CN104849487A - 待测轴转速检测装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种待测轴转速检测装置及系统。该装置包括信号齿盘和用于安装在待测轴的端面上的连接支撑，连接支撑上形成有与待测轴同轴设置的传动轴，信号齿盘安装在传动轴上，该装置还包括传感器固定架，传感器固定架通过轴承安装在传动轴上，并且在传感器固定架上安装有用于检测信号齿盘的转速信号的转速传感器，该转速传感器的感应端与信号齿盘的齿部相对。将传感器固定架和信号齿盘同轴安装，可以保证在测试时二者的同步振荡，避免其它背景振动的干扰，提高检测结果的准确性。将信号齿盘、轴承、传感器固定架、连接支撑整体设计固化成组件型式，不仅设计巧妙，而且便于安装调整，做到一次性安装到位，通用性强，使用方便、可靠。

Description

待测轴转速检测装置及系统

技术领域

本发明涉及转速检测领域，具体地，涉及一种待测轴转速检测装置、系统及方法。

背景技术

在对发动机进行轴系扭转振动分析时，通常需要利用转速传感器采集旋转轴的瞬时转速信号，之后，再根据所采集到的瞬时转速信号来分析该旋转轴的动力学特征，特别是旋转轴扭转振动的分析。

图1示出了现有的待测轴转速检测装置的示意图。如图1所示，该待测轴转速检测装置包括：连接支撑2和信号齿盘1，所述连接支撑2用于安装在待测轴(未示出)的端面上。在该连接支撑2上形成有与所述待测轴同轴设置的传动轴201，信号齿盘1安装在所述传动轴201上。这样，待测轴的旋转可以带动连接支撑2一起旋转，进而通过所述传动轴201带动信号齿盘1旋转。此外，该待测轴转速检测装置还包括传感器固定架3，该传感器固定架3通过第一固紧螺母9固定在发动机附件上(例如，发电机)。在该传感器固定架3上安装有转速传感器5，该转速传感器5的感应端501与信号齿盘1的齿部101相对。这样，转速传感器5可以在信号齿盘1的转动过程中，通过感测齿部101来检测出所述信号齿盘1的转速信号，进而得出所述待测轴的转速信号。

从图1可以看出，在现有的待测轴转速检测装置中，传感器固定架3固定在与信号齿盘1的传动系统分离的空间中，因而使得转速传感器5容易受其它干扰振动，从而造成不同步振荡，影响检测结果，特别是在传感器固定架3相距信号齿盘1较远的情况下，对检测结果的影响更大。此外，针对不同的待测轴，可能需要根据该待测轴的轴向和位置来定制不同的传感器固定架3，或者调整传感器固定架3的方位来使得安装在其上的转速传感器5的感应端501能够对准信号齿盘1的齿部101。这样，不仅会提高检测装置的成本，而且使用不方便，导致测试周期较长。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够将传感器固定架与信号齿盘装配成一体的待测轴转速检测装置、以及包括该装置的检测系统，从而减小传感器固定架的不同步振荡，提高检测结果的准确性。

为了实现上述目的，本发明提供一种待测轴转速检测装置，该装置包括信号齿盘和用于安装在所述待测轴的端面上的连接支撑，所述连接支撑上形成有与所述待测轴同轴设置的传动轴，所述信号齿盘安装在所述传动轴上，该装置还包括传感器固定架，所述传感器固定架通过轴承安装在所述传动轴上，并且在所述传感器固定架上安装有用于检测所述信号齿盘的转速的转速传感器，该转速传感器的感应端与所述信号齿盘的齿部相对。

优选地，所述传感器固定架形成为碗形结构，所述信号齿盘容纳在所述碗形结构的空腔中，并且所述转速传感器安装在所述碗形结构的侧壁上。

优选地，在所述侧壁上形成有多个贯穿该侧壁的安装孔，以及所述转速传感器通过所述多个安装孔中的一个安装孔与所述侧壁连接。

优选地，所述多个安装孔的孔径不同。

优选地，所述转速传感器与所述安装孔之间螺纹连接，并且所述转速传感器的螺纹长度大于所述安装孔的螺纹长度。

优选地，所述信号齿盘上形成有减重孔。

优选地，所述传感器固定架上形成有轴孔，所述轴承的外圈安装在该轴孔中；以及所述信号齿盘的一侧延伸有连接轴，该连接轴安装到所述轴承的内圈中，并与所述传动轴固定连接。

优选地，所述连接轴与所述传动轴之间螺纹连接。

优选地，在所述轴孔与所述轴承的所述外圈之间、和/或在所述连接轴与所述轴承的所述内圈之间设置有轴承挡圈。

本发明还提供一种待测轴转速检测系统，该系统包括：根据本发明提供的所述待测轴转速检测装置；以及终端设备，与所述转速传感器通信，用于接收所述转速传感器检测出的转速。

在上述技术方案中，将传感器固定架和信号齿盘同轴安装，可以保证在测试时二者的同步振荡，避免其它背景振动的干扰，提高检测结果的准确性。此外，由于传感器固定架不易发生共振，因而可以使得转速传感器与信号齿盘的相对位置稳定，从而避免了因转速传感器的感应端摆动过大而与信号齿盘接触磨损、造成损坏。本发明提供的待测轴转速检测装置将信号齿盘、轴承、传感器固定架、连接支撑整体设计固化成组件型式，不仅设计巧妙，而且便于安装调整，做到一次性安装到位，使用方便、可靠。此外，通过本发明提供的一体式的待测轴转速检测装置，可以对不同类型的待测轴进行测试，无需针对特定的待测轴来定制附加的传感器固定架。并且，针对不同类型的待测轴，只需更换适用的连接支撑，而信号齿盘、轴承、传感器固定架则作为通用部分无需进行更换。因此，装置的通用性强，并且节省装置成本，缩短测试周期。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1示出了现有的待测轴转速检测装置的示意图；

图2示出了根据本发明的实施方式提供的待测轴转速检测装置的示意图；

图3示出了根据本发明的实施方式提供的待测轴转速检测装置的分解组装图；

图4示出了根据本发明的实施方式提供的待测轴转速检测装置的剖视图；

图5示出了根据本发明的实施方式提供的信号齿盘的示意图； 以及

图6示出了根据本发明的实施方式提供的待测轴转速检测系统的示意图。

附图标记说明

1 信号齿盘                    101 齿部

102 连接轴                    103 减重孔

104 中心螺纹孔                2 连接支撑

201 传动轴                    202 固紧螺栓

3 传感器固定架                301 空腔

302 侧壁                      303 安装孔

304 轴孔                      4 轴承

5 转速传感器                  501 感应端

6 锁紧螺母                    7 第二固紧螺母

8 终端设备                    9 第一固紧螺母

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图2示出了根据本发明的实施方式提供的待测轴转速检测装置的示意图，图3示出了根据本发明的实施方式提供的待测轴转速检测装置的分解组装图。如图2和图3所示，该装置可以包括信号齿盘1和用于安装在所述待测轴的端面上的连接支撑2。所述连接支撑2上形成有与所述待测轴同轴设置的传动轴201。从图2和图3可以看出，所述传动轴201从连接支撑2的一侧延伸出。所述连接支撑2的另一侧可以形成为圆端面止口，可以通过该圆端面止口将连接支撑2安装在待测轴的端面上，并通过固紧螺栓202将所述连接支撑2与所述待测轴固定。这样，待测轴的旋转可以带动连接支撑2旋转。

从图2和图3中可以看出，所述信号齿盘1可以安装在所述传动轴201上。这样，连接支撑2的转动可以带动信号齿盘1转动。此外，该装置还可以包括传感器固定架3，所述传感器固定架3通过轴承4安装在所述传动轴201上。由此，可以保证传感器固定架3不随连接支撑2转动。并且在所述传感器固定架3上安装有用于检测所述信号齿盘1的转速信号的转速传感器5，该转速传感器5的感应端501与所述信号齿盘1的齿部101相对。

将传感器固定架3和信号齿盘1同轴安装，可以保证在测试时二者的同步振荡，避免其它背景振动的干扰，提高检测结果的准确性。此外，由于传感器固定架3不易发生共振，因而可以使得转速传感器5与信号齿盘1的相对位置稳定，从而避免了因转速传感器5的感应端501摆动过大而与信号齿盘1接触磨损、造成损坏。本发明提供的待测轴转速检测装置将信号齿盘1、轴承4、传感器固定架3、连接支撑2整体设计固化成组件型式，不仅设计巧妙，而且便于安装调整，做到一次性安装到位，使用方便、可靠。此外，通过本发明提供的一体式的待测轴转速检测装置，可以对不同类型的待测轴进行测试，无需针对特定的待测轴来定制附加的传感器固定架。并且，针对不同类型的待测轴，只需更换适用的连接支撑2，而信号齿盘1、轴承4、传感器固定架3则作为通用部分无需进行更换。因此，装置的通用性强，并且节省装置成本，缩短测试周期。

由于大多数转速传感器5为磁电式的，因此，在本发明中，信号齿盘1可以为由45#钢质材料加工而成的齿盘结构，其磁感应性较好，能够满足磁电式转速传感器5的感应要求。此外，在所述信号齿盘1上可以形成有减重孔103。例如，如图2和图3所示，在信号齿盘1上形成有六个均匀分布的减重孔103。并且可选地，所述传感器固定架3可以由轻质材料(例如，铝材)加工而成，由此可以减小信号齿盘1和传感器固定架3的重量，从而减小轴系因加入信号齿盘1和传感器固定架3而对固有频率的影响和带来的误差。

如图1所示，在现有的待测轴转速检测装置中，传感器固定架3多采用钢板焊接件，特别是悬臂梁式的固定架。由于此种固定架刚度较弱，因而使其自身容易共振而造成测试误差。为此，在本发明的一个优选实施方式中，如图2和图3所示，所述传感器固定架3可以形成为碗形结构。该碗形结构可以包括侧壁302和由该侧壁302包围形成的空腔301。所述信号齿盘1可以容纳在所述碗形结构的空腔301中，并且所述转速传感器5可以安装在所述碗形结构的侧壁302上。通过将传感器固定架3设计成碗型结构，相比于传统的悬臂梁式固定架，其刚度被大幅提高，避免在测试的频率范围内，固定架产生共振和耦合，影响测试结果。

虽然图2和图3中示出了一种形态的碗形结构，但本发明不限于此，其他形态的碗形结构同样适用于本发明。不过本领域的技术人员应当理解的是，所有形态的碗形结构至少包括所述侧壁302和由该侧壁302包围形成的空腔301。

此外，如图2和图3所示，在所述侧壁302上可以形成有多个贯穿该侧壁302的安装孔303，以及所述转速传感器5通过所述多个安装孔303中的一个安装孔303与所述侧壁302连接。优选地，所述多个安装孔303的孔径不同。这样，在安装转速传感器5时，可以选择具有与该转速传感器5的大小相匹配的孔径的安装孔303来安装该转速传感器5。通过在传感器固定架3的侧壁302上设置多个不同孔径的安装孔303，可以满足不同大小的转速传感器的安装要求，提高检测装置的通用性。

此外，在本发明的一个优选实施方式中，所述转速传感器5可以与所述安装孔303之间螺纹连接，并且所述转速传感器5的螺纹长度大于所述安装孔303的螺纹长度。由此，不仅可以保证转速传感器5的感应端501正对信号齿盘1的齿部101位置固定、安装稳定，还可以保障转速传感器5的感应端501到齿部101的距离连续可调，从而便于确定最佳间隙，保证转速传感器5感应信号的最佳灵敏度。调整到位后，可以使用转速传感器5配套的锁紧螺母6将该转速传感器5反备在传感器固定架3的侧壁302外侧，以锁紧该转速传感器5。

如上所述，所述传感器固定架3可以通过轴承4安装在所述传动轴201上，以及所述信号齿盘1可以安装在所述传动轴201上。具体地，图4示出了根据本发明的实施方式提供的待测轴转速检测装置的剖视图，以及图5示出了根据本发明的实施方式提供的信号齿盘的示意图。如图3、图4和图5所示，所述传感器固定架3上可以形成有轴孔304，所述轴承4的外圈可以安装在该轴孔304中；以及所述信号齿盘1的一侧延伸有连接轴102，该连接轴102安装到所述轴承4的内圈中，并与所述传动轴201固定连接。

在本发明中，所述轴承4的外圈与传感器固定架3的轴孔304之间可以采用过盈配合，由此可以使得轴承4的外圈能够更牢固地安装在传感器固定架3的轴孔304中。

此外，在本发明中，所述连接轴102与所述轴承4的内圈也可以采用过盈配合，由此可以使得连接轴102能够更牢固地安装在轴承4的内圈中。通过将连接轴102安装到轴承4的内圈中，可以使得传感器固定架3和信号齿盘1通过轴承4同心固定。这样，限制了传感器固定架3和信号齿盘1的五个自由度，只开放其转动自由度，满足扭转振动测试功能，保证在测试时轴系的同步振荡，避免其它背景振动的干扰。此外，进一步保证信号齿盘1和转速传感器5相对位置稳定，避免转速传感器5的感应端501摆动过大和信号齿盘1接触磨损造成损坏。

此外，在本发明的优选实施方式中，所述连接轴102与所述传动轴201之间可以采用螺纹连接。例如，所述传动轴201为全螺杆轴。在所述连接轴102中可以形成有贯穿该连接轴102的中心螺纹孔104，所述传动轴201可以安装在所述中心螺纹孔104中，并且在伸出中心螺纹孔104的一端通过第二固紧螺母7进行紧固。这样，就实现连接轴102与传动轴201的固定连接。不过应当理解的是，虽然上面描述的是连接轴102与传动轴201之间采用螺纹连接方式进行连接，但本发明不限于此，其他连接方式同样适用于本发明，并且这些其他连接方式也是本领域的技术人员公知的，因此，本发明在此不一一举例详细说明。

此外，在本发明的优选实施方式中，可以在所述轴孔304与所述轴承4的所述外圈之间、和/或在所述连接轴102与所述轴承4的所述内圈之间设置轴承挡圈(未示出)来加以连接保护。

图6示出了根据本发明的实施方式提供的待测轴转速检测系统的示意图。如图6所示，该系统可以包括：根据本发明提供的所述待测轴转速检测装置；以及终端设备8，与所述转速传感器5通信，用于接收所述转速传感器5检测出的转速信号。由此，终端设备8可以通过该转速信号，分析待测轴的轴系受交变载荷的动态相应，从而确定出轴系的动力学特征，借以可以同时分析轴系任一截面的工作变形和工作扭矩，指导轴系及连接部件的校核和设计。

在本发明中，所述终端设备8可以为任意类型的终端设备，例如，PC机、智能手机、PDA、平板电脑等等，对此，本发明并不进行限定。

综上所述，通过将传感器固定架和信号齿盘同轴安装，可以保证在测试时二者的同步振荡，避免其它背景振动的干扰，提高检测结果的准确性。此外，由于传感器固定架不易发生共振，因而可以使得转速传感器与信号齿盘的相对位置稳定，从而避免了因转速传感器的感应端摆动过大而与信号齿盘接触磨损、造成损坏。本发明提供的待测轴转速检测装置将信号齿盘、轴承、传感器固定架、连接支撑整体设计固化成组件型式，不仅设计巧妙，而且便于安装调整，做到一次性安装到位，使用方便、可靠。此外，通过本发明提供的一体式的待测轴转速检测装置，可以对不同类型的待测轴进行测试，无需针对特定的待测轴来定制附加的传感器固定架。并且，针对不同类型的待测轴，只需更换适用的连接支撑，而信号齿盘、轴承、传感器固定架则作为通用部分无需进行更换。因此，装置的通用性强，并且节省装置成本，缩短测试周期。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种待测轴转速检测装置，该装置包括信号齿盘(1)和用于安装在所述待测轴的端面上的连接支撑(2)，所述连接支撑(2)上形成有与所述待测轴同轴设置的传动轴(201)，所述信号齿盘(1)安装在所述传动轴(201)上，其特征在于，该装置还包括传感器固定架(3)，所述传感器固定架(3)通过轴承(4)安装在所述传动轴(201)上，并且在所述传感器固定架(3)上安装有用于检测所述信号齿盘(1)的转速信号的转速传感器(5)，该转速传感器(5)的感应端(501)与所述信号齿盘(1)的齿部(101)相对。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传感器固定架(3)形成为碗形结构，所述信号齿盘(1)容纳在所述碗形结构的空腔(301)中，并且所述转速传感器(5)安装在所述碗形结构的侧壁(302)上。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，在所述侧壁(302)上形成有多个贯穿该侧壁(302)的安装孔，以及所述转速传感器(5)通过所述多个安装孔(303)中的一个安装孔(303)与所述侧壁(302)连接。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述多个安装孔(303)的孔径不同。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述转速传感器(5)与所述安装孔(303)之间螺纹连接，并且所述转速传感器(5)的螺纹长度大于所述安装孔(303)的螺纹长度。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号齿盘(1)上形成有减重孔(103)。

7.根据权利要求1-6中任一权利要求所述的装置，其特征在于，

所述传感器固定架(3)上形成有轴孔(304)，所述轴承(4)的外圈安装在该轴孔(304)中；以及

所述信号齿盘(1)的一侧延伸有连接轴(102)，该连接轴(102)安装到所述轴承(4)的内圈中，并与所述传动轴(201)固定连接。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述连接轴(102)与所述传动轴(201)之间螺纹连接。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，在所述轴孔(304)与所述轴承(4)的所述外圈之间、和/或在所述连接轴(102)与所述轴承(4)的所述内圈之间设置有轴承挡圈。

10.一种待测轴转速检测系统，其特征在于，该系统包括：

根据权利要求1-9中任一权利要求所述的装置；以及

终端设备(8)，与所述转速传感器(5)通信，用于接收所述转速传感器(5)检测出的转速信号。