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扭轉(zhuǎn)振動(dòng)–測(cè)量振動(dòng)的新方法

時(shí)間:2020-12-04 10:30來(lái)源:未知作者:Hong Kong

什么是扭轉(zhuǎn)振動(dòng)？

扭轉(zhuǎn)振動(dòng)定義為物體旋轉(zhuǎn)速度的微小變化序列。與常規(guī)振動(dòng)類(lèi)似，扭轉(zhuǎn)振動(dòng)也由這些變化的幅度和頻率來(lái)定義。

當(dāng)旋轉(zhuǎn)元件在其操作過(guò)程中承受不相等的載荷時(shí)，就會(huì)發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。常見(jiàn)的例子是往復(fù)式壓縮機(jī)和內(nèi)燃機(jī)。由于在循環(huán)的某一時(shí)刻，一根連桿的扭矩在壓縮空氣時(shí)較大，而在空氣進(jìn)入腔室時(shí)減小。

因此，曲軸反映出轉(zhuǎn)速變化，這可能會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部應(yīng)力，在異常情況下，內(nèi)部應(yīng)力可能導(dǎo)致曲軸（或軸，取決于機(jī)器）破裂。

使用無(wú)線加速度計(jì)測(cè)量扭轉(zhuǎn)振動(dòng)

以下案例研究將探討是外***的Erbessd–Phantom品牌的無(wú)線加速度計(jì)來(lái)測(cè)量扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的可能性。另外，他們將提供傳感器的技術(shù)數(shù)據(jù)以及那些希望在此問(wèn)題上前進(jìn)的人員感興趣的數(shù)據(jù)。

如何測(cè)量扭振？

用于測(cè)量扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的***常見(jiàn)方法之一是使用光學(xué)傳感器和鋼琴型磁帶來(lái)計(jì)算速度變化。因此記錄磁帶的每個(gè)步驟之間的時(shí)間差。測(cè)量的有效性和可靠性受到某些限制，其中之一是每轉(zhuǎn)可用樣本的數(shù)量，因?yàn)椴徽_的采樣率會(huì)產(chǎn)生混疊效應(yīng)或信號(hào)飽和。

新選擇

無(wú)線振動(dòng)傳感器在工業(yè)中的使用可以提供測(cè)量扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的新方法。現(xiàn)在，我們可以直接以相同的采樣率和當(dāng)前振動(dòng)分析的解析能力在軸上測(cè)量扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。我們甚至可以在常規(guī)操作條件下永久監(jiān)視旋轉(zhuǎn)元件的狀態(tài)，以可視化其扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的演變。

案例分析

我們?cè)陬~定扭矩為3.2 HP的兩缸空氣壓縮機(jī)的曲軸端安裝了一個(gè)***量程三軸振動(dòng)傳感器（PHANTOM EPH-V11），用于扭轉(zhuǎn)振動(dòng)研究。這項(xiàng)研究旨在證明傳感器在連接到旋轉(zhuǎn)軸時(shí)能夠發(fā)送可讀信號(hào)，并且還可以驗(yàn)證二次諧波的存在，二次諧波是由扭矩變化引起的振動(dòng)和與振動(dòng)的和的乘積。曲軸的慣性（這種類(lèi)型的機(jī)械中扭轉(zhuǎn)扭振的已知組件）。

主軸的標(biāo)稱轉(zhuǎn)速為900 RPM，由使用4：1比率皮帶輪的3600 RPM單相電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。

幻影EPH-V22無(wú)線加速度計(jì)功能

頻率范圍：0 – 10 kHz

幅度范圍：32 g峰峰值

分辨率線：6400

軸數(shù)：3

傳輸類(lèi)型：藍(lán)牙

電池壽命：3年

圖1 –加速度計(jì)的偏心距
PHANTOM在這項(xiàng)研究中的優(yōu)點(diǎn)之一是其傳感器之一的偏心放置，從而可以測(cè)量軸的切向振動(dòng)（圖1）。
考慮到系統(tǒng)質(zhì)量的變化會(huì)改變壓縮機(jī)的振動(dòng)，因此在將傳感器安裝到壓縮機(jī)軸之前和之后進(jìn)行了測(cè)量。結(jié)果：基本值增加了4％（圖2和3），這對(duì)于本研究可以忽略不計(jì)。

圖2 –沒(méi)有幻影的FFT

圖3 –帶有幻影的FFT

記錄數(shù)據(jù)

我很***興與您分享傳感器放置的簡(jiǎn)便性，我***要做的就是將傳感器軸向擰到軸上。

另一方面，數(shù)據(jù)記錄沒(méi)有任何數(shù)據(jù)丟失，也沒(méi)有損壞的信號(hào)。此外，我們分析了加速度計(jì)的X軸，該X軸恰好是與該軸相切的半徑為9.6毫米（0.380英寸）的X軸。

我堅(jiān)信我得到的是壓縮機(jī)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，我也確信該工具將??被該領(lǐng)域的分析師***度評(píng)價(jià)。頻譜顯示出二次諧波，類(lèi)似于理論上描述的諧波，甚至更多。

圖4 –扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的波形和FFT

扭轉(zhuǎn)振動(dòng)狀態(tài)監(jiān)控

他們將把Phantom EPH-V11傳感器永久安裝在壓縮機(jī)上，以監(jiān)視其隨時(shí)間變化的趨勢(shì)和頻譜。此外，由于機(jī)器操作是間歇性的，因此將PHANTOM振動(dòng)傳感器連接到Phantom EPH-S40霍爾效應(yīng)RPM測(cè)量傳感器。這樣，振動(dòng)傳感器僅在壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)才發(fā)送有意義的數(shù)據(jù)。