[发明专利]一种旋转机械不对中动态检测装置及调整方法

摘要

本发明公开了一种旋转机械不对中动态检测装置及调整方法，检测装置包括有控制柜、测试台、步进电机和底板，其中测试台的顶面设有导轨，底板的下部通过滑槽嵌设在导轨上，底板能够在导轨上进行滑动，底板的下部通过螺母螺接有丝杠，丝杠的一端与步进电机的输出轴连接，调整方法为：(1)、检查是否安装好；(2)、将涡流传感器调整到合适位置；(3)、底板位置归“零”；(4)、采集信号；(5)、作轴心轨迹；(6)、判断不对中的程度；(7)、判断不对中的类型；(8)、计算XZ内的调整量；(9)、计算XY内的调整量；(10)、取采集信号上的另一点计算调整量；有益效果：能够对不同轴径大小的旋转轴不对中故障进行检测。

主权项

1.一种旋转机械不对中动态检测的调整方法，其特征在于：其具体步骤如下：(1)、检查旋转机械不对中动态检测装置部分是否完全安装好，电气设备连线是否正确无误；其中，旋转机械不对中动态检测装置，包括有控制柜、测试台、步进电机和底板，其中测试台的顶面设有导轨，底板的下部通过滑槽嵌设在导轨上，底板能够在导轨上进行滑动，底板的下部通过螺母螺接有丝杠，丝杠的一端与步进电机的输出轴连接，步进电机通过输出轴驱使丝杠转动从而带动底板沿测试台顶面上的导轨滑动，底板的顶端嵌设有第一激光位移传感器，底板的一端与底板垂直设有竖直板，竖直板上嵌设有第二激光位移传感器，步进电机由控制柜控制工作，第一激光位移传感器和第二激光位移传感器采集的信息能够传输到控制柜内，控制柜对收集到的信息能够进行存储、分析和显示处理；(2)、将第一激光位移传感器和第二激光位移传感器调整到距离待测旋转轴表面最短位置处；判断是进行动态检测还是静态检测，动态检测进行步骤(3)，静态检测进行步骤(11)；(3)、底板位置归“零”，开启控制柜，启动主动轴的驱动电机，带动主动轴和从动轴以一个恒定转速运转，此时，通过控制柜控制步进电机的运转带动滚珠丝杠来带动底板的移动，将底板移动到测试台左侧极限位置处，规定该位置为“零点”；(4)、采集四个位置处的信号，控制柜控制步进电机将底板分别移动到主动轴和从动轴的四个位置处，底板移动到每一个位置时，步进电机停止，当底板达到稳定之后，记录下第三激光位移传感器、第一激光位移传感器和第二激光位移传感器的信号，假设平行于主动轴轴线方向为X方向，高度方向为Z方向，垂直于X和Z的方向为Y方向，在这四个位置处第三激光位移传感器采集的信号分别为x1、x2、x3、x4，第一激光位移传感器和第二激光位移传感器在第一个位置处采集信号分别是s11、s12，采集的时间为t1秒，在处采集完信号之后，再启动步进电机，驱动底板达到第二个位置处，步进电机停止，当底板达到稳定之后，开始采集第二位置处的信号s21、s22，同理，将第三和第四位置处的信号采集完即可，这里需要保证在上一位置处采集完到下一位置处开始采集的时间内旋转轴旋转了整数圈，就认为第一激光位移传感器和第二激光位移传感器在主动轴和从动轴的四个位置处采集的信号是“同时进行”的，为了不影响测量精度，要求采集时间t1应该大于主动轴旋转三圈的时间，对底板上的第一激光位移传感器在这四个位置采集的信号转换成位移信号后进行滤波后分别为s'11、s'21、s'31、s'41，对竖直板上的第二激光位移传感器在这四个位置采集的信号转换成位移信号后进行滤波后分别为s'12、s'22、s'32、s'42；(5)、作出主动轴和从动轴四个位置处的轴心轨迹，将第一激光位移传感器和第二激光位移传感器在这四个位置上的信号在复平面进行组合，形成复信号A1＝s11+js12，这就是主动轴在第一位置处时的轴心轨迹，同理可以得到其他三个位置处的轴心轨迹；(6)、判断联轴器不对中的严重程度，根据步骤(5)作出的轴心轨迹的形状，来判断此时的联轴器对中情况，对中情况较好的情况下轴心轨迹为长短轴相差不大的椭圆；不对中时轴心轨迹为香蕉形；严重不对中时轴心轨迹为外八字或者内八字形；(7)、判断联轴器不对中的类型，当出现不对中和严重不对中时，需要判断属于哪种联轴器不对中类型，判断标准根据联轴器两侧同一方向上产生的相位差，将信号s21、s31与s11、s41进行快速傅里叶变换得到相位谱来得到相位差，相位差为0°时则属于联轴器平行不对中；相位差为180°时则属于联轴器倾角不对中；相位差为0°～180°时则属于联轴器平行倾角不对中；(8)、计算平面XZ内的调整量，判断出属于哪种类型的不对中后就需要计算相应方向上的调整量，用于指导调整不对中，在调整不对中时，以主动轴的位置为标准，调整从动轴，在平面XZ内，以第三激光位移传感器在主动轴和从动轴上的四个位置处采集的信号x₁、x₂、x₃、x₄为X方向坐标，以底板上的第一激光位移传感器在第一和第二两个位置处采集的信号s₁₁、s₂₁的每个周期内的最大值的平均值分别加上主动轴的半径r₁与在第三和第四位置处采集的信号s₃₁、s₄₁对应时刻的值的平均值分别加上从动轴的半径r₂，这里记为z₁、z₂、z₃、z₄作为Z方向上的坐标，作出点m₁₁、m₂₁、n₁₁、n₂₁，点m₁₁、m₂₁可以确定出直线l₁，斜率为k₁，点n₁₁、n₂₁可以确定出直线l₂，斜率为k₂，点n'₁₁、n'₂₁是与点n₁₁、n₂₁在X坐标相同时，在直线l₁上的位置，斜率k₁＝(z₂‑z₁)/(x₂‑x₁)，直线l₁的方程为斜率k₂＝(z₄‑z₃)/(x₄‑x₃)，直线l₂的方程为将x₃、x₄带入直线l₁的方程，就可以得到点n'₁₁、n'₂₁在Z方向上的坐标，点n'₁₁的坐标为(x₃，k₁(x₃‑x₁)+z₁)；点n'₂₁的坐标为(x₄，k₁(x₄‑x₁)+z₁)，当点n₁₁、n₂₁调整到点n'₁₁、n'₂₁位置时，说明在平面XZ内主动轴和从动轴的不对中情况调整好了，在Z方向上的调整量就是点n₁₁、n₂₁与点n'₁₁、n'₂₁的Z方向上坐标的差值，记为Δz₃、Δz₄，其中Δz₃＝k₁(x₃‑x₁)+z₁‑z₃，Δz₄＝k₁(x₄‑s₁)+z₁‑z₄，直线l₁与直线l₂之间的夹角α＝|(k₁‑k₂)/1+k₁·k₂|；(9)、计算平面XY内的调整量，在平面XY内，以激光位移传感器在主动轴和从动轴上的四个位置处采集的信号x₁、x₂、x₃、x₄为X方向坐标，以竖直板上的第二激光位移传感器在第一和第二两个位置处采集的信号s₁₂、s₂₂的每个周期内的最大值的平均值分别加上主动轴的半径r₁与在第三和第四位置处采集的信号s₃₂、s₄₂对应时刻的值的平均值分别加上从动轴的半径r₂，这里记为y₁、y₂、y₃、y₄作为Y方向上的坐标，作出点m₁₂、m₂₂、n₁₂、n₂₂，点m₁₂、m₂₂可以确定出直线l₃，斜率为k₃，点n₁₂、n₂₂可以确定出直线l₄，斜率为k₄，点n'₁₂、n'₂₂是与点n₁₂、n₂₂在X坐标相同时，在直线l₃上的位置，斜率k₃＝(y₂‑y₁)/(x₂‑x₁)，直线l₃的方程为斜率k₄＝(y₄‑y₃)/(x₄‑x₃)，直线l₄的直线方程为将x₃、x₄带入直线l₃的方程，就可以得到点n'₁₂、n'₂₂在Y方向上的坐标，点n'₁₂的坐标为(x₃，k₃(x₃‑x₁)+y₁)；点n'₂₂的坐标为(x₄，k₃(x₄‑x₁)+y₁)，当点n₁₂、n₂₂调整到点n'₁₂、n'₂₂位置时，说明在平面XZ内主动轴和从动轴的不对中情况调整好了，在Y方向上的调整量就是点n₁₂、n₂₂与点n'₁₂、n'₂₂的Y方向上坐标的差值，记为Δy₃、Δy₄，其中Δy₃＝k₃(x₃‑x₁)+y₁‑y₃，Δy₄＝k₃(x₄‑x₁)+y₁‑y₄，直线l₃与直线l₄之间的夹角β＝|(k₃‑k₄)/1+k₃·k₄|；(10)、取采集信号上的另一点计算调整量，为了保证调整更精确，这里将步骤(8)中以底板上的第一激光位移传感器在主动轴和从动轴上的第一和第二两个位置处采集的信号s11、s21的每个周期内的最大值的平均值分别加上主动轴的半径r1与在第三和第四位置处采集的信号s31、s41对应时刻的值的平均值分别加上从动轴的半径r2变成第一和第二两个位置处采集的信号s11、s21每个周期内的最小值的平均值分别加上主动轴的半径r1与在第三和第四位置处采集的信号s31、s41对应时刻的值的平均值分别加上从动轴的半径r2，记为z1、z2、z3、z4作为Z方向上的坐标，步骤(9)中以竖直板上的第二激光位移传感器在主动轴和从动轴上的第一和第二两个位置处采集的信号s12、s22的每个周期内的最大值的平均值分别加上主动轴的半径r1与在第三和第四位置处采集的信号s32、s42对应时刻的值的平均值分别加上从动轴的半径r2变成第一和第二两个位置处采集的信号s12、s22每个周期内的最小值的平均值分别加上主动轴的半径r1与在第三和第四位置处采集的信号s32、s42对应时刻的值的平均值分别加上从动轴的半径r2，记为y1、y2、y3、y4作为Y方向上的坐标，继续步骤(8)、(9)，最后计算出在Z和Y方向上的调整量分别为Δz'3、Δz'4、Δy'3、Δy'4，则最终的调整量为：在Z方向上是Δz"3＝(Δz3+Δz'3)/2，Δz"4＝(Δz4+Δz'4)/2；在Y方向上是Δy"3＝(Δy3+Δy'3)/2，Δy"4＝(Δy4+Δy'4)/2；(11)、对于静态检测，在步骤(3)中不需要启动主动轴的电机，在步骤(4)中采集主动轴和从动轴四个位置处的信号时只需手动旋转轴数圈，接下来按照动态检测的步骤进行即可。