專利名稱:等直徑轉(zhuǎn)軸的光電反射式動態(tài)扭矩測試方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)軸的動態(tài)扭矩測試方法,具體為一種等直徑轉(zhuǎn)軸的光電反射式動態(tài)扭矩測試方法。
背景技術(shù):
目前傳動設(shè)備測量等直徑轉(zhuǎn)軸的動態(tài)扭矩測試方法主要有以下幾種(I)、電阻應(yīng)變式扭矩測試方法,它是將應(yīng)變片粘貼于被測轉(zhuǎn)軸上,并將應(yīng)變片連接到測量轉(zhuǎn)換電路從而構(gòu)成應(yīng)變式扭矩測試系統(tǒng),該測試方法的缺點是接觸式測試,需要無線傳輸數(shù)據(jù),此方法存在溫度穩(wěn)定性差、靈敏度離散程度大、在較大應(yīng)變作用下非線性誤差較大、可靠性差以及測量精度低等問題,且應(yīng)變片測試系統(tǒng)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時容易從被測轉(zhuǎn)軸上甩出,給實際使用帶來一定困難。(2)、磁彈形測試系統(tǒng),它是將與專用磁電式檢測器連接的環(huán)型空間陣列套于被測轉(zhuǎn)軸上,利用扭應(yīng)力產(chǎn)生磁效應(yīng)的原理進(jìn)行測量,主要用來測量一些粗短軸的扭矩,測量類型受限,測量結(jié)果因受電磁場干擾而誤差較大,且測試裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格昂貴。 、激光式扭矩傳感器,它是利用激光多普勒效應(yīng)在單截面測量被測轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的基礎(chǔ)上,采用雙截面測量轉(zhuǎn)速差并積分得到轉(zhuǎn)軸在扭矩作用下的扭轉(zhuǎn)角,實現(xiàn)扭矩非接觸測量;但裝置制作成本和使用成本都很高,進(jìn)行測量時設(shè)備調(diào)試?yán)щy,定向性較差且受環(huán)境溫度影響較大,數(shù)學(xué)計算模型相當(dāng)復(fù)雜、計算繁瑣,難以推廣使用。上述幾種扭矩測試方法都存在各自的不足,且測量類型受到限制,尤其是對于高速連軋機(jī)等大型設(shè)備的傳動軸,運(yùn)用上述方法難以實現(xiàn)動態(tài)扭矩的精確測量。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有等直徑轉(zhuǎn)軸的動態(tài)扭矩測試方法計算模型復(fù)雜、測量裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、測試范圍受限且成本高的問題,提供了一種等直徑轉(zhuǎn)軸的光電反射式動態(tài)扭矩測試方法。本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的等直徑轉(zhuǎn)軸的光電反射式動態(tài)扭矩測試方法,包括如下步驟(I)、在直徑為d的被測轉(zhuǎn)軸的一側(cè)安裝與被測轉(zhuǎn)軸之間留有間隙且光源發(fā)出的光線位于被測轉(zhuǎn)軸的振動節(jié)點截面(振動節(jié)點截面指轉(zhuǎn)軸上不產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)形變處的截面,為本領(lǐng)域人員公知的技術(shù))上的第一反射式光電傳感器(所述反射式光電傳感器包括自帶的一個光源和一個光接收裝置;工作時光源發(fā)出的光經(jīng)過待測物體的反射被光敏元件接收,被檢測的轉(zhuǎn)軸表面必須有黑白相間的部位用于吸收和反射紅外光,再經(jīng)過相關(guān)電路的處理得到所需要的信息;反射式光電傳感器與被測轉(zhuǎn)軸之間的距離根據(jù)反射式光電傳感器的有效測量距離確定)、以及與被測轉(zhuǎn)軸之間的間隙與第一反射式光電傳感器和被測轉(zhuǎn)軸之間的間隙相等且光源發(fā)出的光線位于距被測轉(zhuǎn)軸的振動節(jié)點截面L處的檢測截面(檢測截面為任意截面,通常選擇被測轉(zhuǎn)軸的相對扭轉(zhuǎn)角位移最大處截面,以提高精確度,為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的技術(shù))上的第二反射式光電傳感器;第一反射式光電傳感器和第二反射式光電傳感器均與動態(tài)信號智能測試分析系統(tǒng)的信號輸入端相連;在被測轉(zhuǎn)軸上制作與軸線平行的檢測刻度線;(2)、當(dāng)被測轉(zhuǎn)軸帶負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)時,在靜態(tài)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的作用下會產(chǎn)生靜態(tài)扭矩;當(dāng)被測轉(zhuǎn)軸受到來自于動力源或負(fù)載的動態(tài)激勵,會產(chǎn)生η階正弦變化的扭轉(zhuǎn)振動從而產(chǎn)生動態(tài)扭矩;在靜、動態(tài)扭矩的作用下,被測轉(zhuǎn)軸的振動節(jié)點截面和檢測截面之間會產(chǎn)生動態(tài)相對轉(zhuǎn)角Θ,從而使動態(tài)信號智能測試分析系統(tǒng)檢測到第一反射式光電傳感器和第二反射式光電傳感器從同一條檢測刻度線上反射得到的光電脈沖信號之間產(chǎn)生時差τ,對不同時刻連續(xù)檢測得到動態(tài)時差序列信號τ (t),根據(jù)線性彈性力學(xué)理論(線性彈性力學(xué)理論為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的技術(shù))τ (t)是由靜態(tài)分量^和正弦變化的第l_i階動態(tài)分量τ (t)
(i=l,2,3,…,η)組成,即
權(quán)利要求
1.等直徑轉(zhuǎn)軸的光電反射式動態(tài)扭矩測試方法,其特征在于包括如下步驟 (1)、在直徑為d的被測轉(zhuǎn)軸(5)的一側(cè)安裝與被測轉(zhuǎn)軸(5)之間留有間隙且光源發(fā)出的光線位于被測轉(zhuǎn)軸(5)的振動節(jié)點截面上的第一反射式光電傳感器(3)、以及與被測轉(zhuǎn)軸(5)之間的間隙與第一反射式光電傳感器(3)和被測轉(zhuǎn)軸(5)之間的間隙相等且光源發(fā)出的光線位于距被測轉(zhuǎn)軸(5)的振動節(jié)點截面L處的檢測截面上的第二反射式光電傳感器(I);第一反射式光電傳感器(3)和第二反射式光電傳感器(I)均與動態(tài)信號智能測試分析系統(tǒng)(2)的信號輸入端相連;在被測轉(zhuǎn)軸(5)上制作與軸線平行的檢測刻度線(4); (2)、當(dāng)被測轉(zhuǎn)軸(5)帶負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)時,在靜態(tài)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的作用下會產(chǎn)生靜態(tài)扭矩;當(dāng)被測轉(zhuǎn)軸(5)受到來自于動力源或負(fù)載的動態(tài)激勵,會產(chǎn)生η階正弦變化的扭轉(zhuǎn)振動從而產(chǎn)生動態(tài)扭矩;在靜、動態(tài)扭矩的作用下,被測轉(zhuǎn)軸(5)的振動節(jié)點截面和檢測截面之間會產(chǎn)生動態(tài)相對轉(zhuǎn)角Θ,從而使動態(tài)信號智能測試分析系統(tǒng)(2)檢測到第一反射式光電傳感器(3)和第二反射式光電傳感器(I)從同一條檢測刻度線(4)上反射得到的光電脈沖信號之間產(chǎn)生的時差τ,對不同時刻連續(xù)檢測得到動態(tài)時差序列信號τ (t),根據(jù)線性彈性力學(xué)理論τ (t)是由靜態(tài)分量τ。和正弦變化的第階動態(tài)分量!^(t) (i=l,2,3, ···,]!)組成,即
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的等直徑轉(zhuǎn)軸的光電反射式動態(tài)扭矩測試方法,其特征在于所述第一反射式光電傳感器(3)和第二反射式光電傳感器(I)米用E3Z-R61型反射式光電傳感器。
全文摘要
本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)軸的動態(tài)扭矩測試領(lǐng)域,具體為一種等直徑轉(zhuǎn)軸的光電反射式動態(tài)扭矩非接觸測試方法,解決了現(xiàn)有等直徑轉(zhuǎn)軸的動態(tài)扭矩測試方法計算模型復(fù)雜、測量裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜且成本高的問題。等直徑轉(zhuǎn)軸的光電反射式動態(tài)扭矩測試方法包括如下步驟被測轉(zhuǎn)軸在動態(tài)扭矩的作用下運(yùn)轉(zhuǎn)時動態(tài)信號智能測試分析系統(tǒng)會檢測到第一反射式光電傳感器和第二反射式光電傳感器從同一條檢測刻度線上反射得到的兩個光電脈沖信號的時差為τ,連續(xù)檢測后將不同時刻得到的時差值構(gòu)成時間序列τ(t);將代入公式和從而計算出動態(tài)扭矩M(t)。本發(fā)明所述的測試方法精度較高,廣泛適用于傳動設(shè)備上等直徑轉(zhuǎn)軸的動態(tài)扭矩測試。
文檔編號G01L3/00GK102901596SQ20121038860
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月15日
發(fā)明者馬維金, 李鳳蘭, 王俊元, 杜文華, 高瓊, 黃彬城 申請人:中北大學(xué)