CN113358282B - 一种动平衡机上复合材料尾轴低速正交融合动平衡方法 - Google Patents
一种动平衡机上复合材料尾轴低速正交融合动平衡方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113358282B CN113358282B CN202110626469.6A CN202110626469A CN113358282B CN 113358282 B CN113358282 B CN 113358282B CN 202110626469 A CN202110626469 A CN 202110626469A CN 113358282 B CN113358282 B CN 113358282B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- balance
- rotating speed
- vibration
- dynamic balancing
- force
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M1/00—Testing static or dynamic balance of machines or structures
- G01M1/14—Determining unbalance
- G01M1/16—Determining unbalance by oscillating or rotating the body to be tested
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
Abstract
本发明公开了一种动平衡机上复合材料尾轴低速正交融合动平衡方法。该方法包括:在低速下对转轴工件进行平衡,对振动信号利用正交融合技术进行融合,对合成后的信号进行力和力偶分解;仅需一次试重,试重质量须同时包含力和力偶成分;对添加的试重质量进行力和力偶分解,同时对添加试重后的振动数据进行力和力偶分解;计算试重后力和力偶响应,推算所需平衡质量大小和相位;添加所需平衡质量,达到平衡指标,平衡结束。与其他动平衡方法相比,本发明需要的试重次数少,所需平衡转速低于一阶临界转速,对各向异性复合材料轴平衡效果显著,具有很好的工程适用性。
Description
技术领域
本发明属于转轴动平衡技术领域,进一步涉及旋转机械故障诊断与信号处理领域,主要用于工作转速介于一阶与二阶临界转速之间的复合材料转轴。
背景技术
转动机械在航空工业中应用十分广泛,而且也是不少制造部门的主要产品。它们以转轴及其它回转部件作为工作的主体,一旦发生事故,将造成巨大损失。目前应用较广的动平衡技术主要有影响系数法、模态振型法、全息法等。复合材料尾轴具有各向异性的,即各方向的阻尼或刚度是不一样的,这种各向异性主要来源于材料特性等原因。同时由于制造工艺等原因,复合材料尾轴初始不平衡量很大,难以在临界转速开展动平衡测试。针对上述特点的转轴,传统动平衡方法无法对其展开有效的平衡测试。
“柔性转子低速全息动平衡方法”(专利ZL03134387.2)提供了一种基于全息谱低速动平衡方法。该方法提供了一种低速动平衡方法;“基于全矢谱的柔性转子动平衡方法”(专利ZL200910143224.7)提供了一种基于全矢谱的全矢动平衡法。但针对动平衡机上复合材料尾轴动平衡仍存在以下不足:
1)针对各向异性复合材料展开平衡测试时平衡精度不足;
2)测试过程中,需要多次启停车,或制定相应平衡方案,操作复杂;
3)合成初相点时须进行补偿,存在难度和精度的问题;
4)对于临界转速下振动幅度过大的转子,无法进行动平衡测试;
5)动平衡机上常安装振动加速度传感器进行动平衡测试,而电涡流位移传感器难以安装。
发明内容
为了对复合材料尾轴进行平衡测试,本发明采取的技术方案为:
步骤S1:在动平衡机两侧的轴承座上各布置两个正交的加速度传感器,用于测量水平和垂直振动,另外布置一个转速传感器,用于转速和相位信号的测取;
步骤S2:在一阶临界速度以下,选取一个振动幅值适中的平衡转速;
步骤S3:对工件进行模态振型分析,选取两个最佳平衡面;
步骤S4:在平衡转速下,采集转子传感器振动数据;
步骤S5:在两个所选平衡面同时添加试重,两个试重块相位差为90°,采集平衡转速下,试重时振动数据;
步骤S6:根据复合材料尾轴低速正交融合动平衡法,计算所需配重的大小和相位;
步骤601:利用正交融合技术对相互垂直的两个方向上的传感器数据进行正交融合,具体为:
上式中,RL为正交融合后的响应幅值,θ为正交融合后的响应相位。上式各参数如下式所示:
步骤602:对正交融合后的振动数据进行力和力偶分解,对添加的试重不平衡力进行同样的力和力偶分解,具体为:
其中:Af、Bf分别代表两个平衡面振动量的力分量,Ac、Bc分别代表两个平衡面振动量的力偶分量,Ao、Bo分别代表两个平衡面振动量矢量。
步骤603:根据力和力偶分析平衡法,计算所需平衡配重。
步骤S7:加上平衡配重后,校核平衡转速、临界转速和工作转速的平衡结果,如果满足平衡要求,则平衡结束;否则,重复上述步骤S2-S7。
本发明提供了一种动平衡机上复合材料尾轴正交融合动平衡方法,其主要创新点在于:
1)利用正交融合技术,融合了两个方向上的振动信息,充分考虑了各向异性转子振动特点,提高了平衡精度;
2)采用力和力偶平衡方法,仅需一次试重便可计算出所需平衡质量,避免了多次启停车,简化了动平衡过程;
3)其在低速即可对临界转速进行平衡,避免了传统动平衡法需要在临界转速停留的风险
附图说明
图1复合材料尾轴低速正交融合动平衡系统图;
图2振动矢量力和力偶分解示意图,图中符号说明如下:
Ao、Bo——正交融合后振动矢量;
Ac、Bc——振动矢量分解得到的力偶分量;
Af、Bf——振动矢量分解得到的力分量;
图3轴心运转轨迹图,图中符号说明如下:
RL——正交融合后主振矢幅值
θ——正交融合后主振矢相位
图4复合材料尾轴低速正交融合动平衡测试流程图,本发明的一个实例;
图5实例中,正交融合动平衡后转子中部挠度曲线图:
具体实施方式
为了使本发明的实施过程更加详尽、易懂,下面将结合本发明实例,对本发明的技术方案进行完整、详细的描述,显然,本文所描述的实施例仅为本发明的某一实施例,而并非本发明全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域内的其余技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
依照本发明的技术方案,本发明的动平衡机上复合材料尾轴低速正交融合动平衡方法,不同于其他的动平衡方法,针对复合材料转轴平衡有显著平衡效果,下列实例为某型号直升机复合材料尾轴动平衡测试,转子临界转速为2428rpm,工作转速为4680rpm,要求临界速度下挠度小于2mm,工作转速下不平衡量小于200gmm:
步骤S1:安装传感器,连接线材设备,测试通道数据是否正常,安装试验转子等;
步骤S2:结合实际选取平衡转速2000rpm;
步骤S3:启动动平衡机,测量平衡前转子中部的挠度曲线图,测得平衡前挠度曲线如图5;
步骤S4:启动动平衡机,将转速开到2000rpm,采集原始振动数据,见表1,停机;
步骤S5:选取两个平衡面的位置为轴中部(距离中间挡环10cm处的对称位置)。同时添加试重,左平衡面5.23g 0°,右平衡面5.23g 90°;
步骤S6:启动动平衡机至转速2000rpm,采集添加试重后的振动数据,见表1,停机;
步骤S7:正交融合方法计算平衡重量,取下原有试重块,添加所需配重平衡块后,启动动平衡机至转速2000rpm,采集平衡后振动数据,见表1,停机;
步骤S8:启动动平衡机,测量第一次平衡后,转子中部的挠度曲线图,测得挠度曲线如图5;
步骤S9:临界转速下,挠度未达到预定指标,需要进行二次平衡,结合实际选取二次平衡转速为2300rpm;
步骤S10:启动动平衡机,将转速开到2300rpm,采集原始振动数据,见表1,停机;
步骤S11:选取两个平衡面的位置为轴中部(距离中间挡环25cm处的对称位置)。同时添加试重,左平衡面5.23g 0°,右平衡面5.23g 90°;
步骤S12:启动动平衡机至转速2300rpm,采集添加试重后的振动数据,见表1,停机;
步骤S13:正交融合方法计算平衡重量,取下原有试重块,添加所需配重平衡块后,启动动平衡机至转速2300rpm,采集平衡后振动数据,见表1,停机;
步骤S14:启动动平衡机,测量第二次平衡后,转子中部的挠度曲线图,测得的挠度曲线如图5,临界速度下挠度符合指标;
步骤S15启动动平衡机至工作转速4680rpm,检验工作转速下是否符合指标要求。
表格1;
Claims (1)
1.动平衡机上复合材料尾轴低速正交融合动平衡法,其特征在于:
步骤S1:动平衡机两侧的轴承座上各安装两个正交方向的加速度传感器,用于测量水平和垂直振动,一个转速传感器,用于转速和相位信号的测取;
步骤S2:在一阶临界速度以下,选取一个振动幅值适中的平衡转速;
步骤S3:对工件进行模态振型分析,选取两个最佳平衡面;
步骤S4:在平衡转速下,采集转子传感器振动数据;
步骤S5:在两个所选平衡面同时添加试重,两个试重块相位差为90°,采集平衡转速下,试重时振动数据;
步骤S6:根据复合材料尾轴低速正交融合动平衡法,计算所需配重的大小和相位,具体方法如下:
步骤601:利用正交融合技术对相互垂直的两个方向上的传感器数据进行正交融合,具体为:
上式中,RL为正交融合后的响应幅值,θ为正交融合后的响应相位,上式各参数如下式所示:
其中:Ax、分别代表水平方向上测量得到的振动响应幅值与相位,Ay、分别代表垂直方向上测量得到的振动响应幅值与相位;
步骤602:对正交融合后的振动数据进行力和力偶分解,对添加的试重不平衡力进行同样的力和力偶分解,具体为:
其中:Af、Bf分别代表两个平衡面振动量的力分量,Ac、Bc分别代表两个平衡面振动量的力偶分量,Ao、Bo分别代表两个平衡面振动量矢量;
步骤603:根据力和力偶分析平衡法,计算所需平衡配重;
步骤S7:加上平衡配重后,校核平衡转速、临界转速和工作转速的平衡结果,如果满足平衡要求,则平衡结束;否则,重复上述步骤S4-S6。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110626469.6A CN113358282B (zh) | 2021-06-04 | 2021-06-04 | 一种动平衡机上复合材料尾轴低速正交融合动平衡方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110626469.6A CN113358282B (zh) | 2021-06-04 | 2021-06-04 | 一种动平衡机上复合材料尾轴低速正交融合动平衡方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113358282A CN113358282A (zh) | 2021-09-07 |
CN113358282B true CN113358282B (zh) | 2023-04-21 |
Family
ID=77532327
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110626469.6A Active CN113358282B (zh) | 2021-06-04 | 2021-06-04 | 一种动平衡机上复合材料尾轴低速正交融合动平衡方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113358282B (zh) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101929908A (zh) * | 2008-12-08 | 2010-12-29 | 广东省电力工业局试验研究所 | 基于全息谱技术的不平衡方位估计方法 |
CN101929917A (zh) * | 2010-03-24 | 2010-12-29 | 陈先利 | 一种旋转机械的故障诊断方法 |
CN106053034A (zh) * | 2016-05-11 | 2016-10-26 | 西安交通大学 | 一种基于调频信息重构的旋转机械全息诊断方法 |
CN108051189A (zh) * | 2017-11-20 | 2018-05-18 | 郑州工程技术学院 | 一种旋转机械故障特征提取方法及装置 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5214585A (en) * | 1989-06-30 | 1993-05-25 | General Electric Company | Balancing method and product |
CN1204385C (zh) * | 2003-07-10 | 2005-06-01 | 西安交通大学 | 柔性转子低速全息动平衡方法 |
CN100561158C (zh) * | 2007-06-04 | 2009-11-18 | 西安交通大学 | 基于进动矢量的全息现场动平衡方法 |
CN106323548A (zh) * | 2016-08-08 | 2017-01-11 | 浙江大学 | 基于双振动传感器的转子不平衡振动响应识别方法 |
CN106768643B (zh) * | 2016-11-29 | 2019-06-04 | 国家电网公司 | 一种旋转机械动平衡快速配重调整装置及方法 |
CN109374209B (zh) * | 2018-12-19 | 2024-02-09 | 华电电力科学研究院有限公司 | 一种转子低速动平衡台及临界转速预测方法 |
CN110206851A (zh) * | 2019-05-03 | 2019-09-06 | 武汉理工大学 | 一种碳纤维复合材料传动轴管的动平衡工艺方法及组合式动平衡卡箍 |
-
2021
- 2021-06-04 CN CN202110626469.6A patent/CN113358282B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101929908A (zh) * | 2008-12-08 | 2010-12-29 | 广东省电力工业局试验研究所 | 基于全息谱技术的不平衡方位估计方法 |
CN101929917A (zh) * | 2010-03-24 | 2010-12-29 | 陈先利 | 一种旋转机械的故障诊断方法 |
CN106053034A (zh) * | 2016-05-11 | 2016-10-26 | 西安交通大学 | 一种基于调频信息重构的旋转机械全息诊断方法 |
CN108051189A (zh) * | 2017-11-20 | 2018-05-18 | 郑州工程技术学院 | 一种旋转机械故障特征提取方法及装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113358282A (zh) | 2021-09-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102853979B (zh) | 电主轴半主动振动控制试验台架、系统及电主轴控制方法 | |
US8225657B2 (en) | Method and apparatus for quantitatively detecting unbalanced state and method for detecting clamping state of a workpiece | |
CN111475903A (zh) | 基于多偏置误差同步补偿的大型高速回转装备多级零部件动力学特性逐级测调和分配方法 | |
CN107505841A (zh) | 一种基于干扰估计器的机械臂姿态鲁棒控制方法 | |
CN106289776B (zh) | 一种柔性磁悬浮轴承转子刚度阻尼辨识方法 | |
CN113358282B (zh) | 一种动平衡机上复合材料尾轴低速正交融合动平衡方法 | |
CN103292958A (zh) | 一种基于模型的转子无试重失衡参数辨识方法 | |
Puerto-Santana et al. | Mechanical rotor unbalance monitoring based on system identification and signal processing approaches | |
CN104165729B (zh) | 一种高速转子的动平衡方法 | |
CN105478245A (zh) | 基于主轴振动检测的双自由度精密离心机副轴动不平衡量辨识方法 | |
US20090025476A1 (en) | Method of balancing a vehicle wheel | |
CN110646139B (zh) | 根据弯曲度确定轴弹性的转子的不平衡度的方法 | |
DE3044440A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur ermittlung der unwuchterzwungenden wellenschwingungen von horizontal gelagerten rotationskoerpern | |
CN100504892C (zh) | 曲轴动平衡设计方法 | |
CN109063356B (zh) | 一种高速电主轴转子-轴承-外壳系统动态设计方法 | |
WO2023216451A1 (zh) | 一种超重力离心机动平衡长期监测方法 | |
CN113804354B (zh) | 一种柔性转子全息同步动平衡方法及系统 | |
CN114577397B (zh) | 一种高速永磁电机转子动平衡方法及系统 | |
CN109847952B (zh) | 一种基于驱动电流的双轴精密离心机回转台动平衡方法 | |
CN106787533A (zh) | 一种超高速异步电动机的转子动平衡调试方法 | |
Meagher et al. | Response of a warped flexible rotor with a fluid bearing | |
CN104483067A (zh) | 一种风扇动不平衡量的测试方法 | |
JPS6140331B2 (zh) | ||
Zhang et al. | A detecting system for wheel balancer based on the effect coefficient method | |
Edwards et al. | The identification of rotor unbalance from measured foundation response data |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |