[發明專利]一種基于碰撞振動的間隙檢測系統及方法

有效

• 申請號: 202010733260.5
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN112097717B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 孟建軍;董世昌;宋浩;胥如迅;李德倉;潘彥龍
• 申請（專利權）人: 蘭州交通大學
• 主分類號: G01B21/16
• 分類號: G01B21/16
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產權代理有限公司 51230
• 代理人: 軒勇麗

本發明公開了一種基于碰撞振動的間隙檢測系統及方法，屬于機械系統中零部件間隙檢測領域，包括試驗臺和機械系統，還包括激振器、掃頻信號發生器、速度傳感器、數據處理系統和信號處理系統，所述掃頻信號發生器與激振器電連接，所述速度傳感器、數據處理系統與信號處理系統依次電連接，所述激振器固定設置在試驗臺上，所述激振器包括激振器主體和激振器頂桿；所述激振器頂桿與機械系統間隙一側連接，所述速度傳感器與機械系統間隙另一側連接。本發明基于碰撞振動理論，通過采用激振器、掃頻信號發生器、速度傳感器、數據處理系統和信號處理系統可以實現對機械系統全方位檢測，從而判定機械系統是否存在間隙。

技術領域

本發明屬于機械系統中零部件間隙檢測領域，具體涉及一種基于碰撞振動的間隙檢測系統及方法。

背景技術

由于設計、制造或裝配誤差等因素影響，機械系統中各零部件間會存在間隙，另外機械系統在長期運行后，因為振動、溫差或零部件疲勞等因素，機械系統各零部件間也會產生間隙，間隙在機械系統的運行會造成不利影響，使機械系統產生有害振動，增大運行噪音，降低機械運行效率，縮減機械系統壽命等。

傳統的間隙檢測方法主要是手工測量，采用探針法、卡尺法、電容法、電渦流法或激光等，上述的測量方法存在如下缺陷：①傳統方法主要是檢測某一點，無法實現對機械系統全方位檢測；②無法在機械系統運行過程中進行檢測。

隨著碰撞振動理論的不斷完善以及在檢測領域的逐步應用，通過施加振動檢測間隙的方法越來越受到人們的重視。

發明內容

本發明的目的在于：針對存在的問題，本發明提供一種基于碰撞振動的間隙檢測系統及方法，通過對機械系統可能存在間隙的一側施加激勵，檢測機械系統中可能存在的間隙未加激勵端的速度是否出現與激勵周期不同的多周期或無周期，從而可以判定機械系統是否存在間隙。

本發明采用的技術方案如下：

一種基于碰撞振動的間隙檢測系統，包括試驗臺和機械系統，還包括激振器、掃頻信號發生器、速度傳感器、數據處理系統和信號處理系統，所述掃頻信號發生器與激振器電連接，所述速度傳感器、數據處理系統與信號處理系統依次電連接，所述激振器固定設置在試驗臺上，所述激振器包括激振器主體和激振器頂桿；所述激振器頂桿與機械系統間隙一側連接，所述速度傳感器與機械系統間隙另一側連接。

基于碰撞振動理論，由于當機械系統因為螺紋松動產生間隙時，通過對間隙一側的質量塊施加周期激勵，間隙兩端的質量塊會發生碰撞振動，從而導致間隙中未施加激勵端的速度與施加激勵端的質量塊的速度不一致，隨著激勵頻率增加，機械系統中的碰撞振動會出現分岔現象，從而間隙中未施加激勵端的速度的出現多周期或者無周期，可以檢測出機械系統是否存在間隙。

優選的，所述機械系統(1)為含有間隙的機械系統。例如可以為由雙頭隔離螺柱(101)連接并固定的兩塊木板。

基于碰撞振動的間隙檢測系統的檢測方法，包括以下步驟：

1)掃頻信號發生器將激振頻率的掃頻信號傳輸到激振器，激振器輸出激勵；

2)機械系統間隙另一側速度傳感器將速度數據傳輸到數據處理系統；

3)分析采集的速度變化情況；

4)判定是否存在間隙。

優選的，在步驟1)激振器輸出激勵中，掃頻信號發生器將一定頻率范圍的掃頻信號傳輸到激振器，激振器按照掃頻信號給出的激勵頻率使激振器頂桿輸出相應頻率的簡諧激勵。

優選的，所述頻率范圍0-300赫茲。

優選的，在步驟2)機械系統間隙另一側速度數據處理中，速度傳感器將檢測到的數據傳輸到數據處理系統，數據處理系統記錄數據，信號處理系統對數據進行處理。