[发明专利]复杂环境扭振测试系统及其测试方法

说明书

本发明提供一种复杂环境扭振测试系统及其测试方法，属于扭振测量技术领域，该系统包括电机、水箱、水泵、齿码盘、卡槽插销、激光多普勒测位仪，电机端点联轴器用来连接扭振系统，齿码盘安装在电机轴上，通过激光多普勒测位仪测量到齿码盘盘齿的距离来收集扭转信息。水箱内轴可以插入叶片挡板，挡板随轴转动时，箱底的水或者水泵的喷水会通过拍击挡板给与轴一个周期性扭转激励力，同时激起的水花产生一个随机的外部干扰力。通过改变水深和水泵水压可调节外部周期激励力和随机干扰力的大小；改变叶片挡板数量改变周期激励力的频率。此系统可在多种激励模式下轻松切换，操作简单，在满足一定精度要求下提高了扭振测试效率。

技术领域

本发明提供一种复杂环境扭振测试系统及其测试方法，属于扭振测量技术领域。

背景技术

直升机传动系统包括发动机、减速传动系统和旋翼等，其主要激励是旋翼的交变阻力距，即产生扭转振动，这种振动的破坏性很强，极易引起机械结构的疲劳和松散，尤其当振动频率接近于机械机构的固有频率时，破坏性将会更严重。因此对扭转振动进行测量具有重大的实际意义。传统扭振测量方法主要有两类，一是利用固定在轴表面的传感器获取与扭振相关的物理量如速度等经过处理后得到扭振信息，此种方法存在安装维护不便和信号传输困难的问题，特别是转速较高的情况下。另一类通过电磁感应光电脉冲法直接测量转轴平均转速，进而反映出扭振信息，但实时性差。激光多普勒测量技术较好的解决了这两个问题，但复杂环境下的扭转测量依旧困难，存在着系统结构和操作复杂等问题。本文设计的一种基于激光多普勒测位仪的扭振测试系统结构简单易操作，能够直接测量得到转轴的瞬时速度从而获取扭振信息。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种各种复杂环境下扭转振动的测量系统，此系统制作成本低，能较贴切的模拟各种复杂激励和随机干扰，提高测量效率和精度。

本发明为实现上述目的采用如下技术方案：复杂环境扭振测试系统，所述测试系统包括电机、水箱、水泵、齿码盘、卡槽、激光多普勒测位仪；其中，所述电机上连接有电机轴，所述电机轴贯穿水箱；在所述水箱内的电机轴上，设有若干个卡槽，所述卡槽内插入叶片挡板；所述齿码盘固定在电机轴穿过水箱后一侧的轴上，所述电机轴端点联轴器用来连接扭振系统上；

所述水泵通过管道连接在水箱下半部分，用于调节水压大小从而控制水流的喷射速度，以及控制水箱内的水位；所述激光多普勒测位仪用于采集电机轴扭转信息。

进一步的，所述水箱为透明亚克力材质制成，水箱内电机轴上有8个卡槽可根据需要插入叶片挡板，挡板通过插销固定。所述齿码盘周部设有齿形结构，齿等间距分布，一周共设有12齿。

进一步的，所述水泵上配置控制器，可调节水压大小从而控制水流的喷射速度，进水口位于箱体底部，喷口对准叶片挡板下缘，通过给水和排水控制箱体内水深从而调节外部随机干扰力和激励力的大小。

更进一步，所述叶片挡板为碳纤维材质，插入方式为一片插入或多片等间距插入，以产生不同频率的激励力。

进一步的，所述激光多普勒测位仪对准齿码盘，光路在齿码盘径向上，通过测量齿盘齿顶或齿根距离获取轴的扭转信息。

基于上述复杂环境扭振测试系统，本申请还提供其测试方法，所述测试方法包括以下步骤：

步骤一，系统安装：将电机轴穿过水箱，在电机轴外露端安装好齿码盘，轴端点套上联轴器，连接所测试的扭振系统；将叶片挡板插入到卡槽内；

步骤二，调整激光多普勒测位仪使其光线与轴方向垂直，打在齿码盘齿上；

步骤三，关闭出水口，安装水泵，进水口放水；

步骤四，根据需要在水箱内轴上安装叶片挡板，启动电机，打开水泵水流射入叶片尖端，调节水压大小获得不同的周期外界激励，或是放水淹没部分叶片，通过控制水深调节外部随机干扰力大小及激励力大小；