專利名稱：滑動(dòng)軸承測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)標(biāo)定裝置及動(dòng)態(tài)標(biāo)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于軸承試驗(yàn)裝置與方法，具體涉及一種滑動(dòng)軸承動(dòng)特性測(cè)量中測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)標(biāo)定裝置及動(dòng)態(tài)標(biāo)定方法。
背景技術(shù)：
旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)和穩(wěn)定性主要是由滑動(dòng)軸承動(dòng)特性參數(shù)決定，其設(shè)計(jì)不當(dāng)可能引發(fā)系統(tǒng)的多種故障甚至完全失效，準(zhǔn)確確定滑動(dòng)軸承的動(dòng)特性參數(shù)是精確預(yù)測(cè)軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)性能的基礎(chǔ)?；瑒?dòng)軸承測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)特性參數(shù)的測(cè)定，通常是采用試驗(yàn)的方法實(shí)現(xiàn)。合理的測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性參數(shù)是保證測(cè)量結(jié)果精確可靠的前提。在滑動(dòng)軸承試驗(yàn)中由于測(cè)試系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)會(huì)直接影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，故一般需要對(duì)滑動(dòng)軸承測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)標(biāo)定。傳統(tǒng)的滑動(dòng)軸承測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)標(biāo)定一般是采用如下方法實(shí)現(xiàn)，即給定一附加質(zhì)量塊，在一端通過力傳感器及激振器給予一定的激振，在另一端通過位移傳感器獲取響應(yīng)信號(hào)，通過數(shù)據(jù)處理算法得到特定工況下測(cè)試系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)，以此作為后續(xù)數(shù)據(jù)處理的前提。這種方法的不利之處主要在于標(biāo)定工況與試驗(yàn)工況的一致性很難保證，且操作困難，難于保證滑動(dòng)軸承測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性與精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種高效可靠、簡(jiǎn)便易行的滑動(dòng)軸承測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)標(biāo)定裝置及動(dòng)態(tài)標(biāo)定方法，利用試驗(yàn)軸承代替附加質(zhì)量塊進(jìn)行測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)標(biāo)定，在相關(guān)算法的基礎(chǔ)上獲得特定工況下測(cè)試系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)，為后續(xù)測(cè)試系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理提供支持，以提高滑動(dòng)軸承測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性與精度。為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的一種滑動(dòng)軸承測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)標(biāo)定裝置，其特征在于，包括浮動(dòng)設(shè)置的試驗(yàn)軸承，與該試驗(yàn)軸承配合的軸及與試驗(yàn)軸承相連接的兩個(gè)力傳感器，沿軸承水平、垂直方向分別布置的四個(gè)測(cè)量試驗(yàn)軸承相對(duì)、絕對(duì)位移的位移傳感器；所述軸前后兩端分別由一個(gè)滾動(dòng)軸承支撐，所述四個(gè)位移傳感器、兩個(gè)力傳感器都通過信號(hào)線連接至數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)；所述兩個(gè)力傳感器一端連接至試驗(yàn)軸承，另一端連接至激振器座，該激振器座通過功率放大器連接激振器。上述方案中，所述試驗(yàn)軸承浮動(dòng)設(shè)置是指試驗(yàn)軸承下方設(shè)置有對(duì)試驗(yàn)軸承動(dòng)態(tài)加載的波紋管，以及沿試驗(yàn)軸承圓周方向均布設(shè)置的四條鐵鏈，通過鐵鏈的張緊力及波紋管的施壓綜合作用而將試驗(yàn)軸承懸浮于軸上。一種用前述滑動(dòng)軸承測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)標(biāo)定裝置實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)軸承測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)標(biāo) 定的方法，其特征在于，包括下述步驟(I)在滑動(dòng)軸承試驗(yàn)臺(tái)上，將試驗(yàn)軸承居中懸空；(2)激振器通過功率放大器將不同頻率的激振信號(hào)傳遞至試驗(yàn)軸承，實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)軸承的激振；(3)以該試驗(yàn)軸承作為標(biāo)定的質(zhì)量塊對(duì)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)標(biāo)定數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)采集測(cè)試系統(tǒng)中試驗(yàn)軸承所受到的力信號(hào)、試驗(yàn)軸承的位移信號(hào)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；(4)在相關(guān)算法的基礎(chǔ)上獲得特定工況下測(cè)試系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)，為后續(xù)測(cè)試系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理提供支持。上述方法中，所述將試驗(yàn)軸承的居中懸空的具體做法如下即在鐵鏈的張緊力作用下，由空氣壓力機(jī)給波紋管加壓使試驗(yàn)軸承緩慢浮起，參考沿試驗(yàn)軸承水平、垂直方向配置的四個(gè)位移傳感器的實(shí)時(shí)信號(hào)，通過調(diào)整波紋管壓力調(diào)整試驗(yàn)軸承位置，使試驗(yàn)軸承與 軸物理分離并與軸保持同心。所述相關(guān)算法為測(cè)試系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)為
X /H-H * I - F /
2 H3 ' A其中 為試驗(yàn)軸承質(zhì)量塊系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)，H2為位移傳感器系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)，H3為力傳感器系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)，X代表位移信號(hào)，F(xiàn)代表力信號(hào)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)與突出性效果通過調(diào)節(jié)使試驗(yàn)軸承保持與軸的物理分離，以該軸承作為標(biāo)定的質(zhì)量塊對(duì)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)標(biāo)定，在相關(guān)算法的基礎(chǔ)上可以獲得特定工況下測(cè)試系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)，為后續(xù)測(cè)試系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理提供支持。該裝置高效可靠，簡(jiǎn)便可行，成本低廉，易于推廣，可以保持標(biāo)定工況與實(shí)驗(yàn)工況的高度一致性，有利于提高滑動(dòng)軸承測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性與精度。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖I為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)原理圖。圖中1_激振器；2_功率放大器；3_激振器座；4、5_激振桿；6_力傳感器；7-數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)；8_水平方向測(cè)量試驗(yàn)軸承絕對(duì)位移用的位移傳感器；9_水平方向測(cè)量試驗(yàn)軸承相對(duì)位移用的位移傳感器；10-波紋管；11-試驗(yàn)軸承；12_軸；13-垂直方向測(cè)量試驗(yàn)軸承相對(duì)位移用的位移傳感器；14_垂直方向測(cè)量試驗(yàn)軸承絕對(duì)位移用的位移傳感器。圖2為本發(fā)明測(cè)試系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)H的結(jié)構(gòu)圖。圖3為本發(fā)明動(dòng)態(tài)標(biāo)定系統(tǒng)結(jié)果圖。其中圖3a為北邊激振器幅頻曲線；圖3b為北邊激振器相頻曲線，3c為南邊激振器幅頻曲線；圖3d為南邊激振器相頻曲線。圖中相對(duì)y力北-北邊激振器作用下垂直方向相對(duì)位移；絕對(duì)y力北_北邊激振器作用下垂直方向絕對(duì)位移；相對(duì)X力北-北邊激振器作用下水平方向相對(duì)位移；絕對(duì)X力北-北邊激振器作用下水平方向絕對(duì)位移；相對(duì)y力南-南邊激振器作用下垂直方向相對(duì)位移；絕對(duì)y力南-南邊激振器作用下垂直方向絕對(duì)位移；相對(duì)X力南-南邊激振器作用下水平方向相對(duì)位移；絕對(duì)X力南-南邊激振器作用下水平方向絕對(duì)位移。
具體實(shí)施方式
參照?qǐng)D1，一種滑動(dòng)軸承測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)標(biāo)定裝置，包括在波紋管10上安置的試驗(yàn)軸承11，與試驗(yàn)軸承11配合的軸12及與試驗(yàn)軸承11相連接的兩個(gè)力傳感器6，沿軸承水平、垂直方向分別布置的四個(gè)測(cè)量試驗(yàn)軸承相對(duì)、絕對(duì)位移的位移傳感器8、9、13、14;波紋管10用于實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)軸承11的動(dòng)態(tài)加載；所述四個(gè)位移傳感器8、9、13、14通過信號(hào)線連接至數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)7，將采集的信號(hào)傳遞給數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)7 ;力傳感器6 —端通過激振桿5連接至試驗(yàn)軸承，另一端通過激振桿4連接至激振器座3，并通過信號(hào)線連接至數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)7 ;激振器座 3連接有激振器I及與之配套的功率放大器2，通過激振器I及與之配套的功率放大器2將激振信號(hào)傳遞至試驗(yàn)軸承11，實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)軸承11的激振；數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)7采集測(cè)試系統(tǒng)中的力、位移信號(hào)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。試驗(yàn)軸承11兩端連接有四條沿圓周方向均布的鐵鏈，通過鐵鏈的張緊力及波紋管10的施壓綜合作用而懸浮于軸12上；試驗(yàn)軸承11的居中懸空通過如下方法實(shí)現(xiàn)，即在鐵鏈的張緊力作用下，由空氣壓力機(jī)給波紋管10加壓使試驗(yàn)軸承11緩慢浮起，參考沿試驗(yàn)軸承11水平、垂直方向配置的四個(gè)高精度位移傳感器8、9、13、14的實(shí)時(shí)信號(hào)，通過精確調(diào)整波紋管10壓力以調(diào)整試驗(yàn)軸承11位置，使試驗(yàn)軸承11與軸12分離并與軸12保持同心。軸12前后兩端分別由一個(gè)高精度滾動(dòng)軸承支撐。位移傳感器8、14分別由磁性表座固定于試驗(yàn)臺(tái)上，貼近試驗(yàn)軸承11表面沿垂直、水平方向布置；位移傳感器9、13分別由磁性表座固定于軸承套上，貼近試驗(yàn)軸承11表面沿垂直、水平方向布置。本發(fā)明所述的滑動(dòng)軸承測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)標(biāo)定方法，包括(I)在圖I所示的裝置上，通過適當(dāng)加壓將試驗(yàn)軸承11托起并保持與軸12的物理分離，在鐵鏈的張緊力作用下，由空氣壓力機(jī)給波紋管10加壓使試驗(yàn)軸承緩慢浮起；(2)根據(jù)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)7參考沿試驗(yàn)軸承水平、垂直方向配置的四個(gè)高精度位移傳感器的實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)，精確調(diào)整波紋管10壓力以調(diào)整試驗(yàn)軸承位置，使試驗(yàn)軸承與軸分離并與軸保持同心；(3)激振器I通過與之配套的功率放大器2將不同頻率的激振信號(hào)傳遞至試驗(yàn)軸承11，實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)軸承11的激振；(4)以該試驗(yàn)軸承11作為標(biāo)定的質(zhì)量塊對(duì)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)標(biāo)定，數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)7采集測(cè)試系統(tǒng)中該試驗(yàn)軸承11的位移信號(hào)、所受到的力信號(hào)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)標(biāo)定數(shù)據(jù)處理結(jié)果數(shù)值，并將其繪制成圖表，以方便對(duì)比分析；(5)數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)7在相關(guān)算法的基礎(chǔ)上獲得特定工況下測(cè)試系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)，為后續(xù)測(cè)試系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理提供支持。參照?qǐng)D2，本發(fā)明將系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)分為試驗(yàn)軸承11質(zhì)量塊系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)H1，位移傳感器8、9、13、14系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)H2及力傳感器6系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)H3。試驗(yàn)軸承11質(zhì)量塊被視為無剛度阻尼系統(tǒng)，故其動(dòng)力學(xué)方程為F = m* X對(duì)上述方程進(jìn)行傅立葉變換得F (j Co) = - j co 2m*X (j co )則頻率響應(yīng)函數(shù)為
X(jro) IH1 = —7~r- = . 2~
F(jro) -j(D m
由圖2可得 則測(cè)試系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)為 故測(cè)試系統(tǒng)幅頻特性為相頻特性為圖中F_試驗(yàn)軸承11所受到的力；m_試驗(yàn)軸承11質(zhì)量；IH | -系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)的幅值系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)的相角；9x(ro)-測(cè)試系統(tǒng)位移信號(hào)相角；9F( )-測(cè)試系統(tǒng)力信號(hào)相角；角頻率；j-虛單位。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例如下(I)將采樣頻率設(shè)為1024Hz，采樣時(shí)間長(zhǎng)度設(shè)為3秒。(2)對(duì)原始力信號(hào)及位移信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行精細(xì)傅里葉變換，得到各頻率點(diǎn)處各信號(hào)精確的幅值的相位值。(3)依據(jù)上述動(dòng)態(tài)標(biāo)定原理與方法，激振頻率分別取為ll、17、33Hz，對(duì)(2)中得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到的動(dòng)態(tài)標(biāo)定數(shù)據(jù)處理結(jié)果繪制圖表如圖3所示。從圖3可以看出，本實(shí)施例所得到的幅頻/相頻曲線與理論的幅頻/相頻曲線幾乎相近，可以使標(biāo)定工況與實(shí)驗(yàn)工況保持高度的一致性。本發(fā)明方法有利于提高滑動(dòng)軸承測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性與精度。該裝置高效可靠，簡(jiǎn)便可行，成本低廉，易于推廣，可以保持標(biāo)定工況與實(shí)驗(yàn)工況的高度一致性，有利于提高滑動(dòng)軸承測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性與精度。
權(quán)利要求
1.一種滑動(dòng)軸承測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)標(biāo)定裝置，其特征在于，包括浮動(dòng)設(shè)置的試驗(yàn)軸承，與該試驗(yàn)軸承配合的軸及與試驗(yàn)軸承相連接的兩個(gè)力傳感器，沿軸承水平、垂直方向分別布置的四個(gè)測(cè)量試驗(yàn)軸承相對(duì)、絕對(duì)位移的位移傳感器；所述軸前后兩端分別由一個(gè)滾動(dòng)軸承支撐，所述四個(gè)位移傳感器、兩個(gè)力傳感器都通過信號(hào)線連接至數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)；所述兩個(gè)力傳感器一端連接至試驗(yàn)軸承，另一端連接至激振器座，該激振器座通過功率放大器連接激振器。
2.如權(quán)利要求I所述的滑動(dòng)軸承測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)標(biāo)定裝置，其特征在于，所述試驗(yàn)軸承浮動(dòng)設(shè)置是指試驗(yàn)軸承下方設(shè)置有對(duì)試驗(yàn)軸承動(dòng)態(tài)加載的波紋管，以及沿試驗(yàn)軸承圓周方向均布設(shè)置的四條鐵鏈，通過鐵鏈的張緊力及波紋管的施壓綜合作用而將試驗(yàn)軸承懸浮于軸上。
3.一種滑動(dòng)軸承測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)標(biāo)定的方法，是用權(quán)利要求I所述的滑動(dòng)軸承測(cè)試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)標(biāo)定裝置實(shí)現(xiàn)的，其特征在于，包括下述步驟 (1)在滑動(dòng)軸承試驗(yàn)臺(tái)上，將試驗(yàn)軸承居中懸空； (2)激振器通過功率放大器將不同頻率的激振信號(hào)傳遞至試驗(yàn)軸承，實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)軸承的激振； (3)以該試驗(yàn)軸承作為標(biāo)定的質(zhì)量塊對(duì)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)標(biāo)定數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)采集測(cè)試系統(tǒng)中試驗(yàn)軸承所受到的力信號(hào)、試驗(yàn)軸承的位移信號(hào)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理； (4)在相關(guān)算法的基礎(chǔ)上獲得特定工況下測(cè)試系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)，為后續(xù)測(cè)試系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理提供支持。
4.如權(quán)利要求3所述的滑動(dòng)軸承測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)標(biāo)定的方法，其特征在于，所述將試驗(yàn)軸承的居中懸空的具體做法如下即在鐵鏈的張緊力作用下，由空氣壓力機(jī)給波紋管加壓使試驗(yàn)軸承緩慢浮起，參考沿試驗(yàn)軸承水平、垂直方向配置的四個(gè)位移傳感器的實(shí)時(shí)信號(hào)，通過調(diào)整波紋管壓力調(diào)整試驗(yàn)軸承位置，使試驗(yàn)軸承與軸物理分離并與軸保持同心。
5.如權(quán)利要求3所述的滑動(dòng)軸承測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)標(biāo)定的方法，其特征在于，所述的相關(guān)算法為 測(cè)試系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)為 其中 為試驗(yàn)軸承質(zhì)量塊系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)，H2為位移傳感器系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)，H3為力傳感器系統(tǒng)頻率響應(yīng)函數(shù)，X代表位移信號(hào)，F(xiàn)代表力信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種滑動(dòng)軸承測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)標(biāo)定裝置及動(dòng)態(tài)標(biāo)定方法，其主要特點(diǎn)是在滑動(dòng)軸承試驗(yàn)臺(tái)上，通過調(diào)節(jié)使試驗(yàn)軸承保持與軸的物理分離，以該軸承作為標(biāo)定的質(zhì)量塊對(duì)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)標(biāo)定，在相關(guān)算法的基礎(chǔ)上獲得測(cè)試系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)，為后續(xù)測(cè)試數(shù)據(jù)處理提供支持。該方法可以使標(biāo)定工況與實(shí)驗(yàn)工況保持高度的一致性，有利于提高滑動(dòng)軸承測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性與精度。
文檔編號(hào)G01M13/04GK102636349SQ20121012229
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月24日
發(fā)明者李軍寧, 王雷, 陳渭 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)