[发明专利]一种基于应变的弹性联轴器所受剪力识别方法

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种基于应变的弹性联轴器所受剪力识别方法。

背景技术

弹性联轴器是用来调整传动装置轴系扭转振动特性，补偿振动、冲击所引起的主、从动机轴线位移，并不间断地传递转矩和运动的一种装置。它具有很高的弹性和一定的阻尼，既能承担动力和运动传递，又能担当缓冲减振和噪声治理两项重要使命，同时还具有更强的位移补偿能力和使用寿命，广泛用于柴油机动力装置以及具有较大干扰力矩的传动装置轴系中。

在设计船舶轮机的发展应用过程中，弹性联轴器除起到保护主、从动机和提高整个传动装置运行可靠性的作用，实现了减振降噪的目的之外，同时解决了因船体变形冲击及振动冲击等因素造成的轴系位移补偿、轴系对中、结构噪声控制等难点问题，在现代船舶柴油机动力装置中所发挥的作用越来越大，越来越被工程设计人员所重视。

在弹性联轴器的选型计算过程中，主要包括对负载计算、位移计算和扭振的分析计算。同时，对于设备而言，对其使用过程中所受力的分析也是一个重要的技术指标，在弹性联轴器工作的过程中，尤其在船舶的主动力装置处在弹性支承上的情况下，弹性联轴器不仅仅受到因扭转而产生的力，同时也承受因弹性支承上的主动力装置的晃动而产生的力作用。因此，对于弹性联轴器在工作过程中所受剪力大小的检测也很重要，目前尚未有特别可靠的方法对弹性联轴器所受的剪力进行检测，对于在设计和评估弹性联轴器的特性过程中，目前大多采用建立有限元计算模型进行计算分析，其正确性很大程度上取决于模型及其边界条件、有关参数的正确性，而目前对于舰船弹性元器件的各参数的测量和计算研究开展得不够，缺乏有效的数据支撑，因此，对其真实受力和振动等参数的测量，将对弹性联轴器的设计参考内容有更为有效地丰富。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，提供一种操作简单、测量灵敏度高的基于应变的弹性联轴器所受剪力识别方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供一种基于应变的弹性联轴器所受剪力识别方法，所述方法通过以下步骤实现：

步骤A：在与弹性联轴器相连的转轴的一侧选择两个截面作为测量截面，其中一个测量截面位于靠近弹性联轴器处作为第一测点，另一个测量截面位于远离弹性联轴器处作为第二测点，每个测量截面上都布置有应变传感器和两组互相垂直的应变片，并且将两组应变片的方向分别标记为和方向；

步骤B：启动电机将转轴进行低速盘车，利用应变传感器测量并且记录低速盘车状态下若干周期内各个测点的应变平均值作为应变初始偏差值；

步骤C：将转轴的转速提升至工作转速，利用应变传感器测量并且记录工作转速状态下若干周期内各个测点的应变平均值作为动态应变值；

步骤D：将每个测点对应的动态应变值减去应变初始偏差值得到工作状态下每个测点的动态真实应变值；

步骤E：根据所得的动态真实应变值计算出对应测点上的动态弯矩值；

步骤F：建立模型，通过所得的动态弯矩值计算出旋转坐标系下第一测点在和方向的动态剪力；

步骤G：根据第一测点在和方向的动态剪力计算出固定坐标系下的动态剪力。

进一步地，所述步骤E中对应测点上的动态弯矩值的计算公式为：

其中，代表动态弯矩值，下标1、2代表测点编号，代表动态真实应变值，代表转轴的弹性模量，代表转轴的截面模量。

进一步地，所述步骤F中旋转坐标系下第一测点在和方向的动态剪力的计算公式为：

其中，和分别代表测点1在和方向的动态剪力，在第一测点和第二测点处将轴断开，形成轴的分析单元，q为轴段的均布质量。

进一步地，所述步骤G中第一测点在固定坐标系下的动态剪力的计算公式为：。

本发明的设计原理为：本发明采用应变测试的方法，由于与弹性联轴器相连的转轴在运转过程中受到不同的外力的作用会导致不同的弹性形变，因此转轴上各点的应变和应力的分布也不相同，通过对测点上应变片数据的测量，可以计算出对应测点的动态弯矩值，通过建立力学模型即可测量和计算出每个测点的剪力，由于第一测点位于靠近弹性联轴器处，因此对第一测点所测的剪力即可近似等于弹性联轴器所受的剪力。

有益效果：本发明与现有技术相比，通过应变法实现了对弹性联轴器所受剪力的检测，不但操作简单，使用方便快捷，所要求掌握的理论水平较低，适用于所有技术人员，而且测量方法灵敏度较高，丰富了弹性联轴器的校核技术指标，为弹性联轴器的设计和选型提供了精确且有力的依据。

附图说明