CN107246946A - 一种旋转轴系的动态脉冲扭矩激励发生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种旋转轴系的动态脉冲扭矩激励发生装置，包括：定子电磁铁、感应圆盘、力传感器、控制电路、基座；定子电磁铁成对布置于感应圆盘两侧，感应圆盘上开有键槽；感应圆盘与轴系的转轴连接；所述的定子电磁铁，包括：线圈绕组、定子铁芯、定子支架、限位滚珠；定子支架通过螺栓与基座相连；力传感器安装于定子支架上；定子支架有凹槽，限位滚珠安装于凹槽内。本发明可为一般轴系提供扭矩激励，可以对工作状态下一般轴系施加脉冲扭矩。
Description
技术领域
本发明属于动力机械系统和设备轴系的减振降噪技术领域，尤其是涉及到一种旋转轴系的动态脉冲扭矩激励发生装置。
背景技术
旋转轴系广泛应用于柴油机、蒸汽轮机、燃气轮机等设备中。研究轴系的振动特性，不仅可以为设备稳定运行作保障，也可以为设备性能的优化提供指导意见。研究轴系扭转振动的固有特性是轴系设计过程中必须考虑的一环。然而实际设计过程中，因轴系中的弹性联轴器、花键等部件在工作状态下的特性不容易准确预测，所以轴系扭转振动计算精度往往不高。通过实验数据修正计算模型是一种常用的提高计算精度的方法，然而实验数据中包含的模态特征往往受制于激励的形式。如何在工作状态下对旋转轴系施加扭转振动的激励是扭转振动实验研究的难点。
现有技术中的扭转振动的激励通常是由电机完成的，如邓兆祥等的发明专利“一种车辆传动系统扭振击振装置及实验台”(专利公开号为：CN101865778A)，在被测系统中加入一个激励电机通过皮带轮传动来完成扭转振动激励的施加，这种激励模式在实验室内有很强的可操作性，然而很难引入到实际工程应用中。焦邵华等的发明专利“同时激发多台汽轮发电机组轴系扭振的同步扭振激励法”(专利公开号为：CN 101308182A),利用负载电机产生扭振激励，仅适用于带有负载电机的发电机系统轴系中。目前没有资料给出适用于一般轴系并且满足工程应用的扭转振动激励发生装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够对工作状态下一般轴系施加脉冲扭矩激励的装置，适用于轴系扭转振动固有特性的研究。
本发明的目的是这样实现的：
一种旋转轴系的动态脉冲扭矩激励发生装置，包括：定子电磁铁、感应圆盘、力传感器、控制电路、基座；
所述的定子电磁铁，包括：线圈绕组、定子铁芯、定子支架；定子支架与基座相连；定子铁芯为扇形柱体，在定子铁芯与感应圆盘垂直的两个侧面中心均安装有力传感器，力传感器直接与定子铁芯接触并固定于定子支架上；线圈绕组绕在定子铁芯上；
基座中间有与感应圆盘配合的圆弧型凹槽；
定子电磁铁成对布置于感应圆盘两侧，定子电磁铁与控制电路连接；感应圆盘与轴系的转轴连接。
本发明还可以包括：
1.所述的定子铁芯靠近感应圆盘一侧对应的定子支架内侧有凹槽，定子铁芯的两个曲面对应的定子支架内侧有凹槽，凹槽和定子铁芯之间安装有限位滚珠；
2.所述的定子支架在靠近感应圆盘一侧有凸起段；
3.所述的定子铁芯采用硅钢制成；
4.所述的感应圆盘由低碳钢制成；
5.所述的力传感器为压电式力传感器；
本发明具有如下有益效果：
1、本发明克服了现有激励方式无法对一般轴系提供扭矩激励的缺陷，可以对工作状态下一般轴系施加脉冲扭矩。
2、电磁涡流过程迅速，响应时间短，可以做到在工作转速下任意相位施加脉冲扭矩。
附图说明
图1为一种旋转轴系的动态脉冲扭矩激励发生装置的结构示意图。
图2为一种旋转轴系的动态脉冲扭矩激励发生装置的剖面图。
图3为限位滚珠安装示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行更加细致的阐述：
结合图1～3，本发明一种可控动态脉冲扭矩激励发生装置，包括：定子电磁铁、感应圆盘5、力传感器9、控制电路11、基座8；
定子电磁铁成对布置于感应圆盘5两侧，感应圆盘5上开有键槽；所述的感应圆盘5由低碳钢或其他磁导率较高的材料制成，通过键连接随轴系的转轴6一起转动。
所述的定子电磁铁，包括：定子铁芯1、线圈绕组2、定子支架3；
定子支架3通过螺栓7与基座8相连；定子支架3通过一段凸起来防止定子电磁铁与感应圆盘5发生碰撞，限位滚珠4被用来限制定子电磁铁的轴向和径向移动。
定子铁芯1采用消磁较快的软铁或硅钢制成，可保证产生的磁场通电立即产生，断电立即消失。定子铁芯1为扇形柱体，在定子铁芯1与感应圆盘5垂直的两个侧面中心均安装有力传感器9，力传感器9直接与定子铁芯1接触并固定于定子支架3上。
线圈绕组2由刷有绝缘漆的铜线绕制而成。当线圈内有电流通过时定子电磁铁产生磁场，磁场强度受电流大小控制。线圈绕组2绕在定子铁芯1上。
定子铁芯1靠近感应圆盘5一侧对应的定子支架3内侧有凹槽10，定子铁芯的两个曲面对应的定子支架内侧有凹槽10；限位滚珠4安装于凹槽10和定子铁芯之间。定子电磁铁在径向与轴向的限位由限位滚珠4来完成，可极大减小定子电磁铁所受摩擦力。定子支架3和限位滚珠4可限制电磁铁位移，还起到减小摩擦力的作用，保证力传感器9测试结果的准确性。
基座8中间有与感应圆盘5配合的圆弧型凹槽。
所述的控制电路11，控制电磁铁电流的大小与波形，通过力传感器9反馈得到的力信号，调节出实验需要的脉冲扭矩。
轴系的转轴6转动过程中通过感应圆盘5的磁通量发生变化，在感应圆盘5内产生涡流电场。感应圆盘5因涡流电场在磁场中受力，力的大小与电磁铁所受反力相等，方向为阻碍感应圆盘运动方向。定子电磁铁所受反力由力传感器9测得，力传感器优选为压电式。
Claims (9)
1.一种旋转轴系的动态脉冲扭矩激励发生装置，包括：定子电磁铁、感应圆盘、力传感器、控制电路、基座；其特征在于，
定子电磁铁包括：线圈绕组、定子铁芯、定子支架；定子支架与基座相连；定子铁芯为扇形柱体，在定子铁芯与感应圆盘垂直的两个侧面中心均安装有力传感器，力传感器直接与定子铁芯接触并固定于定子支架上；线圈绕组绕在定子铁芯上；
基座中间有与感应圆盘配合的圆弧型凹槽；
定子电磁铁成对布置于感应圆盘两侧，定子电磁铁与控制电路连接；感应圆盘与轴系的转轴连接。
2.如权利要求1所述的一种旋转轴系的动态脉冲扭矩激励发生装置，其特征在于，定子铁芯靠近感应圆盘一侧对应的定子支架内侧有凹槽，定子铁芯的两个曲面对应的定子支架内侧有凹槽；凹槽和定子铁芯之间安装有限位滚珠。
3.如权利要求1或2所述的一种旋转轴系的动态脉冲扭矩激励发生装置，其特征在于，所述的定子支架在靠近感应圆盘一侧有凸起段。
4.如权利要求1或2所述的一种旋转轴系的动态脉冲扭矩激励发生装置，其特征在于，所述的定子铁芯采用硅钢制成。
5.如权利要求3所述的一种旋转轴系的动态脉冲扭矩激励发生装置，其特征在于，所述的定子铁芯采用硅钢制成。
6.如权利要求1或2所述的一种旋转轴系的动态脉冲扭矩激励发生装置，其特征在于，所述的感应圆盘由低碳钢制成。
7.如权利要求3所述的一种旋转轴系的动态脉冲扭矩激励发生装置，其特征在于，所述的感应圆盘由低碳钢制成。
8.如权利要求4所述的一种旋转轴系的动态脉冲扭矩激励发生装置，其特征在于，所述的感应圆盘由低碳钢制成。
9.如权利要求5所述的一种旋转轴系的动态脉冲扭矩激励发生装置，其特征在于，所述的感应圆盘由低碳钢制成。
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