CN105424343A - 一种异形钢筘筘座安装系统动刚度的测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种异形钢筘筘座安装系统动刚度的测量装置及方法，该装置包括异形钢筘、筘握持器、筘座、筘座底板、筘座脚、力锤、力传感器、电荷放大器、位移传感器、变送器、应变片组、电桥信号处理器、加速度传感器、载荷放大器、信号分析仪和显示屏。该方法只需通过力锤击打钢筘上沿其长度方向的多个位置，用位移传感器、应变片组测量筘座的响应，用加速度传感器测量安装系统的响应，从应变片组、加速度传感器和力传感器输出信号的关系可以直接得到异形钢筘筘座安装系统的动刚度和频谱。本发明操作简单，测量精准，可以对本领域人员研究异形钢筘、筘握持器和筘座的动态特性和动刚度提供很大帮助，有利于异形钢筘筘座及安装系统的设计或改进。

Description

一种异形钢筘筘座安装系统动刚度的测量装置及方法

技术领域

本发明属于喷射织机领域，具体涉及一种异形钢筘筘座安装系统动刚度的测量装置及方法。

背景技术

喷射织机高速运转，钢筘把纬纱打入织口，当钢筘频繁打纬时，打纬的动载荷作用在异形钢筘上，异形钢筘在运动中出现了波浪形扭曲，筘帽呈现出波浪形。动态扭曲与异形钢筘的装夹方式有关，筘握持器只在异形钢筘的筘底部分握持住钢筘，钢筘的筘槽和筘帽部分呈自由状态。筘帽是铝合金的，质地较软，在动载荷的作用下，异形钢筘的上部出现了动态弯扭。

喷射织机在高速运转时，异形钢筘摆动角度只有25o，却出现一系列变形，变形原因不是机械的静强度或联接刚度不够，而是异形钢筘安装系统动态刚度差，筘座高速摆动时受到一股额外的弯曲力矩，动态抗弯扭能力差，在弯曲力矩的反复作用下，动刚度下降了。因此需要测量在动态弯曲力矩作用下筘座安装部件的联接刚度和阻尼，以及在筘座弯曲方向测量筘座的响应。

动刚度等动态参数与运转频率有关，与系统载荷有关，随着织机速度的提高，打纬系统的第一阶共振频率比织机运转频率高不了多少，在接近共振的区域，阻尼变小了，故障多了，织造效率就下降。

高速运转的机械部件必须重量轻，动载荷大小正比于部件重量，异形钢筘的筘帽、筘底、筘座和筘座脚都采用轻质材料，在振动时重量轻的部件振幅变大，了解异形钢筘、握持器和筘座的动态特性和动刚度是必须的。对于质量轻的构件，动态刚度变小，零部件变得柔顺。在高速的往复运动中，相对柔顺的异形钢筘在自由端更易产生变形，异形钢筘的锁紧部分是安装系统的薄弱环节，因此必须知道系统的动刚度和动阻尼，最好的方法是通过测试来测量安装系统的动态特性。

动态特性测试是由力锤对异形钢筘的安装系统施加激振力，在激振力作用下测试系统的频率、位移、加速度等响应，激振和响应信号输入分析仪，由分析仪计算得到激振力与响应的关系。

发明内容

为了满足上述需求，本发明提供了一种异形钢筘筘座安装系统动刚度的测量装置及方法。

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：

一种异形钢筘筘座安装系统动刚度的测量装置，包括异形钢筘、筘握持器、筘座、筘座底板、筘座脚、动态特性测试装置、弯曲动态响应测试装置和频谱响应测试装置。

所述异形钢筘的筘底固定在所述筘座上，所述筘握持器通过固定螺丝设置在所述筘座内，所述筘握持器的斜面与所述异形钢筘贴合，所述筘座通过螺栓固定在所述筘座脚上，所述筘座底板设置在所述筘座与所述筘座脚之间，所述异形钢筘正面的筘帽上横向设置有10个测试点。

所述的动态特性测试装置包括用于敲击所述测试点的力锤、力传感器、位移传感器、信号分析仪和显示屏；所述力锤与所述信号分析仪中的信号发生器连接，所述力锤上安装有所述力传感器，所述力传感器经电荷放大器与所述信号分析仪连接；每个所述测试点的正下方分别设置有一个与之对应的测量点，所有所述测量点均位于所述筘座的背面，每个所述测量点上分别紧挨着一个所述位移传感器的测量头，每个所述位移传感器分别通过各自对应的变送器与所述信号分析仪连接，所述信号分析仪连接所述显示屏。

所述的弯曲动态响应测试装置包括用于敲击所述异形钢筘筘帽正面正中部的所述力锤、所述力传感器、应变片组、所述信号分析仪和所述显示屏；所述力锤与所述信号分析仪中的信号发生器连接，所述力锤上安装有所述力传感器，所述力传感器经所述电荷放大器与所述信号分析仪连接；所述应变片组粘贴在所述筘座背面的正中部，所述应变片组经电桥信号处理器与所述信号分析仪连接，所述信号分析仪连接所述显示屏。

所述的频谱响应测试装置包括用于敲击所述异形钢筘筘帽正面正中部的所述力锤、所述力传感器、加速度传感器、所述信号分析仪和所述显示屏；所述力锤与所述信号分析仪中的信号发生器连接，所述力锤上安装有所述力传感器，所述力传感器经所述电荷放大器与所述信号分析仪连接；所述加速度传感器粘贴在所述筘座背面的正中部，所述加速度传感器经载荷放大器与所述信号分析仪连接，所述信号分析仪连接所述显示屏。

进一步的，相邻两个所述测试点之间的距离为200毫米。

进一步的，所述应变片组上的四片应变片沿所述异形钢筘的筘幅方向粘贴。

一种异形钢筘筘座安装系统动刚度的测量方法，包括以下步骤：

步骤1、在所述异形钢筘筘帽的正面确定若10个所述测试点的位置；

步骤2、在所述筘座的背面确定10个与所述测试点对应的测量点；

步骤3、测定筘座安装系统动态特性，其具体步骤如下：

1）所述信号分析仪内的信号发生器施加正弦信号给所述力锤，所述力锤逐一敲击所述测试点；

2）所述力锤敲击的同时，所述力传感器和所述位移传感器分别输出信号；所述力传感器输出的信号经所述电荷放大器传到所述信号分析仪；每个所述位移传感器的响应信号经对应的所述变送器传到所述信号分析仪；

3）所述信号分析仪经数据处理和分析软件解出两组信号的关联曲线，得到筘座安装系统的10个所述测试点的动刚度和动阻尼的差异；

步骤4、测量筘座安装系统的弯曲动态响应，其具体步骤如下：

1）所述信号分析仪内的信号发生器施加正弦信号给所述力锤，所述力锤敲击所述异形钢筘筘帽正面的正中部；

2）所述力锤敲击的同时，所述力传感器和所述应变片组分别输出信号；所述力传感器输出的信号经所述电荷放大器传到所述信号分析仪；所述应变片组的响应信号经所述电桥信号处理器传到所述信号分析仪；

3）所述信号分析仪经数据处理和分析软件解出两组信号的关联曲线，得到筘座安装系统的动态弯曲刚度；

步骤5、测量筘座安装系统的频谱响应，其具体步骤如下：

1）所述信号分析仪内的信号发生器施加伪随机信号给所述力锤，所述力锤敲击所述异形钢筘筘帽正面的正中部；

2）所述力锤敲击的同时，所述力传感器和所述加速度传感器分别输出信号；所述力传感器输出的信号经所述电荷放大器传到所述信号分析仪；所述加速度传感器的响应信号经所述载荷放大器传到所述信号分析仪；

3）所述信号分析仪经数据处理和分析软件解出两组信号的关联曲线，得到筘座安装系统的频谱曲线。

本发明的有益效果是：

本发明只需通过力锤击打钢筘上沿其长度方向的多个位置，用位移传感器、应变片组测量筘座的响应，用加速度传感器测量安装系统的响应，从应变片组、加速度传感器和力传感器输出信号的关系可以直接得到异形钢筘筘座安装系统的动刚度和频谱。本发明操作简单，测量精准，可以对本领域人员研究异形钢筘、筘握持器和筘座的动态特性和动刚度提供很大帮助，有利于异形钢筘筘座及安装系统的设计或改进。

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是异形钢筘安装系统的结构示意图；

图2是筘握持器的俯视图；

图3是筘握持器的侧面剖视图；

图4是本发明的十个测试点在异形钢筘上的位置示意图；

图5是本发明的力锤和位移传感器在异形钢筘安装系统上的位置示意图；

图6是本发明的动态特性测试装置的结构示意图；

图7是本发明的应变片组在异形钢筘安装系统上的位置示意图；

图8是图7中A-A处的截面图；

图9是本发明的弯曲动态响应测试装置的结构示意图；

图10是本发明的加速度传感器在异形钢筘安装系统上的位置示意图；

图11是图10中A-A处的截面图；

图12是本发明的频谱响应测试装置的结构示意图。

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。

一种异形钢筘筘座安装系统动刚度的测量装置，包括异形钢筘1、筘握持器2、筘座3、筘座底板4、筘座脚5、动态特性测试装置、弯曲动态响应测试装置和频谱响应测试装置。

异形钢筘是织机打纬部件的受力部件，打纬部件是把纬纱打入织口中，异形钢筘就是把纬纱打入织口的部件，这部分机械零部件位于织机正中央。

参见图1所示，所述异形钢筘1的筘底固定在所述筘座3上，所述筘握持器2通过固定螺丝6设置在所述筘座3内，所述筘握持器2的斜面与所述异形钢筘1贴合，所述筘座3通过螺栓7固定在所述筘座脚5上，所述筘座底板4设置在所述筘座3与所述筘座脚5之间。

参见图2和图3所示，筘座长2米多，一根筘座用4根或5根筘握持器，筘握持器有一个15o斜面，斜面紧贴异形钢筘筘底的背面。每根筘握持器用6只固定螺丝，固定螺丝调节筘握持器与异形钢筘贴合面的高度，用斜面锁定异形钢筘。

打纬的动载荷作用在异形钢筘上，异形钢筘在运动中出现了波浪形扭曲，波浪形的波谷与波峰差达1.5毫米，波浪的长度约15-20毫米，即使织机停机后还能看到呈现波浪形的筘帽。这种扭曲与异形钢筘的装夹方式有关，筘握持器只在异形钢筘的筘底部分握持钢筘，钢筘的筘帽部分呈自由状态。而且异形钢筘很长，长度在2米以上。多根筘握持器，每根筘座用二十多只固定螺丝锁定钢筘，每只固定螺丝施加的力不尽相同。因此，要测量这种安装结构的动态性能。

动态特性测试是由力锤对异形钢筘的安装系统施加激振力，在激振力作用下测试系统的频率、位移、加速度等响应，激振和响应信号输入分析仪，由分析仪计算得到激振力与响应的关系。

所述的动态特性测试装置包括用于敲击测试点8的力锤9、力传感器10、位移传感器11、信号分析仪12和显示屏13。

根据异形钢筘动态变形的特点，参见图4所示，所述异形钢筘1正面的筘帽上横向设置有10个测试点8，相邻两个所述测试点8之间的距离为200毫米。因为纬纱对异形钢筘从正面施加作用力，织造中称打纬力，所以所述力锤9击打所述异形钢筘1筘帽的正面。

参见图5所示，所述力锤9击打力经所述异形钢筘1和所述筘握持器2传递到所述筘座3，所以每个所述测试点8的正下方分别设置有一个与之对应的测量点，所有所述测量点均位于所述筘座3的背面，每个所述测量点上分别紧挨着一个所述位移传感器11的测量头。

参见图6所示，所述力锤9与所述信号分析仪12中的信号发生器14连接，所述力锤9上安装有所述力传感器10，所述力传感器10经电荷放大器15与所述信号分析仪12连接，每个所述位移传感器11分别通过各自对应的变送器16与所述信号分析仪12连接，所述信号分析仪12连接所述显示屏13。

所述的弯曲动态响应测试装置包括用于敲击所述异形钢筘1筘帽正面正中部的所述力锤9、所述力传感器10、应变片组17、所述信号分析仪12和所述显示屏13。

钢筘和筘座以垂直线为中心轴线前后摆动12.5o，动载荷主要是水平方向。参见图8所示，所述力锤9击打所述异形钢筘1筘帽的中部。钢筘是工作部件，钢筘结构呈现为筘幅方向长、宽度方向窄的扁长体，钢筘柔顺性好，是极容易产生振动的弹性体，各种频率的振动首先发生在钢筘上，因此，所述力锤9击打点选择在钢筘中部。

参见图7所示，所述应变片组17粘贴在所述筘座3背面的正中部，所述应变片组17上的四片应变片沿所述异形钢筘1的筘幅方向粘贴，用于测量在锤击力的激励下所述筘座3中部的弯曲量。

参见图9所示，所述力锤9与所述信号分析仪12中的信号发生器14连接，所述力锤9上安装有所述力传感器10，所述力传感器10经所述电荷放大器15与所述信号分析仪12连接，所述应变片组17经电桥信号处理器18与所述信号分析仪12连接，所述信号分析仪12连接所述显示屏13。

所述的频谱响应测试装置包括用于敲击所述异形钢筘1筘帽正面正中部的所述力锤9、所述力传感器10、加速度传感器19、所述信号分析仪12和所述显示屏13。

参见图11所示，所述力锤9击打所述异形钢筘1筘帽的中部。

所述力锤9的敲击力经所述筘握持器2传递到所述筘座3，参见图10所示，所述加速度传感器19粘贴在所述筘座3背面的正中部，用于测量所述筘座3的频谱响应。

参见图12所示，所述力锤9与所述信号分析仪12中的信号发生器14连接，所述力锤9上安装有所述力传感器10，所述力传感器10经所述电荷放大器15与所述信号分析仪12连接，所述加速度传感器19经载荷放大器20与所述信号分析仪12连接，所述信号分析仪12连接所述显示屏13。

一种异形钢筘筘座安装系统动刚度的测量方法，包括以下步骤：

步骤1、在所述异形钢筘1筘帽的正面确定若10个所述测试点8的位置；

步骤2、在所述筘座3的背面确定10个与所述测试点8对应的测量点；

步骤3、测定筘座安装系统动态特性，其具体步骤如下：

1）所述信号分析仪12内的信号发生器14施加正弦信号给所述力锤9，所述力锤9逐一敲击所述测试点8；

2）所述力锤9敲击的同时，所述力传感器10和所述位移传感器11分别输出信号；所述力传感器10输出的信号经所述电荷放大器15传到所述信号分析仪12；每个所述位移传感器11的响应信号经对应的所述变送器16传到所述信号分析仪12；

3）所述信号分析仪12经数据处理和分析软件解出两组信号的关联曲线，得到筘座安装系统的10个所述测试点8的动刚度和动阻尼的差异；

步骤4、测量筘座安装系统的弯曲动态响应，其具体步骤如下：

1）所述信号分析仪12内的信号发生器14施加正弦信号给所述力锤9，所述力锤9敲击所述异形钢筘1筘帽正面的正中部；

2）所述力锤9敲击的同时，所述力传感器10和所述应变片组17分别输出信号；所述力传感器10输出的信号经所述电荷放大器15传到所述信号分析仪12；所述应变片组17的响应信号经所述电桥信号处理器18传到所述信号分析仪12；

3）所述信号分析仪12经数据处理和分析软件解出两组信号的关联曲线，得到筘座安装系统的动态弯曲刚度；

步骤5、测量筘座安装系统的频谱响应，其具体步骤如下：

1）所述信号分析仪12内的信号发生器14施加伪随机信号给所述力锤9，所述力锤9敲击所述异形钢筘1筘帽正面的正中部；

2）所述力锤9敲击的同时，所述力传感器10和所述加速度传感器19分别输出信号；所述力传感器10输出的信号经所述电荷放大器15传到所述信号分析仪12；所述加速度传感器19的响应信号经所述载荷放大器20传到所述信号分析仪12；

3）所述信号分析仪12经数据处理和分析软件解出两组信号的关联曲线，得到筘座安装系统的频谱曲线。

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 (4)

1.一种异形钢筘筘座安装系统动刚度的测量装置，其特征在于：包括异形钢筘（1）、筘握持器（2）、筘座（3）、筘座底板（4）、筘座脚（5）、动态特性测试装置、弯曲动态响应测试装置和频谱响应测试装置；

所述异形钢筘（1）的筘底固定在所述筘座（3）上，所述筘握持器（2）通过固定螺丝（6）设置在所述筘座（3）内，所述筘握持器（2）的斜面与所述异形钢筘（1）贴合，所述筘座（3）通过螺栓（7）固定在所述筘座脚（5）上，所述筘座底板（4）设置在所述筘座（3）与所述筘座脚（5）之间，所述异形钢筘（1）正面的筘帽上横向设置有10个测试点（8）；

所述的动态特性测试装置包括用于敲击所述测试点（8）的力锤（9）、力传感器（10）、位移传感器（11）、信号分析仪（12）和显示屏（13）；所述力锤（9）与所述信号分析仪（12）中的信号发生器（14）连接，所述力锤（9）上安装有所述力传感器（10），所述力传感器（10）经电荷放大器（15）与所述信号分析仪（12）连接；每个所述测试点（8）的正下方分别设置有一个与之对应的测量点，所有所述测量点均位于所述筘座（3）的背面，每个所述测量点上分别紧挨着一个所述位移传感器（11）的测量头，每个所述位移传感器（11）分别通过各自对应的变送器（16）与所述信号分析仪（12）连接，所述信号分析仪（12）连接所述显示屏（13）；

所述的弯曲动态响应测试装置包括用于敲击所述异形钢筘（1）筘帽正面正中部的所述力锤（9）、所述力传感器（10）、应变片组（17）、所述信号分析仪（12）和所述显示屏（13）；所述力锤（9）与所述信号分析仪（12）中的信号发生器（14）连接，所述力锤（9）上安装有所述力传感器（10），所述力传感器（10）经所述电荷放大器（15）与所述信号分析仪（12）连接；所述应变片组（17）粘贴在所述筘座（3）背面的正中部，所述应变片组（17）经电桥信号处理器（18）与所述信号分析仪（12）连接，所述信号分析仪（12）连接所述显示屏（13）；

所述的频谱响应测试装置包括用于敲击所述异形钢筘（1）筘帽正面正中部的所述力锤（9）、所述力传感器（10）、加速度传感器（19）、所述信号分析仪（12）和所述显示屏（13）；所述力锤（9）与所述信号分析仪（12）中的信号发生器（14）连接，所述力锤（9）上安装有所述力传感器（10），所述力传感器（10）经所述电荷放大器（15）与所述信号分析仪（12）连接；所述加速度传感器（19）粘贴在所述筘座（3）背面的正中部，所述加速度传感器（19）经载荷放大器（20）与所述信号分析仪（12）连接，所述信号分析仪（12）连接所述显示屏（13）。

2.根据权利要求1所述的异形钢筘筘座安装系统动刚度的测量装置，其特征在于：相邻两个所述测试点（8）之间的距离为200毫米。

3.根据权利要求1所述的异形钢筘筘座安装系统动刚度的测量装置，其特征在于：所述应变片组（17）上的四片应变片沿所述异形钢筘（1）的筘幅方向粘贴。

4.一种采用如权利要求1-3中任意一项所述的测量装置的异形钢筘筘座安装系统动刚度的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、在所述异形钢筘（1）筘帽的正面确定若10个所述测试点（8）的位置；

步骤2、在所述筘座（3）的背面确定10个与所述测试点（8）对应的测量点；

步骤3、测定筘座安装系统动态特性，其具体步骤如下：

所述信号分析仪（12）内的信号发生器（14）施加正弦信号给所述力锤（9），所述力锤（9）逐一敲击所述测试点（8）；

所述力锤（9）敲击的同时，所述力传感器（10）和所述位移传感器（11）分别输出信号；所述力传感器（10）输出的信号经所述电荷放大器（15）传到所述信号分析仪（12）；每个所述位移传感器（11）的响应信号经对应的所述变送器（16）传到所述信号分析仪（12）；

所述信号分析仪（12）经数据处理和分析软件解出两组信号的关联曲线，得到筘座安装系统的10个所述测试点（8）的动刚度和动阻尼的差异；

步骤4、测量筘座安装系统的弯曲动态响应，其具体步骤如下：

所述信号分析仪（12）内的信号发生器（14）施加正弦信号给所述力锤（9），所述力锤（9）敲击所述异形钢筘（1）筘帽正面的正中部；

所述力锤（9）敲击的同时，所述力传感器（10）和所述应变片组（17）分别输出信号；所述力传感器（10）输出的信号经所述电荷放大器（15）传到所述信号分析仪（12）；所述应变片组（17）的响应信号经所述电桥信号处理器（18）传到所述信号分析仪（12）；

所述信号分析仪（12）经数据处理和分析软件解出两组信号的关联曲线，得到筘座安装系统的动态弯曲刚度；

步骤5、测量筘座安装系统的频谱响应，其具体步骤如下：

1）所述信号分析仪（12）内的信号发生器（14）施加伪随机信号给所述力锤（9），所述力锤（9）敲击所述异形钢筘（1）筘帽正面的正中部；

2）所述力锤（9）敲击的同时，所述力传感器（10）和所述加速度传感器（19）分别输出信号；所述力传感器（10）输出的信号经所述电荷放大器（15）传到所述信号分析仪（12）；所述加速度传感器（19）的响应信号经所述载荷放大器（20）传到所述信号分析仪（12）；

3）所述信号分析仪（12）经数据处理和分析软件解出两组信号的关联曲线，得到筘座安装系统的频谱曲线。