器回转，回转角度经所述编码器转换成模拟信号再经信号分析仪转换成数字信号，提供测量时序，即测量曲线的X坐标，另一路信号记录运动信号，即测量曲线的Y坐标，显示屏显示出随主轴回转角度变化的摇轴传动力矩和箱体受力的测量曲线。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所作出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种织机摇轴轴承平衡结构系统受力试验的装置，其特征在于：包括试验装置机械部件、工作状态模拟部件、箱体受力测量装置、摇轴传动力矩测量装置和主轴回转不匀测量装置；

所述的试验装置机械部件包括左右两个箱体（1），左右两个所述箱体（1）间设置有一试验摇轴（2）和主轴（3），所述试验摇轴（2）上设置有筘座脚（4），所述筘座脚（4）上放置有筘座（5），所述筘座（5）上放置有钢筘（6），所述试验摇轴（2）两端分别支承在左右两个所述箱体（1）箱壁轴承座的滚珠轴承（7）上，所述主轴（3）平行于所述试验摇轴（2），所述主轴（3）的两端支承在左右两个所述箱体（1）箱壁轴承座的轴承上，所述试验摇轴（2）两端分别通过设置在左右两个所述箱体（1）内部的曲柄摇杆机构与所述主轴（3）同侧端连接，所述主轴（3）的右端通过一离合器（8）与一电机（9）连接，所述电机（9）连接一变频器（10），所述主轴（3）还通过一齿轮副（11）连接一编码器（12）；

所述的工作状态模拟部件包括若干平衡配置块和用于模拟经纬纱组成的织口的橡胶条（13），所述平衡配置块设置在所述试验摇轴（2）上，所述橡胶条（13）安置在所述钢筘（6）正前方，所述橡胶条（13）的两端固定在左右两个所述箱体（1）的延伸臂上；

所述的摇轴传动力矩测量装置包括扭矩传感器（14）和扭矩探测板（15），所述扭矩传感器（14）设置在所述试验摇轴（2）上的主动侧，随所述试验摇轴（2）同步摆动；所述的箱体受力测量装置包括第一压电式力传感器（16）、第二压电式力传感器（17）和载荷放大器（18），所述第一压电式力传感器（16）粘贴在右侧所述箱体（1）的前侧面上，所述第一压电式力传感器（16）的位置对准并平行于所述试验摇轴（2）的中心线，且靠近所述右侧箱体（1）的内侧面，所述第二压电式力传感器（17）粘贴在所述右侧箱体（1）上方凹槽的上平面，所述第二压电式力传感器（17）的位置对准该凹槽上方，且靠近所述右侧箱体（1）的内侧面；所述的主轴回转不匀测量装置包括所述编码器（12）和脉冲间距分析识别器（19）；

所述扭矩传感器（14）通过所述扭矩探测板（15）连接到信号分析仪（20）的信号输入端，所述第一压电式力传感器（16）、第二压电式力传感器（17）通过所述载荷放大器（18）连接到所述信号分析仪（20）的信号输入端，所述编码器（12）通过所述脉冲间距分析识别器（19）连接到所述信号分析仪（20）的信号输入端，所述信号分析仪（20）的信号输出端与显示屏（21）连接。

2.根据权利要求1所述的织机摇轴轴承平衡结构系统受力试验的装置，其特征在于：所述曲柄摇杆机构包括摇杆（22）、牵手（23）和曲柄（24），所述摇杆（22）的输出端与所述试验摇轴（2）连接，所述摇杆（22）的输入端经牵手（23）与所述曲柄（24）的输出端连接，所述曲柄（24）输入端连接在一曲拐轴上，所述曲拐轴通过连接器（25）与所述主轴（3）连接。

3.根据权利要求1所述的织机摇轴轴承平衡结构系统受力试验的装置，其特征在于：所述筘座（5）与所述筘座脚（4）之间设置有筘座底板（26）。

4.根据权利要求1所述的织机摇轴轴承平衡结构系统受力试验的装置，其特征在于：所述橡胶条（13）厚1.5毫米，高5毫米，所述橡胶条（13）安置在所述钢筘（6）正前方，沿筘幅分布平行于所述试验摇轴（2）的轴心线，高度位于筘片筘槽（27）的位置，所述橡胶条（13）安置在距所述筘片筘槽（27）前死心1-5毫米的位置上。

5.根据权利要求1所述的织机摇轴轴承平衡结构系统受力试验的装置，其特征在于：所述扭矩传感器（14）位于扭矩测量仪壳体（28）内，所述扭矩测量仪壳体（28）上方设有一个用于连接电源和连接所述扭矩探测板（15）的接线盒（29），所述扭矩测量仪壳体（28）的两侧设有用于设置在所述试验摇轴（2）上的联接轴（30）；所述扭矩探测板（15）内包括电源模块（31）、放大器（32）、V/F转换器（33）和调解器（34），所述扭矩传感器（14）内粘贴有用于感受所述试验摇轴（2）扭矩的应变桥（35），所述电源模块（31）通过所述接线盒（29）为所述应变桥（35）供电，所述应变桥（35）的信号输出端通过所述接线盒（29）与所述放大器（32）的输入端连接，所述放大器（32）的输出端依次通过所述V/F转换器（33）和所述调解器（34）与所述信号分析仪（20）的信号输入端连接。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的织机摇轴轴承平衡结构系统受力试验的装置，其特征在于：所述试验摇轴（2）为管状结构且管径为Φ120的摇轴，所述试验摇轴（2）两端均通过法兰与摇杆轴（36）连接，所述试验摇轴（2）两端分别通过所述摇杆轴（36）与左右的所述曲柄摇杆机构连接；所述平衡配置块为方形质量块（37），所述方形质量块（37）通过螺栓紧固在所述试验摇轴（2）摆动轴线的下方。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的织机摇轴轴承平衡结构系统受力试验的装置，其特征在于：所述试验摇轴（2）为实心圆通轴式且轴径为Φ60-80的摇轴，所述试验摇轴（2）两端分别通过连轴器（38）与左右的所述曲柄摇杆机构连接；所述平衡配置块为方形质量块（37），所述方形质量块（37）套设在所述试验摇轴（2）摆动轴线的下方，或所述平衡配置块为偏心的圆柱质量块（39），所述圆柱质量块（39）套设在所述试验摇轴（2）上，所述圆柱质量块（39）的大部分质量集中在所述试验摇轴（2）摆动轴线的下方。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的织机摇轴轴承平衡结构系统受力试验的装置，其特征在于：所述试验摇轴（2）为多支承实心短圆轴式且轴径为Φ60-80的摇轴，包括若干根Φ60-80实心短轴（40），每个所述实心短轴（40）均通过轴承设置在短轴支承座（41）上，所述短轴支承座（41）设置在机架上，最两端的所述实心短轴（40）分别通过连轴器（38）与左右的所述曲柄摇杆机构连接；所述平衡配置块为摆动块（42），每个所述摆动块（42）通过短轴托架（43）联结在相邻的两个所述实心短轴（40）之间，每个所述摆动块（42）上设置有两个筘座脚（4），所述筘座脚（4）垂直于所述实心短轴（40）的摆动轴线，所述摆动块（42）中心线平行于所述实心短轴（40）的摆动轴线，并位于所述实心短轴（40）摆动轴线的下方，所述摆动块（42）中心线与所述钢筘（6）的筘面成180º夹角，每个所述摆动块（42）均沿筘幅排列，每个所述摆动块（42）的中心线连成一条直线。

9.根据权利要求6中任一项所述的织机摇轴轴承平衡结构系统受力试验的装置，其特征在于：位于主动侧的所述摇杆轴（36）采用花键结构与主动侧的所述曲柄摇杆机构所述摇杆（22）联结，所述花键结构用于精确锁定所述曲柄摇杆机构与所述筘座脚（4）的夹角。

10.一种织机摇轴轴承平衡结构系统受力试验的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1）选择四种不同结构的试验摇轴，构建四种型式的摇轴轴承平衡结构系统；

所述四种不同结构的试验摇轴分别为管状结构且管径为Φ120的摇轴、实心圆通轴式且轴径为Φ60-80的摇轴、多支承实心圆短轴式且轴径为Φ60-80的摇轴以及摇杆轴带有花键结构的管状摇轴，这四种试验摇轴分别构成了四种不同型式的摇轴轴承平衡结构系统；

步骤2）确定摇轴轴承平衡结构系统受力试验的测量点，安装传感器，并进行测量；

（1）在试验摇轴的主动侧安装扭矩传感器，扭矩传感器用于测量试验摇轴在工作时的力矩；

（2）在右侧箱体的前侧面和上方的凹槽分别安置第一、第二压电式力传感器，用于测量试验摇轴在工作时对箱体在水平和垂直方向的冲击力；

（3）在经主轴传动的编码器上连接一个脉冲间距分析识别器，编码器输出一路信号到脉冲间距分析识别器，测量主轴每回转一周中脉冲间距的波动，表征回转不匀；

步骤3）改变橡胶条的厚度，重复进行步骤2）的测量；

利用橡胶条的厚度不同改变钢筘的阻滞力，试验不同的阻滞力对摇轴传动力矩、主轴回转不匀和箱体受力的影响；

步骤4）改变变频器的转速，重复进行步骤2的测试；

利用变频器改变摇轴的转速，试验不同转速对摇轴传动力矩、主轴回转不匀和箱体受力的影响；

步骤5）编码器产生测量时序，各测量装置经信号分析仪绘制摇轴扭矩和箱体受力的测量曲线；

织机主轴回转，通过齿轮副带动编码器回转，回转角度经所述编码器转换成模拟信号再经信号分析仪转换成数字信号，提供测量时序，即测量曲线的X坐标，扭矩传感器、第一压电式力传感器和第二压电式力传感器记录运动信号，即测量曲线的Y坐标，显示屏显示出随主轴回转角度变化的摇轴扭矩和箱体受力的测量曲线。