[发明专利]电动扭转激振器及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及到旋转机械的激振技术领域。

背景技术

旋转机械轴系统在运行过程中，由于扭矩载荷的波动会发生扭振现象，诸如汽车和船舶内燃机，螺旋桨驱动系统，旋转泵，等等。当这样的动态载荷中某个频率成分与轴系统结构固有扭转频率趋于一致时，轴系统可能会产生剧烈的扭转共振，这极易导致零部件的损坏和失效，同时还会向外界辐射令人难以容忍的振动和噪声。因此在轴系统产品设计开发、产品改进或者故障诊断的过程中，经常需要通过模态分析技术测量其固有扭转频率，扭转激振器既是该测试系统的组成设备之一。

除了运用于旋转机械的模态分析，扭转激振器还可以对于轴系统实施各种扭振试验，比如产品耐久性试验，产品扭振响应试验等等。本发明所述的装置作为电动扭转激振器，与相应的振动试验控制模块配合使用以测试分析机械轴系的扭转固有频率，或者对其实施扭振试验。该技术领域的另一类产品是液压扭转激振器，它虽然可以有很大的输出扭矩，但受制于液体的特性，其工作频率上限仅有100～150Hz。

相比较而言，电动扭转激振器的作用频率至少可以达到1000～2000Hz，因此只要能够有效地提高输出扭矩，电动扭转激振器就有更广阔的应用空间。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动扭转激振器及其实现方法，运用于旋转机械的模态分析，对于轴系统实施各种扭振试验，比如产品耐久性试验，产品扭振响应试验，等等。

一种电动扭转激振器，它包括有如下组成部分：

轴系统频率测量结构，它是用以测量配套的轴系统的振动频率的功能结构，包括有扭振传感器；

扭转激振器，它是用以产生激振的功能部件，包括有固定模块，它刚性固定在轴系统上，以及与固定模块配套设置的相对转动模块，它通过弹簧弹性固定在轴系统上，以及导电线圈，它设置在固定模块和相对转动模块两者其一上，以及磁场发生器件，它设置在那个没有设置前述导电线圈的固定模块或相对转动模块上，用以产生能够穿过导电线圈的磁场；

扭转电信号加载模块，它是用以向前述的扭转激振器加载控制电信号的功能结构；

信号处理模块，它是通过对测量的各电信号频率所对应的振幅数值进行分析，然后选其振幅峰值状况下的扭转电信号加载频率，从而得出对应着轴系统的固有频率的模块结构。

本发明所述的电动扭转激振器还包括有如下技术要点：

所述的轴系统频率测量结构中，还包括有扭矩传感器。

在轴系统上设置有电刷，用以向所述的导电线圈通电。

所述的固定模块是通过两端分叉延伸的X型固定结构实现的，两相邻分叉之间设置有弧形的导电线圈架构，同时相对的另两个分叉之间设置有另一段弧形导电线圈架构。

在所述导电线圈的两侧至少其一处，设置有磁场发生器件。在X型固定结构中，没有设置导电线圈的相邻分叉，共包括两处位置，在这两处位置至少其一处，设置有用以限定相对转动模块转动范围的固定块。

相对转动模块上通过沿轴系统对称的两个弹簧，固定在轴系统上。

针对前述的导电线圈，所设置在磁场发生器件，能够产生互斥磁场或者互吸磁场。

所述的电动扭转激振器的实现方法，它是这样实现的，该方法包括有如下步骤：

步骤1，刚性模块和轴系统固定在一起，相对转动模块通过刚性支架或弹性支架固定在基础支撑体上；

步骤2，通过扭转电信号加载模块，激励扭转激振器的固定模块带动轴系统开始振动，由扭振传感器测量轴系统的振动状况，产生测量数据信号；

步骤3，由前述的扭转电信号加载模块，向信号处理模块发送所加载的电信号数据，同步由扭振传感器将轴系统的频率测量信号传输到信号处理模块中，再由信号处理模块来计算各扭转电信号数据频率所对应的轴系统的振幅状况；

步骤4，对测量的各电信号频率所对应的振幅数值进行分析，然后选其振幅峰值状况下的扭转电信号加载频率，从而得出对应着轴系统的固有频率。

进一步，前述的方法还包括有如下技术要点：

所述的固定模块是通过两端分叉延伸的X型固定结构实现的，两相邻分叉之间设置有弧形的导电线圈架构，同时相对的另两个分叉之间设置有另一段弧形导电线圈架构。

在所述导电线圈的两侧至少其一处，设置有磁场发生器件。相对转动模块上通过沿转轴系统对称的两个弹簧，固定在轴系统上。

所述电动扭转激振器的优点：

1，可以在很宽的频率范围内发挥激振效果。

2，在设计原理上仅提供纯扭矩，不会对轴系统产生不可忽略的附加径向力或轴向力。