CN104596716B - 惯性式激振器振动测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及大中型洗选设备关键部件——惯性式激振器振动测试系统，解决了目前中大型洗选设备惯性式激振器振动测试系统通用性差、数据采集设备复杂且准备时间长、数据采集失真、安全性低等问题。其结构包括通用振动试验台、振幅限制阻尼器、三向加速度测试系统。本发明简单、可靠、使用方便，一次可采集测试点三个坐标的试验数据，并可实现数据的连续或抽样采集，系统灵活性高。特别是系统考虑了安全性，配置了振幅限制阻尼器，改变了以往测试系统通用性差、数据采集设备复杂且准备时间长、安全性低等问题。主要用于箱式激振器最大振幅、速度、加速度、激振力等数据的测试。同样也适用于其它型式激振器的振动测试。

Description

惯性式激振器振动测试系统

技术领域

本发明涉及大中型洗选设备关键部件——惯性式激振器振动测试系统，同样也适用于其它型式激振器的激振力测试。具体是一种通用振动试验台、振幅限制阻尼器和军工三向加速度数据采集系统配合使用的综合振动测试系统，主要用于箱式激振器最大振幅、速度、加速度、激振力等数据的测试。

背景技术

激振器是附加在某些机械和设备上用以产生激振力的装置，是利用机械振动的重要部件。主要用以实现物料或物件的输送、筛分、密实、成型和土壤砂石的捣固等工作。按激励型式的不同，激振器分为惯性式、电动式、电磁式、电液式、气动式和液压式等型式。其中，惯性式激振器一般由两根转轴和一对速比为1的齿轮组成(图1)。两根转轴等速反向回转，轴上两偏心块在垂直底座方向产生惯性力的合力。工作时将激振器固定于被激件上，被激件便获得所需的振动。因其高可靠性、耐久性，广泛应用于洗选设备，也常被称作箱式激振器。

从激振器一般的工作原理可知，激振力的特殊本质可认为是由振动源固有的偏心质量块绕定轴转动产生的方向呈周期性交变的离心力，其大小与偏心块的质量m，偏心距r以及激振器工作转速即转动角速度ω有下面关系：Fe＝m_er_eω²，据此我们可以根据洗选工艺需要设计或选择相应的激振器(激振力)规格。而制造工艺是否能够达到预期的激振力，就需要专业的振动测试系统对其进行检测。根据JB/T11166-2011《箱式激振器》中第6条试验方法规定，出厂前需按照《箱式激振器激振力的测试方法》、《箱式激振器耐振试验方法》要求对产品振动加速度(α)进行测定。因此相关振动测试系统的设计(包括振动试验台、采样设备、测试系统等)，是每个制造厂工艺装备的关键。而目前常用的中大型洗选设备惯性式激振器振动测试系统通用性差、数据采集设备复杂且准备时间长、数据采集失真、安全性低等问题。因此非常需要一种能够一次满足多种规格惯性式激振器的试验需要，且成本低，可靠性高的激振器振动测试系统。

发明内容

本发明是为了解决目前中大型洗选设备惯性式激振器振动测试系统通用性差、数据采集设备复杂且准备时间长、数据采集失真、安全性低等技术问题，提供了一种通用大中型洗选设备的惯性式激振器振动测试系统。

本发明专利是采用如下技术方案实现的：一种惯性式激振器振动测试系统，包括通用振动试验台、一对振幅限制阻尼器和三向加速度测试系统；所述通用振动试验台包括振动台架、设置在振动台架上方的用于固定惯性式激振器的通用安装板以及设置在振动台架下方的弹簧组件；所述振动台架包括若干个大小相同且由下而上重叠放置的呈矩形的第一配重块以及位于最下层第一配重块下方的宽度与第一配重块相同而长度大于第一配重块长度的第二配重块；所有配重块相互固定在一起，第一、二配重块的短中心线均重合；所述通用安装板安装在最上层的第一配重块的上表面；所述弹簧组件包括相互平行支撑在第二配重块下方的两个弹簧组，每个弹簧组的走向均与第二配重块的短边方向平行；两个弹簧组以第二配重块的短中心线为对称轴左右对称设置；第二配重块两短边中部均开有一个凹槽，凹槽内均竖直固定有一个滑动导套；所述一对振幅限制阻尼器分别设在第二配重块短边下方，每个振幅限制阻尼器的活塞杆朝上穿过与其对应的滑动导套并相互固定；所述三相加速度测试系统包括三向加速度传感器、与三向加速度传感器信号输出端相连接的数据采集前端以及与数据采集前端信号输出端相连接的计算机。

本发明公开了一种通用中大型洗选设备惯性式激振器振动测试系统，包括通用振动试验台、振幅限制阻尼器、三向加速度测试系统。解决以往测试系统形态各异、通用性差、数据采样不精确、安全性差等弊端。具体为：

①、通用振动试验台

由通用安装板、振动台架、弹簧组件构成。其中：通用安装板采取长槽+压板的型式，满足了不同规格激振器的安装要求；振动台架实质为多块配重块组合体，每块配重块重量通过精密加工保证，互换性强；弹簧组件分两组配置，其刚度保证整体试验台隔振比大于5.5，有效确保了测试结果的准确性。

②、振幅限制阻尼器

单组由液压阻尼器、滑块、活塞杆行程调整螺母构成，沿万向驱动轴轴线在振动试验台左右各布置一组。该阻尼器为damper耗能减阻型阻尼器，主要用以振动试验台振幅过大时，启动阻尼器活塞杆动作，将动能转化为热能消耗掉，抑制振幅。

③、三向加速度测试系统

硬件配置：

为智能型加速度传感器，具有很高的稳定性和抗冲击能力。一般激振器额定振动频率为12.3Hz和13Hz，该传感器频响0.42-10kHz，数据采集前端单通道最大采样率102.4kHz，各通道独立A/D，能够保证采集数据的正确性。

本装置用于测试时的数据采集方法：

在激振器轴向两侧振动台架上，分别设置2个测点，使用502胶粘贴2个三向加速度传感器，分别测量开机、稳定、停机三种状态下X、Y、Z方向上的加速度值。单次数据采集时间为200s。

试验数据处理：

速度——加速度值一次积分，反映振动能量的大小。

位移——加速度值二次积分。激振器的工作频率在低频范围内，振动强度与位移成正比。频率低意味着激振器在单位时间内振动的次数少、过程时间长，速度和加速度的数值相对较小，因此激振器位移能够更清晰地反映出振动强度的大小。

最大振幅——找出启动和停止的最大振幅。对比分析启动和停止的最大振幅可以评价激振器的启动和停止的状态，验证理论数值正确与否。

激振力计算公式：

X、Y方向激振力：其中：为加速度，x为位移，k为总弹簧刚度，m为试验总参振质量。

Z方向激振力：其中：为加速度，x为位移，k为总弹簧刚度，m为试验总参振质量。

Z方向激振力是激振器的主要参数指标，实际测到的激振力同理论数值进行比较，作为评价激振器工作状态的重要参数指标。

本发明简单、可靠、使用方便，一次可采集测试点三个坐标的试验数据，并可实现数据的连续或抽样采集，系统灵活性高。特别是系统考虑了安全性，配置了振幅限制阻尼器，改变了以往测试系统通用性差、数据采集设备复杂且准备时间长、安全性低等问题。主要用于箱式激振器最大振幅、速度、加速度、激振力等数据的测试。同样也适用于其它型式激振器的振动测试。

附图说明

图1为本发明应用于惯性式激振器测试时的结构配置示意图。

图2三相加速度测试系统的结构示意图。

图3本发明所述通用安装板的结构示意图。

图4为用于进行测试的惯性激振器结构示意图。

1-万向驱动轴，2-被测激振器，3-通用安装板，4-振动台架，5-弹簧，6-振幅限制阻尼器，7-三向加速度传感器，8-数据采集前端，9-计算机，10-T型槽，11-压板，12-螺栓，13-螺母，14-箱体，15-长/短轴，16-齿轮，17-偏心块。

具体实施方式

一种惯性式激振器振动测试系统，包括通用振动试验台、一对振幅限制阻尼器6和三向加速度测试系统；所述通用振动试验台包括振动台架4、设置在振动台架4上方的用于固定惯性式激振器的通用安装板3以及设置在振动台架4下方的弹簧组件；所述振动台架4包括若干个大小相同且由下而上重叠放置的呈矩形的第一配重块以及位于最下层第一配重块下方的宽度与第一配重块相同而长度大于第一配重块长度的第二配重块；所有配重块相互固定在一起，第一、二配重块的短中心线均重合；所述通用安装板3安装在最上层的第一配重块的上表面；所述弹簧组件包括相互平行支撑在第二配重块下方的两个弹簧组，每个弹簧组的走向均与第二配重块的短边方向平行；两个弹簧组以第二配重块的短中心线为对称轴左右对称设置；第二配重块两短边中部均开有一个凹槽，凹槽内均竖直固定有一个滑动导套；所述一对振幅限制阻尼器6分别设在第二配重块短边下方，每个振幅限制阻尼器6的活塞杆朝上穿过与其对应的滑动导套并相互固定；所述三相加速度测试系统包括三向加速度传感器7、与三向加速度传感器7信号输出端相连接的数据采集前端8以及与数据采集前端8信号输出端相连接的计算机9。

所述通用安装板3上表面靠近一条边的位置处开有与该边相平行的T型槽10，T型槽10上方设有用于固定惯性式激振器的多个压板11，每个压板11均通过设在T型槽10内且可沿T型槽10活动的螺栓12以及与螺栓12相配的螺母13实现压板11在T型槽10内的移动及定位。

所述振幅限制阻尼器6采用damper耗能减阻型阻尼器。

所述每个弹簧组均由四根弹簧5组成。

数据采集前端8采用单通道最大采样率102.4kHz，各通道独立的A/D。

图1为本发明具体应用时的配置示意图，同时也包含了本发明所述惯性式激振器振动测试系统的结构示意图。第二配重块长于第一配重块，多余出来的部分开有凹槽。

图2中三向加速度传感器7通过高频低噪声电缆与数据采集前端8相连接，数据采集前端8通过网线与计算机9相连接。

图3为通用安装板3的结构示意图，可见压板11位于T型槽10上方，通过螺栓12限位于T型槽内，并可以通过螺母13将螺栓定位；T型槽是横截面呈倒T型的凹槽。

图4为本发明专利涉及的惯性式激振器结构示意图，具体结构是由两根转轴和一对速比为1的齿轮16组成。两根转轴等速反向回转，轴上两偏心块17在垂直方向产生惯性力的合力。具体实施时，将精确称重过的振动台架4通过设在第二配重块下方的导向柱分别插入弹簧5(八根)内孔之中，再通过螺栓将通用安装板3紧固于振动台架4上，同时将液压阻尼限位器6活塞杆穿入振动台架4滑动导套内并锁紧螺母；借助通用安装板3上开设的T形槽、压板、螺栓等紧固件将被测激振器2固定在振动台架之上；将万向驱动轴1连接于被测激振器2与副轴传动轴之间；在台架预定位置粘贴三向加速度传感器，并通过线路与三向加速度测试系统7导通；采用锤击法测试传感器导通及响应状况；最后启动电机测试，采集数据。配重块的结构设计以及与弹簧的连接组合能够确保测试结果更为准确(不失真)且安全性高。

Claims (5)

1.一种惯性式激振器振动测试系统，其特征在于，包括通用振动试验台、一对振幅限制阻尼器（6）和三向加速度测试系统；所述通用振动试验台包括振动台架（4）、设置在振动台架（4）上方的用于固定惯性式激振器的通用安装板（3）以及设置在振动台架（4）下方的弹簧组件；所述振动台架（4）包括若干个大小相同且由下而上重叠放置的呈矩形的第一配重块以及位于最下层第一配重块下方的宽度与第一配重块相同而长度大于第一配重块长度的第二配重块；所有配重块相互固定在一起，第一、二配重块的短中心线均重合；所述通用安装板（3）安装在最上层的第一配重块的上表面；所述弹簧组件包括相互平行支撑在第二配重块下方的两个弹簧组，每个弹簧组的走向均与第二配重块的短边方向平行；两个弹簧组以第二配重块的短中心线为对称轴左右对称设置；第二配重块两短边中部均开有一个凹槽，凹槽内均竖直固定有一个滑动导套；所述一对振幅限制阻尼器（6）分别设在第二配重块短边下方，每个振幅限制阻尼器（6）的活塞杆朝上穿过与其对应的滑动导套并相互固定；所述三相加速度测试系统包括三向加速度传感器（7）、与三向加速度传感器（7）信号输出端相连接的数据采集前端（8）以及与数据采集前端（8）信号输出端相连接的计算机（9）；第二配重块下方设有与弹簧组每个弹簧相配的导向柱，每个导向柱分别插入与其对应的弹簧内孔之中。

2.如权利要求1所述的惯性式激振器振动测试系统，其特征在于，所述通用安装板（3）上表面靠近一条边的位置处开有与该边相平行的截面呈倒T型的T型槽（10），T型槽（10）上方设有用于固定惯性式激振器的多个压板（11），每个压板（11）均通过设在T型槽（10）内且可沿T型槽（10）活动的螺栓（12）以及与螺栓（12）相配的螺母（13）实现压板（11）在T型槽（10）内的移动及定位。

3.如权利要求1或2所述的惯性式激振器振动测试系统，其特征在于，所述振幅限制阻尼器（6）采用damper耗能减阻型阻尼器。

4.如权利要求1或2所述的惯性式激振器振动测试系统，其特征在于，所述每个弹簧组均由四根弹簧（5）组成。

5.如权利要求1或2所述的惯性式激振器振动测试系统，其特征在于，数据采集前端（8）采用单通道最大采样率102.4kHz，各通道独立的A/D。