[發明專利]一種旋轉機械不對中動態檢測裝置及調整方法

有效

• 申請號: 201610064931.7
• 申請日: 2016-01-30
• 公開（公告）號: CN105571531B
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: 陳菲;何佳龍;葉益豐;楊兆軍;謝群亞;陳小娟
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01B11/27
• 分類號: G01B11/27
• 代理公司: 長春市四環專利事務所(普通合伙) 22103
• 代理人: 鞠傳龍

1.一種旋轉機械不對中動態檢測的調整方法，其特征在于：其具體步驟如下：

(1)、檢查旋轉機械不對中動態檢測裝置部分是否完全安裝好，電氣設備連線是否正確無誤；其中，旋轉機械不對中動態檢測裝置，包括有控制柜、測試臺、步進電機和底板，其中測試臺的頂面設有導軌，底板的下部通過滑槽嵌設在導軌上，底板能夠在導軌上進行滑動，底板的下部通過螺母螺接有絲杠，絲杠的一端與步進電機的輸出軸連接，步進電機通過輸出軸驅使絲杠轉動從而帶動底板沿測試臺頂面上的導軌滑動，底板的頂端嵌設有第一激光位移傳感器，底板的一端與底板垂直設有豎直板，豎直板上嵌設有第二激光位移傳感器，步進電機由控制柜控制工作，第一激光位移傳感器和第二激光位移傳感器采集的信息能夠傳輸到控制柜內，控制柜對收集到的信息能夠進行存儲、分析和顯示處理；

(2)、將第一激光位移傳感器和第二激光位移傳感器調整到距離待測旋轉軸表面最短位置處；判斷是進行動態檢測還是靜態檢測，動態檢測進行步驟(3)，靜態檢測進行步驟(11)；

(3)、底板位置歸“零”，開啟控制柜，啟動主動軸的驅動電機，帶動主動軸和從動軸以一個恒定轉速運轉，此時，通過控制柜控制步進電機的運轉帶動滾珠絲杠來帶動底板的移動，將底板移動到測試臺左側極限位置處，規定該位置為“零點”；

(4)、采集四個位置處的信號，控制柜控制步進電機將底板分別移動到主動軸和從動軸的四個位置處，底板移動到每一個位置時，步進電機停止，當底板達到穩定之后，記錄下第三激光位移傳感器、第一激光位移傳感器和第二激光位移傳感器的信號，假設平行于主動軸軸線方向為X方向，高度方向為Z方向，垂直于X和Z的方向為Y方向，在這四個位置處第三激光位移傳感器采集的信號分別為x₁、x₂、x₃、x₄，第一激光位移傳感器和第二激光位移傳感器在第一個位置處采集信號分別是s₁₁、s₁₂，采集的時間為t₁秒，在處采集完信號之后，再啟動步進電機，驅動底板達到第二個位置處，步進電機停止，當底板達到穩定之后，開始采集第二位置處的信號s₂₁、s₂₂，同理，將第三和第四位置處的信號采集完即可，這里需要保證在上一位置處采集完到下一位置處開始采集的時間內旋轉軸旋轉了整數圈，就認為第一激光位移傳感器和第二激光位移傳感器在主動軸和從動軸的四個位置處采集的信號是“同時進行”的，為了不影響測量精度，要求采集時間t₁應該大于主動軸旋轉三圈的時間，對底板上的第一激光位移傳感器在這四個位置采集的信號轉換成位移信號后進行濾波后分別為s'₁₁、s'₂₁、s'₃₁、s'₄₁，對豎直板上的第二激光位移傳感器在這四個位置采集的信號轉換成位移信號后進行濾波后分別為s'₁₂、s'₂₂、s'₃₂、s'₄₂；

(5)、作出主動軸和從動軸四個位置處的軸心軌跡，將第一激光位移傳感器和第二激光位移傳感器在這四個位置上的信號在復平面進行組合，形成復信號A₁＝s₁₁+js₁₂，這就是主動軸在第一位置處時的軸心軌跡，同理可以得到其他三個位置處的軸心軌跡；

(6)、判斷聯軸器不對中的嚴重程度，根據步驟(5)作出的軸心軌跡的形狀，來判斷此時的聯軸器對中情況，對中情況較好的情況下軸心軌跡為長短軸相差不大的橢圓；不對中時軸心軌跡為香蕉形；嚴重不對中時軸心軌跡為外八字或者內八字形；

(7)、判斷聯軸器不對中的類型，當出現不對中和嚴重不對中時，需要判斷屬于哪種聯軸器不對中類型，判斷標準根據聯軸器兩側同一方向上產生的相位差，將信號s₂₁、s₃₁與s₁₁、s₄₁進行快速傅里葉變換得到相位譜來得到相位差，相位差為0°時則屬于聯軸器平行不對中；相位差為180°時則屬于聯軸器傾角不對中；相位差為0°～180°時則屬于聯軸器平行傾角不對中；

(8)、計算平面XZ內的調整量，判斷出屬于哪種類型的不對中后就需要計算相應方向上的調整量，用于指導調整不對中，在調整不對中時，以主動軸的位置為標準，調整從動軸，在平面XZ內，以第三激光位移傳感器在主動軸和從動軸上的四個位置處采集的信號x₁、x₂、x₃、x₄為X方向坐標，以底板上的第一激光位移傳感器在第一和第二兩個位置處采集的信號s₁₁、s₂₁的每個周期內的最大值的平均值分別加上主動軸的半徑r₁與在第三和第四位置處采集的信號s₃₁、s₄₁對應時刻的值的平均值分別加上從動軸的半徑r₂，這里記為z₁、z₂、z₃、z₄作為Z方向上的坐標，作出點m₁₁、m₂₁、n₁₁、n₂₁，點m₁₁、m₂₁可以確定出直線l₁，斜率為k₁，點n₁₁、n₂₁可以確定出直線l₂，斜率為k₂，點n'₁₁、n'₂₁是與點n₁₁、n₂₁在X坐標相同時，在直線l₁上的位置，斜率k₁＝(z₂-z₁)/(x₂-x₁)，直線l₁的方程為斜率k₂＝(z₄-z₃)/(x₄-x₃)，直線l₂的方程為將x₃、x₄帶入直線l₁的方程，就可以得到點n'₁₁、n'₂₁在Z方向上的坐標，點n'₁₁的坐標為(x₃，k₁(x₃-x₁)+z₁)；點n'₂₁的坐標為(x₄，k₁(x₄-x₁)+z₁)，當點n₁₁、n₂₁調整到點n'₁₁、n'₂₁位置時，說明在平面XZ內主動軸和從動軸的不對中情況調整好了，在Z方向上的調整量就是點n₁₁、n₂₁與點n'₁₁、n'₂₁的Z方向上坐標的差值，記為Δz₃、Δz₄，其中Δz₃＝k₁(x₃-x₁)+z₁-z₃，Δz₄＝k₁(x₄-s₁)+z₁-z₄，直線l₁與直線l₂之間的夾角α＝|(k₁-k₂)/1+k₁·k₂|；

(9)、計算平面XY內的調整量，在平面XY內，以激光位移傳感器在主動軸和從動軸上的四個位置處采集的信號x₁、x₂、x₃、x₄為X方向坐標，以豎直板上的第二激光位移傳感器在第一和第二兩個位置處采集的信號s₁₂、s₂₂的每個周期內的最大值的平均值分別加上主動軸的半徑r₁與在第三和第四位置處采集的信號s₃₂、s₄₂對應時刻的值的平均值分別加上從動軸的半徑r₂，這里記為y₁、y₂、y₃、y₄作為Y方向上的坐標，作出點m₁₂、m₂₂、n₁₂、n₂₂，點m₁₂、m₂₂可以確定出直線l₃，斜率為k₃，點n₁₂、n₂₂可以確定出直線l₄，斜率為k₄，點n'₁₂、n'₂₂是與點n₁₂、n₂₂在X坐標相同時，在直線l₃上的位置，斜率k₃＝(y₂-y₁)/(x₂-x₁)，直線l₃的方程為斜率k₄＝(y₄-y₃)/(x₄-x₃)，直線l₄的直線方程為將x₃、x₄帶入直線l₃的方程，就可以得到點n'₁₂、n'₂₂在Y方向上的坐標，點n'₁₂的坐標為(x₃，k₃(x₃-x₁)+y₁)；點n'₂₂的坐標為(x₄，k₃(x₄-x₁)+y₁)，當點n₁₂、n₂₂調整到點n'₁₂、n'₂₂位置時，說明在平面XZ內主動軸和從動軸的不對中情況調整好了，在Y方向上的調整量就是點n₁₂、n₂₂與點n'₁₂、n'₂₂的Y方向上坐標的差值，記為Δy₃、Δy₄，其中Δy₃＝k₃(x₃-x₁)+y₁-y₃，Δy₄＝k₃(x₄-x₁)+y₁-y₄，直線l₃與直線l₄之間的夾角β＝|(k₃-k₄)/1+k₃·k₄|；

(10)、取采集信號上的另一點計算調整量，為了保證調整更精確，這里將步驟(8)中以底板上的第一激光位移傳感器在主動軸和從動軸上的第一和第二兩個位置處采集的信號s₁₁、s₂₁的每個周期內的最大值的平均值分別加上主動軸的半徑r₁與在第三和第四位置處采集的信號s₃₁、s₄₁對應時刻的值的平均值分別加上從動軸的半徑r₂變成第一和第二兩個位置處采集的信號s₁₁、s₂₁每個周期內的最小值的平均值分別加上主動軸的半徑r₁與在第三和第四位置處采集的信號s₃₁、s₄₁對應時刻的值的平均值分別加上從動軸的半徑r₂，記為z₁、z₂、z₃、z₄作為Z方向上的坐標，步驟(9)中以豎直板上的第二激光位移傳感器在主動軸和從動軸上的第一和第二兩個位置處采集的信號s₁₂、s₂₂的每個周期內的最大值的平均值分別加上主動軸的半徑r₁與在第三和第四位置處采集的信號s₃₂、s₄₂對應時刻的值的平均值分別加上從動軸的半徑r2變成第一和第二兩個位置處采集的信號s₁₂、s₂₂每個周期內的最小值的平均值分別加上主動軸的半徑r₁與在第三和第四位置處采集的信號s₃₂、s₄₂對應時刻的值的平均值分別加上從動軸的半徑r₂，記為y₁、y₂、y₃、y₄作為Y方向上的坐標，繼續步驟(8)、(9)，最后計算出在Z和Y方向上的調整量分別為Δz'₃、Δz'₄、Δy'₃、Δy'₄，則最終的調整量為：在Z方向上是Δz₃＝(Δz₃+Δz'₃)/2，Δz₄＝(Δz₄+Δz'₄)/2；在Y方向上是Δy₃＝(Δy₃+Δy'₃)/2，Δy₄＝(Δy₄+Δy'₄)/2；

(11)、對于靜態檢測，在步驟(3)中不需要啟動主動軸的電機，在步驟(4)中采集主動軸和從動軸四個位置處的信號時只需手動旋轉軸數圈，接下來按照動態檢測的步驟進行即可。