[发明专利]一种轴向移动绳横向振动测量系统的测量方法

说明书

本申请是申请日为2013年1月25日，申请号为2013100298374，发明名称为轴向移动绳横向振动测量系统及其应用的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于测量轴向移动绳在给定移动速度以及张力下横向振动的测试装置的测量方法。更具体涉及一种在给定初始位移下轴向移动绳横向位移振动非接触式测量的测试实验平台以及试验系统。

背景技术

轴向绳移系统是轴向移动系统的一种类型，在工程上有许多应用，如缆车索道、绳系卫星、绳线、动力传送带、磁带、纸带等。轴向绳移系统简化力学模型按绳长变化规律大致分为两类。一类为图2a所示的定长绳移系统，研究区域长度不变，绳具有移动速度，在研究区域两端有新增和消失的绳。应用实例有传送带、缆车索道和动力传动的皮带等。另一类为图2b和图2c所示的研究区域长度变化，在一端有新增或消失的绳，包括图2b所示伸长的绳移系统和图2c所示的缩短的绳移系统。应用实例有电梯的钢索，吊车举吊重物的上升下降，绳系卫星系统的主星释放或回收子星时的绳系等。在图2a、图2b和图2c中，研究该类系统的振动响应及振动特性对于工程系统的振动及稳定性控制具有重要的应用价值。

因为绳系的移动，在方程中出现随时间变化的系数项，形成了参数激励，该类型的振动为参数振动，不能够用传统的线性系统的方法获得其理论解。目前研究学者已经提出了多种数值计算方法来求解移动绳的振动问题，仍需要一种实验装置来检验算法。该实验装置需要满足能模拟图2的三种系统，即定长度绳移系统及变长度绳移系统；能够给定绳移的速度、方向以及绳的张力，能够改变绳的材料参数，如密度、弹性模量等；能给绳系特定的激励，如初始位移激励、脉冲激励等；能跟踪测量绳上多个质点在移动时的横向位移以及绳移时绳长方向固定坐标系上多个指定点的横向位移。但是迄今为止没有相关的实验装置的公开报导，也没有一种能够提供多个工况的移动绳振动试验装置以及测量平台用来检验数值算法的计算结果。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种轴向移动绳横向振动测量系统的测量方法，以期获得各种工况及其对应下的横向位移，用于验证数值计算方法的结果，从而进一步用于移动绳振动的控制；也可以用于作为高校专业课教学以及科研的实验平台。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明轴向移动绳横向振动测量系统的结构特点是：

设置轮系，线绳设置在所述轮系上，所述轮系按线绳的走向自收线器所在一端依次设置为张紧轮、左端导轮、右端导轮和卷筒，线绳的两端分别连接在收线器和卷筒上；所述收线器是以螺旋弹簧提供线绳回收力；所述卷筒由同步电机驱动；在所述线绳上、处于初始绳长的中心位置上设置位移标尺；

所述收线器和左端导轮固定设置在机架平台上，所述右端导轮和同步电机固定设置在第一直线电机的移动平台上；所述张紧轮设置在可调移动滑块上，在所述可调移动滑块上套装有用于检测张紧轮的张紧力度的弹簧测力计；

所述第一直线电机的移动平台支承在第一直线导轨上，并能在所述第一直线导轨上以设定的速度和方向直线移动；所述第一直线导轨沿绳移方向固定设置在机架平台上；

在线绳的下方、沿线绳移动方向设置坐标轴，所述坐标轴固定设置在与所述机架平台固结的底板上，所述坐标轴的起点是线绳在左端导轮的起始点；

设置传感系统为：在所述线绳的正上方与第一直线导轨相互平行固定设置第二直线导轨，第二直线电机支撑在所述第二直线导轨上，并能够在所述第二直线导轨上移动，在所述第二直线电机的底部固定设置横梁，非接触式位移传感器间隔设置在所述横梁的底部。

本发明轴向移动绳横向振动测量系统的应用是：

第二直线电机和同步电机保持不动，第一直线电机以设定速度右移或左移，非接触式位移传感器的位置固定，给线绳一个初始激励，非接触式位移传感器测量线绳以不同速度伸长或缩短时在坐标轴特定位置上的点的横向位移，用于验证给定初始激励条件下，变长度移动线绳在坐标轴上特定点横向振动模型的数值求解算法的准确性。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明能够获得各种工况及其对应下的横向位移，用于验证数值计算方法的结果，从而进一步用于移动绳振动的控制；也可以用于作为高校专业课教学以及科研的实验平台；

2、本发明通过直线电机和同步电机在空间上的布置以及通过按键和单片机控制各电机的启停组合来切换定长度移动绳、变长度移动绳和固定绳这三种实验模式，结构简单而集成度高；