[發明專利]一種激振法剛度測定工裝及測定方法

有效

• 申請號: 202110098319.2
• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN112857717B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 馮明;陳澤顯
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G01M5/00
• 分類號: G01M5/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

1.一種激振法剛度測定工裝，其特征在于：包括位移傳感器微調裝置(1)、工裝屏蔽蓋(2)、工裝框架(3)、馬達電源DB9接線端子(4)、加速度傳感器(5)、V型鐵壓板(6)及銅套(8)，工裝框架(3)上部安裝工裝屏蔽蓋(2)，加速度傳感器(5)安裝在工裝框架(3)一側的軸上，工裝框架(3)與加速度傳感器(5)對應另一側的軸上安裝位移傳感器微調裝置(1)，工裝框架(3)一側下部設置馬達電源DB9接線端子(4)，工裝框架(3)內設置V型鐵壓板(6)及銅套(8)；被測馬達(7)通過V型鐵壓板(6)固定在剛度測試框架上；固定V型鐵壓板時需要使用力矩扳手固定V型鐵的四個螺釘，保證馬達軸不會因為兩邊受力不一致而使馬達傾斜；

所述位移傳感器微調裝置(1)的裝配順序為：首先將微調旋鈕(18)套在旋鈕固定板(21)中，通過旋鈕固定板固定螺釘(26)將旋鈕固定板(21)固定在傳感器固定塊(22)上，然后將旋鈕螺母(20)安裝在微調旋鈕(18)上，微調旋鈕(18)外表面為階梯軸，使旋鈕螺母(20)恰好抵在微調旋鈕(18)的階梯面上，然后使用緊定螺釘(19)將旋鈕螺母(20)固定，將提前安裝好的帶有傳感器探芯的傳感器過渡套(16)緩慢的插在微調旋鈕(18)中，傳感器過渡套(16)上銑有2mm寬的卡槽，并且開有1mm寬的縫隙，傳感器過渡套(16)插入微調旋鈕(18)中時要將2mm寬的卡槽對準傳感器固定塊(22)上的限位螺釘(23)，使旋進傳感器的過程中傳感器過渡套(16)本身不會旋轉；傳感器固定塊(22)上設置微調裝置固定螺釘(24)，旋鈕固定板(21)上設置旋鈕固定板固定螺釘(26)，傳感器過渡套(16)上設置傳感器套線夾固定螺釘(25)，傳感器固定塊(22)上設置傳感器鎖緊螺釘(27)，傳感器鎖緊螺釘(27)端部設置內螺紋銅套(28)；

所述V型鐵壓板(6)將馬達軸兩端固定在工裝框架(3)的馬達安裝V型槽(11)內，馬達軸兩端安裝的銅套(8)通過在側面開槽的方式使其在徑向受力時產生微小形變；

激振法剛度測試是基于動壓馬達潤滑介質阻尼小的特性，在激振響應測試中，將馬達定轉子及氣膜看成諧波激勵下的單自由度小阻尼強迫振動系統；該系統受諧激勵載荷F＝F₁cos(ωt)，其中F₁為激勵載荷的幅值，ω為激勵載荷的頻率；

激振法氣膜剛度用K表示：

這個方程的解分為如下兩部分：

其中：m為馬達轉子質量，c為強迫振動系統的阻尼，K為氣膜剛度，ω_n為該系統的固有頻率；

在測試時，監測在振動臺激振頻率下的響應信號，將激振響應曲線的極值對應的頻率作為系統的固有頻率，并根據公式

反推出陀螺馬達的氣膜剛度K：

K＝(2πω_n)²m

其中，K為氣膜剛度，ω_n為系統固有頻率，m為馬達轉子質量。

2.根據權利要求1所述的激振法剛度測定工裝，其特征在于：所述位移傳感器微調裝置(1)的安裝位置和加速度傳感器(5)的位置根據被測馬達(7)的安裝位置確定。

3.根據權利要求1所述的激振法剛度測定工裝，其特征在于：所述工裝框架(3)上開有馬達電源接線端子安裝孔(9)、加速度傳感器安裝孔(10)、馬達安裝V型槽(11)、工裝蓋子固定孔(12)、工裝固定孔(13)、位移傳感器微調裝置安裝孔(14)。

4.應用權利要求1所述的激振法剛度測定工裝的測定方法，其特征在于：包括步驟如下：

S1：將馬達定轉子及氣膜看作諧波激勵下的單自由度小阻尼強迫振動系統；

S2：在測試過程中將測定工裝固連于激振臺上，監測激振臺激振頻率下的相應信號；

S3：將激振響應曲線極值對應的頻率作為系統的固有頻率，反推出陀螺馬達轉子的剛度。