CN105424280A - 摇轴摆动系统不平衡测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摇轴摆动系统不平衡测量装置，包括测量机底座，所述测量机底座上设置有两个轴承座及轴承盖，所述的轴承座上分别连接有摇杆轴，所述的摇杆轴通过摇杆轴法兰连接于摇轴的一端，所述摇轴上连接有筘座脚，筘座脚上连接有钢筘，所述一侧的摇杆轴依次通过摇杆、牵手、曲柄和离合器与电机相连，所述曲柄连接有一编码器。本发明对于不同筘幅、不同结构型式、不同直径的摇轴，不同载荷大小、不同速度等各种条件，可定量地测定摇轴摆动系统的不平衡，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

摇轴摆动系统不平衡测量装置

技术领域

本发明涉及一种摇轴摆动系统不平衡测量装置。

背景技术

摇轴摆动系统由摇轴摆动部件、滚动轴承、曲柄摇杆机构等另部件组成。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，摇轴摆动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25°，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动平衡及其平衡的结构型式密切相关。喷气织机的转速越来越高，载荷越来越重和宽幅织机使用越来越多，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。摇轴摆动系统不平衡量究竟是多少，对摇轴摆动系统的设计改进是最基本参数，因此有必要测量摇轴不平衡量。

在高速运动时连杆打纬机构动不平衡，动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，摇轴系统的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，但平衡块增加了摇轴的质量。因此理想的摇轴结构要求既平衡，又不增加质量。

高速转子带来动不平衡，一般平衡方法指转子的平衡。现在对象是摆动的摇轴，摇轴摆动部件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单侧，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。因此，需要一种高速摆动轴的平衡方法。

摇轴摆动系统结构复杂，单纯计算不可能得到系统的特性值，最好的方法是测量系统的动态特性。

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，提供一种摇轴摆动系统不平衡测量装置，对于不同筘幅、不同结构型式、不同直径的摇轴，不同载荷大小、不同速度等各种条件，可定量地测定摇轴摆动系统的不平衡，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。

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：

一种摇轴摆动系统不平衡测量装置，包括测量机底座，所述测量机底座上设置有两个轴承座及轴承盖，所述的轴承座上分别连接有摇杆轴，所述的摇杆轴通过摇杆轴法兰连接于摇轴的一端，所述摇轴上连接有筘座脚，筘座脚上连接有钢筘，所述一侧的摇杆轴依次通过摇杆、牵手、曲柄和离合器与电机相连，所述曲柄连接有一编码器；

所述的两个轴承座侧面分别连接有加速度传感器，所述测量机底座侧面连接有另一个加速度传感器，所述轴承盖位于轴心上方分别设置有一压力传感器和两个涡流传感器，所述的两个涡流传感器位于轴心斜上方两侧互成90度，所述压力传感器位于轴心正上方；

所述的涡流传感器分别连接有一前置器，所述压力传感器连接有变送器，所述的加速度传感器分别连接有一载荷放大器，所述的前置器、变送器、载荷放大器和编码器连接到一信号分析仪。

进一步的，所述平衡摇轴的一阶振型需要三个校正面，第一校正面选在所述摇轴正中间，第二校正面、第三校正面选在所述摇杆轴法兰上。

进一步的，所述摇轴正中间连接有带半圆槽的平衡荷重块，所述的摇杆轴法兰一侧分别连接有矩形荷重块。

优选的，在摇轴平衡作业时，电机转速取900-1000转/分。

进一步的，还包括时序信号产生装置，测量记录的时间由编码器产生时序，电机回转，通过齿轮副带动编码器回转，回转角度经编码器转换成角度，编码角度经转换成数字信号，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曲线的Y坐标，显示屏显示随电机轴回转角度变化的轴心轨迹或加速度曲线。

一种摇轴摆动系统的平衡方法，在摇轴上选取一阶振型需要的三个校正面，第一校正面选在所述摇轴正中间，第二校正面、第三校正面选在所述摇杆轴法兰上。

本发明的有益效果是:

1、本发明对于不同筘幅、不同结构型式、不同直径的摇轴，不同载荷大小、不同速度等各种条件，可定量地测定摇轴摆动系统的不平衡，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。

2、摇轴的平衡采用挠性摆轴的平衡方法，从频率比和主要故障可以推出，对摇轴产生影响的是一阶振型。平衡一阶振型需要三个校正面。第一校正面选用带半圆槽的平衡荷重块，安装在摇轴中间部位。第二、三校正面选用矩形荷重块，安装在在摇杆轴法兰上。

3、二只压电式加速度传感器设置在左右两轴承座上，测量垂直于钢筘的水平方向轴承座上的振动。

4、两个涡流传感器探头互成90度，用于测量轴承外环轴心偏移的轨迹，轴心轨迹用在评价摆动机械的机械状态。滚珠轴承的轴心轨迹可以评价如不平衡、摇轴弯曲的幅度，同时轴心轨迹表明轴承的偏移位置或轴的径向位置，指示摇轴的弯曲和轴承的磨损。若摇轴轴心线不对中，轴心线与中心线不在一条直线上，存在摇轴弯曲的方位角，最大方位角出现在曲柄哪个角度，方位角变化曲线说明摇轴运行是否稳定。

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为摇轴摆动系统不平衡测量装置整体结构示意图；

图2为摇轴机构示意图；

图3为平衡荷重块主视图；

图4为一种平衡荷重块左视图；；

图5为另一种平衡荷重块左视图；

图6为矩形荷重块结构示意图；

图7为图7右视图；

图8为加速度传感器连接关系示意图；

图9为轴承盖结构示意图；

图10为信号分析仪连接关系示意图。

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。

摇轴是织机打纬机构的主要部件，摇轴是一个长度为2000-4000毫米的部件，摇轴绕轴线作往复摆动,摆动角度约25°，在摇轴带动筘座摆向织口时,钢筘将纬纱打入织口，一分钟打纬达上千次，在打纬过程中，摇轴不断地弯曲和扭转。打纬的工作部件是钢筘，作用在钢筘上的力通过筘座、筘座脚传递到摇轴。喷气织机在高速运转时，摇轴摆动系统尽管摆动角度约25°，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。

高速织机转速达1000转/分，摇轴绕轴线摆动，若摇轴质量分布均匀，则摇轴运转平稳。但与摇轴连成一体的钢筘是打纬机构的工作部件，对于跟随摇轴一起摆动的系统的质量分布完全不平衡，摇轴摆动部件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单侧。喷气织机转速越来越高，载荷越来越重和宽幅织机使用得越来越多，不平衡的质量产生动不平衡力，且摇轴-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，动不平衡变得严重，定量测量摇轴摆动系统不平衡是一项基础工作。

参照图1、图2所示，一种摇轴摆动系统不平衡测量装置，包括测量机底座1，所述测量机底座1上设置有两个轴承座2及轴承盖3，所述的轴承座2上分别连接有摇杆轴4，所述的摇杆轴4通过摇杆轴法兰5连接于摇轴6的两端，所述摇轴6上连接有筘座脚7，筘座脚7上连接有钢筘8，所述一侧的摇杆轴4依次通过摇杆9、牵手10、曲柄11和离合器13与电机14相连，所述曲柄11通过齿轮副12连接有一编码器15。电机14先带动一四连杆机构的曲柄11，曲柄11的转动经四杆机构转换成摇杆6的摆动，摇杆9的摆动经摇杆轴4带着摇轴6的摆动。

摇轴6是一种应用最多的呈管状结构的摇轴6，摇轴6直径120毫米，长度大于2800毫米。摇轴6两边支承在滚珠轴承上，摇轴6和两滚珠轴承承受打纬动作的冲击力和力矩。

管子结构式摇轴联结着打纬部件，把纬纱打入织口的是钢筘8，打纬部件包括钢筘8和安装钢筘的筘座脚7、筘座等另件，筘座脚7焊接在摇轴6上，由筘座脚7、筘座与钢筘8组成的质量偏离摇轴摆动轴线，筘座脚7、筘座与钢筘8的组合结构形成了摇轴的不平衡结构。

摇轴摆动系统不平衡测量装置和平衡方法：

摇轴摆动系统的不平衡包括两个部分，摇轴摆动惯性力和曲柄摇杆机构的惯性力。摇轴不平衡结构的主要部分是筘座脚7、筘座与钢筘8组成的质量，这部分质量远大于曲柄摇杆机构的质量和惯性力。

摇轴摆动系统的第一阶振动频率约52-56HZ，摇轴的摆动频率约15-17HZ，频率比约0.3。若摇轴动挠曲量很小，可视为刚性转子，但摇轴在运行中的主要故障是摇轴中部弯曲、甚至中部断裂和连接电机一侧的滚珠轴承多有损坏等，这表明摇轴的动挠曲量已不可忽视。因此摇轴的平衡采用挠性摆轴的平衡方法，从频率比和主要故障可以推出，对摇轴产生影响的是一阶振型。平衡一阶振型需要三个校正面。

参照图3至图7所示，所述平衡摇轴6的一阶振型需要三个校正面，第一校正面选在所述摇轴6正中间，第二校正面、第三校正面选在所述摇杆轴法兰5上。第一校正面选用带半圆槽的平衡荷重块24，安装在摇轴6中间部位。第二校正面、第三校正面选用矩形荷重块25，安装在摇杆轴法兰5一侧。

在摇轴平衡作业时，因为不平衡是随转速升高而增加的，有必要选取平衡作业的转速。电机转速取900-1000转/分，实际转速高于1000转/分，就选1000转/分；实际转速低于900转/分，就选900转/分。因此在摇轴平衡作业时，电机转速取900-1000转/分。

评定摇轴的不平衡状态：

摇轴6的振动烈度。振动烈度与一台机器的振动烈度与机器的尺寸、刚度、支承条件、运转速度等有关，在测量机上测量的振动值要与织机机架上测量的振动值比较。测量振动用的是压电式加速度传感器16。

参照图8、图9所示，所述的两个轴承座2侧面连接有加速度传感器16，所述测量机底座1侧面连接有加速度传感器16，所述的两个轴承盖3位于轴心上方分别设置有一压力传感器18和两个涡流传感器19，所述的两个涡流传感器19位于轴心斜上方两侧互成90度，所述压力传感器18位于轴心正上方。

测量摇轴轴心轨迹

涡流传感器19动态地测量转轴或摆轴的轴心偏移，传感器探头与被测滚珠轴承外环不接触，探头能感知探头与外环间的间隙的变化，高分辨率测出轴承外环与探头之间的相对位移变化。涡流传感器广泛用于摆轴的振动监测。两个涡流传感器19探头互成90o，用于测量轴承外环轴心偏移的轨迹，轴心轨迹用在评价摆动机械的机械状态。滚珠轴承的轴心轨迹可以评价如不平衡、摇轴6弯曲的幅度，同时轴心轨迹表明轴承的偏移位置或轴的径向位置，指示摇轴6的弯曲和轴承的磨损。若摇轴轴心线不对中，轴心线与中心线不在一条直线上，存在摇轴弯曲的方位角，最大方位角出现在曲柄哪个角度，方位角变化曲线说明摇轴运行是否稳定。

探头安装在轴承盖上，以便探察轴承外环的变形。滚动元件在轴承旋转时，滚动元件与轴承有缺陷的地方相碰撞时，外环会产生微小变形。摇轴轴承受着打纬机构的全部作用力、力矩，力传感器安置在轴承盖的正上方

参照图10所示，所述的涡流传感器19分别连接有一前置器20，所述压力传感器18连接有变送器21，所述的加速度传感器16分别连接有一载荷放大器22，所述的前置器20、变送器21、载荷放大器22和编码器15连接到一信号分析仪23。

还包括时序信号产生装置，测量记录的时间由编码器产生时序，电机回转，通过齿轮副带动编码器回转，回转角度经编码器转换成角度，编码角度经转换成数字信号，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曲线的Y坐标，显示屏显示随电机轴回转角度变化的轴心轨迹或加速度曲线。

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 (5)

1.一种摇轴摆动系统不平衡测量装置，其特征在于：包括测量机底座（1），所述测量机底座（1）上设置有两个轴承座（2）及轴承盖（3），所述的轴承座（2）上分别连接有摇杆轴（4），所述的摇杆轴（4）通过摇杆轴法兰（5）连接于摇轴（6）的一端，所述摇轴（6）上连接有筘座脚（7），筘座脚（7）上连接有钢筘（8），所述一侧的摇杆轴（4）依次通过摇杆（9）、牵手（10）、曲柄（11）和离合器（13）与电机（14）相连，所述曲柄（11）连接有一编码器（15）；

所述的两个轴承座（2）侧面分别连接有一加速度传感器（16），所述测量机底座（1）侧面连接有另一个加速度传感器（16），所述的两个轴承盖（3）位于轴心上方分别设置有一压力传感器（18）和两个涡流传感器（19），所述的两个涡流传感器（19）位于轴心斜上方两侧互成90度，所述压力传感器（18）位于轴心正上方；

所述的涡流传感器（19）分别连接有一前置器（20），所述压力传感器（18）连接有变送器（21），所述的加速度传感器（16）分别连接有一载荷放大器（22），所述的前置器（20）、变送器（21）、载荷放大器（22）和编码器（15）连接到一信号分析仪（23）。

2.根据权利要求1所述的摇轴摆动系统不平衡测量装置，其特征在于：所述平衡摇轴（6）的一阶振型需要三个校正面，第一校正面选在所述摇轴（6）正中间，第二校正面、第三校正面选在所述摇杆轴法兰（5）上。

3.根据权利要求2所述的摇轴摆动系统不平衡测量装置，其特征在于：所述摇轴（6）正中间连接有带半圆槽的平衡荷重块（24），所述的摇杆轴法兰（5）一侧分别连接有矩形荷重块（25）。

4.根据权利要求1所述的摇轴摆动系统不平衡测量装置，其特征在于：在摇轴平衡作业时，电机转速取900-1000转/分。

5.根据权利要求1所述的摇轴摆动系统不平衡测量装置，其特征在于：还包括时序信号产生装置，测量记录的时间由编码器产生时序，电机回转，通过齿轮副带动编码器回转，回转角度经编码器转换成角度，编码角度经转换成数字信号，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曲线的Y坐标，显示屏显示随电机轴回转角度变化的轴心轨迹或加速度曲线。