轴系扭转振动测量方法评述
机械振动的测量方法
振动的测量方法 摘要 本文主要介绍了振动的测量方法与分类，并简要说明了各测量方法的原理及优缺点，以及在测量过程中所使用的传感器。并且详细的介绍了加速度传感器与磁电式速度传感器的工作原理。简要介绍了振动量测量系统的原理框图 关键词：加速度传感器、振动、磁电式速度传感器
1引言 机械振动是自然界、工程技术和日常生活中普遍存在的物理现象。各种机器、仪器和设备在其运行时，由于诸如回转件的不平衡、负载的不均匀、结构刚度的各向异性、润滑状况的不良及间隙等原因而引起力的变化、各部件之间的碰撞和冲击，以及由于使用、运输和外界环境条件下能量的传递、存储和释放等都会诱发或激励机械振动。 2振动概述 2.1振动测量方法分类 振动测量方法按振动信号转换的方式可分为电测法、机械法和光学法。各测量方法的原理及优缺点见表1. 表1振动测量方法分类 2.2振动测试的内容： 1. 振动基本参数的测量。 测量振动物体上某点的位移、速度、加速度、频率和相位。其目的是了解被测对象的振动状态、评定振动量级和寻找振源，以及进行监测、诊断和评估。 2. 结构或部件的动态特性测量。 以某种激振力作用在被测件上，对其受迫振动进行测试，以便求得被测对象
的振动力学参量或动态性能，如固有频率、阻尼、阻抗、响应和模态等。这类测试又可分为振动环境模拟试验、机械阻抗试验和频率响应试验等。 2.3振动测量的基本原理与方法 振动检测按测量原理可分为相对式与绝对式(惯性式)两类。振动检测按测量方法可分为接触式与非接触式两类。 2.3.1相对式振动测量 相对式振动测量是将振动变换器安装在被测振动体之外的基础上，它的测头与被测振动体采用接触或非接触的测量。所以它测出的是被测振体相对于参考点的振动量 图1 相对式测振仪的原理 1测量针与笔 2 被测物体 3 走动纸 2.3.2绝对式振动测量 采用弹簧—质量系统的惯性型传感器(或拾振器)，把它固定在振动体上进行测量，所以测出的是被测振动体相对于大地或惯性空间的绝对运动。 图2 绝对式测振仪原理 1质量块 2 弹簧 3 阻尼器 4 壳体机座 5 振动体
轴系扭振
汽轮发电机组的轴系扭振 电力系统的某些故障和运行方式，往往导致大型汽轮发电机组的轴系扭转振动，以致造成轴系某些部件或联轴器的疲劳损坏。轴系扭振是指组成轴系的多个转子，如汽轮机的高、中、低压转子，发电机、励磁机转子等之间产生的相对扭转振动。随着汽轮发电机组单机容量增大，轴系的功率密度亦相对增大，以及轴系长度的加长和截面积相对下降，整个轴系成为一个两端自由的弹性系统，并存在着各种不同振型的固有的轴系扭转振动频率。同时随着大电网远距离输电使系统结构和输电技术愈趋复杂。由于这两方面的原因，电力系统因故障或运行方式的改变所引起的电气系统与轴系机械系统扭振频率的耦合作用，将会导致大型汽轮发电机组的轴系扭转振动，严重威胁机组的安全运行。 产生轴系扭振的原因，归纳起来为两个方面：一是电气或机械扰动使机组输入与输出功率（转矩）失去平衡，或者出现电气谐振与轴系机械固有扭振频率相互重合而导致机电共振；二是大机组轴系自身所具有的扭振系统的特性不能满足电网运行的要求。因此，无论产生的原因如何，从性质上又可将轴系扭振分为：短时间冲击性扭振和长时间机电耦合共振性扭振等两种情况。 从原则上讲，电力系统出现的各种较严重的电气扰动和切合操作都会引起大型汽轮发电机组轴系扭振，从而产生交变应力并导致轴系疲劳或损坏，只是其影响程度随运行条件、电气扰动和切合操作方式、频率（次数）等不同而异。其中影响较大的可归纳为以下四个方面： 1．电力系统故障与切合操作对轴系扭振的影响：通常的线路开关切合操作，特别是功率的突变和频繁的变化；手动、自动和非同期并网；输出线路上各种 类型的短路和重合闸等都会激发轴系的扭振并造成疲劳损伤。 2．发电厂近距离短路和切除对轴系扭振的影响：发电厂近距离（包括发电机端）二相或三相短路并切除以及不同相位的并网，都会导致很高的轴系扭转机械 应力。例如在发电机发生三相短路时，短路处电压下降接近于零，于是在短 路持续时间内，一方面与短路前有功负荷对应的同步电磁转矩接近于零，同 时发电机因短路并以振荡形式出现的暂态电磁转距将激发起整个轴系的扭 转振动。 3．电力系统次同步振荡对轴系扭振的影响：在电力系统高压远距离输电线路上，当采用串联补偿电容用以提高输电能力时，该电容器同被补偿的输电线 路的电感，将构成L-C回路（略去回路电阻）并产生谐振。当电网频率与上 述的谐振频率的差值与轴系某一机械固有扭振频率相同或接近时，则上述的 电气谐振与机械扭振合拍并相互激励，从而给机组轴系的安全运行构成严重 的威胁。由于电气谐振频率低于电网频率，通常称为次同步振荡。 4．电力系统负序电流对轴系扭振的影响：发电机定子绕组中的负序电流可由三相负荷不平衡、各种不对称短路、断线故障引起。负序电流相当于一个外力 源，因此由负序电流产生的轴系扭振有别于上述的自激扭振，并称之为强迫 扭振。负序电流在电机中产生的旋转磁场与转子的励磁磁场相互作用，并产 生交变转矩作用在轴系上，如果这一交变转矩的频率同机组轴系某一个固有 的扭振频率重合，就会激发起轴系的扭振。 预防和抑制轴系扭振的措施可以从设计制造、运行方式，机—电配合、在线监测等几个方面针对不同的情况采取相应的措施。 设计制造，是指包括汽轮发电机轴系扭振频率、绕组的设计、选材、工艺和机械加工以及输电系统的线路的结构方式、继电保护、控制手段以及串联电容补偿方式的设计与选择
设备振动标准
“刚性连接”中，相对的连接件之间不得有位移，在大多数的紧固中都是这样的连接。 “挠性连接”中，相对的连接件既有约束或传递动力的关系，又可以有一定程度的相对位移。 如常见的联轴器，刚性联轴器将两个部分用螺栓紧固，这样的安装要求同心度极高，稍有误差，机械就会震动，而且寿命不长。 挠性联轴器就有措施，在联轴器的两部分之间，使用滑块、弹性柱销、木销或万向节等，即传递了动力，也满足了设备的使用要求。 刚性联轴器不具有补偿被联两轴轴线相对偏移的能力，也不具有缓冲减震性能；但结构简单，价格便宜。只有在载荷平稳，转速稳定，能保证被联 两轴轴线相对偏移极小的情况下，才可选用刚性联轴器。属于刚性联轴器的 有套筒联轴器、夹壳联轴器和凸缘联轴器等。其它联轴器都是挠性联轴器了． 企业设备振动故障诊断 相对标准的建立及应用 陈兆虎李兰儒张红 摘要本文结合克拉玛依石化厂实际情况，从安全性、经济性出发，叙述建立适合现代企业设备管理维修的动设备振动故障诊断相对标准的方法，以及相对标准应用效果。 一、设备振动故障诊断标准 1.标准的类型及理论依据 标准有绝对标准和相对标准两大类型。绝对标准就是人们常说的国际标准。各种转动机械的振源主要来自结构设计，制造、安装质量，调试情况和环境本身。振动的存在必然不同程度引起设备自身及其附属管线的结构疲劳和损伤。美国齿轮制造协会(AGMA)提出在低频域(10Hz以下)，以位移作为振动标准；中频域(10Hz～1kHz)，以速度作为振动标准；而高频域(1kHz以上)则以加速度作为标准。 理论已经证明，振动部件的疲劳与振动速度成正比，振动所产生的能量与振动速度的平方成正比，能量传递的结果必然造成磨损或其它缺陷。因此，在振动判断标准中，无论从疲劳损伤还是磨损等缺陷来说，以振动速度标准最为适宜。 )标准mm/s 表1 电动机器振动(v rms
机械设备振动标准
机械设备振动标准 它是指导我们的状态监测行为的规范 最终目标：我们要建立起自己的每台设备的标准（除了新安装的设备）。 ?监测点选择、图形标注、现场标注。 ?振动监测参数的选择：做一些调整：长度、频率范围 ?状态判断标准和报警的设置 1 设备振动测点的选择与标注 1.1监测点选择 测点最好选在振动能量向弹性基础或系统其他部分进行传递的地方。对包括回转质量的设备来说，建议把测点选在轴承处或机器的安装点处。也可以选择其他的测点，但要能够反映设备的运行状态。在轴承处测量时，一般建议测量三个方向的振动。铅垂方向标注为V，水平方向标注为H，轴线方向标注为A，见图6-1。 图6-1 监测点选择
图6-2在机器壳体上测量振动时，振动传感器定位的示意图 1.2 振动监测点的标注 （1）卧式机器 这个数字序列从驱动器非驱动侧的轴承座赋予数字001开始，朝着被驱动设备，按数字次序排列，直到第一根轴线的最后一个轴承。在多根轴线的(齿轮传动)机器上，轴承座的次序从驱动器开始，按数字次序继续沿着第二根轴线到被驱动器往下排列，接着再沿着第三根轴线往下排列，直到机组的末端为止。常见的几种标注方法见图6-3～6-5。 图6-3 振动监测点的标注 图6-4 振动监测点的标注
图6-5 振动监测点的标注 （2）立式机器 遵循与卧式机器同样的约定。 1.3 现场机器测点标注方法 机壳振动测点的标注可以用油漆标注，也可以在机壳上粘贴钢盘来标注振动测点，最好采用后一种方法标注。采用钢盘时，机壳要得到很好的处理。钢盘规格为厚度5mm，直径30mm，用强度较好的粘接剂粘接，以保证良好的振动传递特性。 2 设备振动监测周期的确定 振动监测周期设置过长，容易捕捉不到设备开始劣化信息，周期设置过短，又增加了监测的工作量和成本。因此应根据设备的结构特点、传动方式、转速、功率以及故障模式等因素，合理选定振动监测周期。当设备处于稳定运行期时，监测周期可以长一些；当设备出现缺陷和故障时，应缩短监测周期。在确定设备监测周期时，应遵守以下原则； 1）安装设备或大规模维修后的设备运行初期，周期要短（如每天监测一次），待设备进入稳定运行期后，监测周期可以适当延长。 2）检测周期应尽量固定。 3）对点检站专职设备监测，多数设备监测周期一般可定为7至14天；对接近或高于3000转/分的高速旋转设备，应至少每周监测1次。 4）对车间级设备监测，监测周期一般可定为每天1次或每班1次。 5）实测的振动值接近或超过该设备报警标准值时，要缩短监测周期。如果实测振动值接近或超过该设备停机值，应及时停机安排检修。如果因生产原因不能停机时，要加强监测，监测周期可缩短为1天或更短。 3 设备振动监测信息采集 3.1 振动监测参数的选择
轴系扭振
电信号扰动下的轴系扭振 摘要 本文用一种改进的Riccati扭转传递矩阵结合Newmark-β方法研究非线性轴系的扭转振动响应。首先，该系统被模化成一系列由弹簧和集中质量点组成的系统，从而建立一个由多段集中质量组成的模型。第二，通过这种新发展起来的程序可以从系统的固有频率和扭振响应中消除累计误差。这种增量矩阵法，联合结合了Newmark-β法改进的Riccati扭转传递矩阵法，进一步应用于解决非线性轴系扭转振动的动力学方程。最后，将一种汽轮发电机组作为一个阐述的例子，另外仿真分析已被应用于分析典型电网扰动下的轴系扭振瞬时响应，比如三相短路，两相短路和异步并置。实验结果验证了本方法的正确性并用于指导涡轮发电机轴的设计。 关键词：传递矩阵法；Newmark-β法；汽轮发电机轴；电学干扰；扭转振动 1.引言 转子动力学在很多工程领域起着很重要的作用，例如燃气轮机，蒸汽轮机，往复离心式压气机，机床主轴等。由于对高功率转子系统需求的持续增长，计算临界转速和动态响应对于系统设计，识别，诊断和控制变得必不可少。由于1970年和1971年发生于南加州Edison’sMohave电站的透平转子事故，业界的注意力集中在由传动行为导致的透平发电机组内的轴的扭转振动。当代的大型透平发电机组单元轴系系统是一种高速共轴回转体。它是由弹性联轴器连接，由透平转子，发电机和励磁机组成。电力系统故障或操作条件的变化引起的机电暂态过程可能导致轴的扭转振动，而轴的扭转振动对于设计来说是非常重要的。对于透平发电机轴系扭振的研究，如发生次同步谐振和高速重合，基本的是对固有频率和振动响应的计算的研究。 当前，有限元法和传递矩阵法是最流行的两种分析轴系扭振的方法。有限元法（FEM）通过二阶微分方程构造出转子系统直接用于控制设计和评估，而传递矩阵法 （TMM）解决频域内的动态问题。TMM使用了一种匹配过程，即从系统一侧的边界条 1
畸变测试卡作业指导书
畸变测试卡作业指导书版本/版次 A / 0 页码/页数 1 / 5 生效日期：2019/7/30 发放范围：LAB 制 订 审 核 批 准 日 期 日 期 日 期 修 订 履 历 状态 日期 内容 修订 审核 批准 A/0 1、目的
畸变测试卡作业指导书版本/版次 A / 0 页码/页数 2 / 5 制定本公司的镜头使用畸变测试卡检验标准和检验方法，明确检验条件，确保我司生产的镜头畸变大小满足客户要求。 2、适用范围 本规范适用于本公司所有镜头。 3、畸变测试标版简介 3.1 畸变测试标版样图 3.2 畸变测试标板的材料、尺寸、单位 ◆材料： 结算 ?反射式：由前面照明的反射的测试标板 ◆尺寸： ?标板影像宽高比可以选择16:9、3:2、4:3和1：1标板，测试畸变时无特殊要求；拍摄距离 无限制，充满屏幕3/4即可。 ◆单位： ?使用百分比来表示，标记为“%”。 3.3 畸变测试标板测试单元、测试单元的测试内容 ◆测试单元： ?主要使用单元方格形态体现测试镜头的畸变。 ◆测试单元的测试内容： ?用于测量镜头水平/垂直方向的畸变；
畸变测试卡作业指导书版本/版次 A / 0 页码/页数 3 / 5 4、拍摄畸变测试标版的方法 4.1 拍摄条件 ?测试工具：标准型畸变各类别测试标板、三角架、反射式光源、色温照度计 ?测试环境：色温：5600k 照度：500-1000Lux 4.2 摄距离的确定和标板大小的选用 ?首先，一般来讲对于某一Cellphone Camera Module而言，测试畸变时的拍摄距离取决于该模组的对焦距离。 ?确定好拍摄距离后，摄像机正对图纸中心拍照(拍摄距离必须对焦清晰，拍摄画面与畸变测试标板平行不能倾斜)，各标板的选择可以通用所有镜头。 4.3 拍摄范围的选取 ?选择合适的标板，将畸变测试卡固定在通用多光源反射式摄像头测试灯箱中,选取D65光源，摄像机对准图纸进行拍摄，在镜头的拍摄画面与畸变测试标板平行不能倾斜，让拍摄画面 充满屏幕3/4即可，也可充满整个屏幕。 ?测试镜头畸变 5、 测试效果的判读评估
振动测试必须知道的27个基本常识59388
振动测试必须知道的27个基本常识 (2015-12-16 10:52:39) 转载▼ 标签： 杂谈 1、什么是振动 振动是机械系统中运动量（位移，速度和加速度）的振荡现象。 2、振动实验的目的 振动试验的目的是模拟一连串振动现象，测试产品在寿命周期中，是否能承受运输或使用过程的振动环境的考验，也能确定产品设计和功能的要求标准。振动试验的精义在于确认产品的可靠性及提前将不良品在出厂前筛检出来，并评估其不良品的失效分析使其成为高水平，高可靠性的产品。 3、振动分几种 振动分确定性振动和随机振动两种。 4、什么是正弦振动 能用一项正弦函数表达式表达其运动规律的周期运动。例如凡是旋转、脉动、振荡（在船舶、飞机、车辆、空间飞行器上所出现的）所产生的振动均是正弦振动。 5、正弦振动的目的 正弦振动试验的目的是在试验室内模拟电工电子产品在运输、储存、使用过程中所遭受的振动及其影响，并考核其适应性。 6、正弦振动的试验条件 正弦振动试验的验条件（严酷等级）由振动频率范围、振动量、试验持续时间（次数）共同确定。 7、什么是振动频率范围 振动频率范围表示振动试验由某个频率点到某个频率点进行往复扫频。例如：试验频率范围5-50Hz，表示由5Hz到50Hz进行往复扫频。 8、什么是频率 频率：每秒振动的次数.单位：Hz。 9、什么是振动量
振动量:通常通过加速度、速度和位移来表示。加速度：表示速度对时间倒数的矢量。加速度单位:g或m/s2速度：在数值上等于单位时间内通过的路程位移：表示物体相对于某参考系位置变化的矢量。位移单位:mm 10、什么是试验持续时间 振动时间表示整个试验所需时间,次数表示整个试验所需扫频循环次数。 11、什么是扫频循环 扫频循环：在规定的频率范围内往返扫描一次：例如：5Hz→50Hz→5Hz,从5Hz 扫描到50Hz后再扫描到5Hz。 12、什么是重力加速度 重力加速度：物体在地球表面由于重力作用所产生的加速度。1gn=10m/s2（GB/T 2422-1995 电工电子产品环境试验术语） 13、扫描方式分几种 线性扫描：是线性的，即单位时间扫过多少赫兹，单位是Hz/s或Hz/min，这种扫描用于细找共振频率的试验。对数扫描：频率变化按对数变化，扫描率可以是oct/min ，对数扫描的意思是相同的时间扫过的频率倍频程数是相同的。 14、什么是扫描速度 扫描速度(sweep speed):指从最低频率扫描到最高频率的速度。有以下几种：1）oct/min:多少倍频程每分钟。例:1oct/min,5Hz到10Hz需1分钟,10Hz到20Hz需1分钟。2）min/sweep:多少分钟每次扫频。例:5-500Hz,扫描速度:1分钟/sweep,表示从5Hz到500Hz需1分钟。3）Hz/s:多少Hz每秒。例:5-10Hz,扫描速度:1Hz/s,表示5Hz到6Hz需1秒,6Hz到7Hz需1秒。 15、振动试验中有几个方向 除有关规范另有规定外，应在产品的三个互相垂直方向上进行振动试验。一般定义产品长边为X轴向，短边为Y轴向，产品正常摆放上下为Z轴向。 16、什么是交越频率 交越频率：在振动试验中由一种振动特性量变为另一种振动特性量的频率。如交越频率由等位移——频率关系变为等加速度——频率关系时的频率。 17、为什么要共振搜寻 一般待测物上有各种零组件，而每一个不同的零组件，皆有其不同的共振频率，同时会因形状、重量、固定方式不同而在振动发生时产生不同的共振频率及放大
船舶柴油机的轴系扭转振动的分析与研究
船舶柴油机的轴系扭转振动的分析与研究 【摘要】本文通过一些国内因轴系扭转振动而引起的断轴断桨的事故实例，来分析引起轴系扭转振动的主要原因，分析扭振主要特性，并提取一些减振和防振的基本控制措施。 【关键词】船舶柴油机轴系扭振危害分析措施 在现代船舶机械工程中，船舶柴油机轴系扭转振动已经成为一个很普遍的问题，它是引起船舶动力装置故障的一个很常见的原因，国内外因轴系扭转而引起的断轴断桨的事故也屡见不鲜，随着科学水平的提高和航运业的发展，人们越来越重视船舶柴油机组的轴系扭转振动，我国《长江水系钢质船舶建造规范》和《钢质海船入级与建造规范》（简称《钢规》）和也均规定了在设计和制造船舶过程中，必须要向船级社呈报柴油机组的轴系扭转振动测量和计算报告，以此来表明轴系扭转振动的有关测量特性指标均在“规范”的允许范围内。 1 船舶柴油机轴系扭转振动现象简介 凡具有弹性与惯性的物体，在外力作用下都能产生振动现象。它在机械，建筑，电工，土木等工程中非常普遍的存在着。振动是一种周期性的运动，在许多场合下以谐振的形式出现的，船舶振动按其特点和形式可分为三种，船体振动，机械设备及仪器仪表振动，和轴系振动。船舶柴油机轴系振动按其形式可分为三种：扭转振动，纵向振动，横向振动。柴油机扭转振动主要是由气缸内燃气压力周期性变化引起的，它的主要表现是轴系上各质点围绕轴系的旋转方向来回不停的扭摆，各轴段产生不相同的扭角。纵向振动主要是由螺旋桨周期性的推力所引起的。横向振动主要是由转抽的不平衡，如螺旋桨的悬重以及伴流不均匀产生的推力不均匀等的力的合成。 船舶由于振动引起的危害不但可以产生噪音，严重影响旅客和船员休息，还会造成仪器和仪表的损害，严重的时候甚至出现船体裂缝断轴断桨等海损事故，直接影响船舶的航行安全。而在船舶柴油机轴系的三种振动中，产生危害最大的便是扭转振动，因扭转振动而引起的海损事故也最多，因此对扭转振动的研究也最多。而且当柴油机轴系出现扭转振动时，一般情况下，船上不一定有振动的不适感，因此这种振动也是最容易被忽视的一种振动形式，一旦出现扭转振动被忽视，往往意味着会发生重大的事故。更应该注意的是，当发动机运转在主临界速度时，自由端的传动齿轮箱往往容易发生齿击或噪声大的现象，这时检查时会发现齿轮有点蚀或剥落等磨损现象，严重时会有断齿事故。有时在强共振的情况下，轴系中的某些位置只要数分钟运行就能自行发热，稍有疏忽，就可能造成断轴断桨的海损事故。 2 船舶柴油机因扭振而引起的断轴断桨的事故及分析 （1）广西海运局北海分局所属沿海货轮400吨桂海461、462、463，三条
振动量的常用测量方法三种
振动量的常用测量方法三种: 1.机械式测量方法：主要用杠杆放大原理或惯性原理加上杠杆放大原理。 2.电测法：将振动参量(位移、速度、加速度)转换成电信号，经电子系统 放大后进行测量记录的方法。 3.光测法：把振动参量转换成光信号，经光学系统放大后，加以测量和记 录。 直接为震动试验提供振动源的设备是激振设备，包括：振动台和激振器两类；有机械式、电动式、电动液压式、压电式。 1.机械式振动台的工作原理: (1)离心式：利用偏心块绕定轴转动，产生离心力。质量为m,偏心 距r的质量块，以角速度3绕0转动，产生离心力 F x F cos t mr 2 cos t 2 F y F sin t mr sin t 为了产生单一方向激振力，将其设计成双轴式结构，即把两偏 心块对称地安装在两轴上，并使偏心块作反向同角速度的旋转。水平 分力相互抵消，只剩下按正弦规律变化的垂直激振力 通常偏心质量块由活动扇形块与固定扇形块构成
的角度，则可以改变激振力值，也就是台面的振幅值。当180时, 离心力为最大，此时激振力为： 当°,台面的振幅不随激振频率改变, 同偏心质量、偏心距成正 F 2mr sin t 振动台的运动方程：My ky F 台面的振幅：A2m r 22 M( 2o) m每组偏心块的质量；r偏心距；M 0 为振台的固有频率； 运动部分的总质量 2mr M (2.)凸轮式振动台: 台面振幅由偏心距r决定：y rsin t ,频率由直流电机的转速决定。为了调节振幅，常用同轴的双凸轮装置。通过调节内外两凸轮的相对位置调节凸轮的偏心距，即调节了振幅。 机械式振动台的特点： 简单、可靠，承载力较大。由于旋转机构的惯性大，所以工作的频率不高，低于50~60H N另外，机件之间存在加工间隙，工作时会引起碰撞，影响台面波形。用于中小型模型试验，也用于对产品作环境实验 2.电磁式振动台： 电磁式振动台是把交变的电量变为交变的机械量的装置。利用带 电导线在磁场里受到安培力的作用，使得导线产生运动的原理制成 F 0.102BLI 10
某船舶推进轴系扭振计算分析-不错的论文(精)
第22卷 第5期（总第131期）2011年10月 船舶 SHIP&BOAT Vol.22No.5October，2011 ［船舶轮机］ 某船舶推进轴系扭振计算分析 金立平 （吉林省地方海事局 ［关键词］船舶推进轴系；有限元；转动惯量；扭振［摘 要］提高轴系扭振计算精度，必须有精确的原始参数，以准确掌握船舶轴系扭振情况。在有限元分析软件 中，建立曲柄半拐等的三维模型，用有限元分析方法精确的确定了各质量、轴段的转动惯量、扭转刚度等精确原始参数。基于建立的实船轴系当量系统，计算出了各结自由振动的频率及对应的共振转速，自由端和飞轮输出端的振幅，分析了轴段应力和扭矩随曲轴转角及转速的变化关系。结果表明在整个转速范围内，扭转振幅小于限定值，轴段的最大扭矩和应力均小于材料许用值，本船舶轴系扭转振动状况是良好的。 ［中图分类号］U664.21 ［文献标志码］A ［文章编号］1001-9855（2011）05-0046-04 长春130061）Torsionalvibrationcalculationandanalysisofashippropulsionshaft JINLi-ping （JiLinLocalMaritimeSafetyAdministration，Changchun130061） Keywords：marinepropulsionshafting；FEM；inertiamoment；torsionalvibration Abstract：Thepreciseoriginalparametersarecriticalforimprovingthecalculationaccuracyofshafttorsi onalvibration.Athree-dimensionalmodeofahalfcrankisestablishedinthefiniteelementanalysissoftwaretoaccurate lycalculatetheoriginalparameterssuchasthemomentofinertiaandtorsionalstiffnessofeachs haftsection.Basedontheestablishedrealshipshaftingequivalentsystem,thispapercalculatedt hefreevibrationfrequencyandthecorrespondingresonancespeed,aswellasthevibrationampl itudeofthefreeendandtheflywheeloutputend,analyzedtherelationshipofthestressandtorque ofshaftsandthecrankangleandenginespeed.Theresultsshowthatinthewholespeedrange,thet
振动量的常用测量方法三种
振动量的常用测量方法三种： 1． 机械式测量方法：主要用杠杆放大原理或惯性原理加上杠杆放大原理。 2． 电测法：将振动参量（位移、速度、加速度）转换成电信号，经电子系统放大后进行测 量记录的方法。 3． 光测法：把振动参量转换成光信号，经光学系统放大后，加以测量和记录。 直接为震动试验提供振动源的设备是激振设备，包括：振动台和激振器两类；有机械式、电动式、电动液压式、压电式。 1． 机械式振动台的工作原理： （1） 离心式：利用偏心块绕定轴转动，产生离心力。质量为m,偏心距r 的质量块，以角 速度ω绕O 转动，产生离心力 t m r t F F t m r t F F y x ωωωωωωsin sin cos cos 22==== 为了产生单一方向激振力，将其设计成双轴式结构，即把两偏心块对称地安装在两轴上，并使偏心块作反向同角速度的旋转。水平分力相互抵消，只剩下按正弦规律变化的垂直激振力。 通常偏心质量块由活动扇形块与固定扇形块构成。若改变活动扇形块的角度α ，则可以改变激振力值，也就是台面的振幅值。当 180=α时，离心力为最大，此时激振力为： t mr F ωωsin 22= 振动台的运动方程： F ky y M -=+ 台面的振幅： ) (22022 ωωω-=M mr A M k =0ω为振台的固有频率；m 每组偏心块的质量；r 偏心距；M 运动部分的总质量 当0ωω>>，台面的振幅不随激振频率改变，同偏心质量、偏心距成正比M mr A 2= 。
（2．）凸轮式振动台： 台面振幅由偏心距r 决定：t r y ωsin =，频率由直流电机的转速决定。为了调节振幅，常用同轴的双凸轮装置。通过调节内外两凸轮的相对位置调节凸轮的偏心距，即调节了振幅。 机械式振动台的特点： 简单、可靠，承载力较大。由于旋转机构的惯性大，所以工作的频率不高，低于50~60Hz 。另外，机件之间存在加工间隙，工作时会引起碰撞，影响台面波形。用于中小型模型试验，也用于对产品作环境实验。 2． 电磁式振动台： 电磁式振动台是把交变的电量变为交变的机械量的装置。利用带电导线在磁场里受到安培力的作用，使得导线产生运动的原理制成的。 410102.0-?=BLI F B ——磁场强度 L ——导线有效长度 I ——导线内电流强度 改变磁力线圈中电流的频率及强度，就能改变振动台振动的频率及幅值。 3． 电气液压式振动台 工作过程：电信号转化为大功率液压信号，液压油进入激振器，激振器带动台面按照输入电信号的规律振动。 4． 大型模拟地震振动台 地震荷载是因地面运动而引起的一种惯性力，仅用激振器所产生的集中力来模拟地震力是不确切的。大型模拟地震振动台可以模拟地震运动，具有大振幅、大出力、多方向震动及频率低的特点。
机械振动测试系统综述
机械振动测试系统综述 翟 慧 强 张 金 萍 于 玲 王 丹 （沈阳化工大学 机械工程学院,辽宁 沈阳 110142） 摘 要:机械振动测试技术在工业生产中起着十分重要的作用，为此设计和制造高效的机械振动测试系统便成为测试技术的重要内容。本文首先概述了机械振动测试系统的发展历程。总结和分析了发展机械振动 测试系统的基本组成和应用理论。根据不同原理列举了几种机械振动测试系统的类型并对不同的机械振动 测试系统进行分析,探讨了他们的优点和不足。最后在此基础上分析了机械振动测试系统的几个发展趋势和 系统建设中仍然要注意的抗干扰问题和故障诊断问题。 关键词：机械振动测试系统；测试技术；抗干扰；故障诊断 1 引言 振动问题广泛存在于热门的生活和生产当中。建筑物、机器等在内界或者外界的激励下就会产生振动。而机械振动常常会破坏机械的正常工作，甚至会降低机械的使用寿命并对机器造成不可逆的损坏多数的机械振动是有害的。因而对振动的研究不仅有利于改善人们的生活环境和生活水平，也有助于提高机械设备的使用寿命，提高人们的生产效率。正因如此振动测试在生产和科研等多方面都有着十分重要的地位[1]。为了控制振动，将振动给人们带来的危害降至最低，就需要我们了解振动的特性和规律，对振动进行测试和研究。振动测试系统应运而生。 振动测试系统有着较为长久的发展历史，是与人类社会的发展有着紧密的联系。随着计算机技术和相关高科技技术的问世和发展，振动测试系统也有了飞跃性的发展。振动测试系统从最早的简单机械设备的应用到如今的先进的计算机技术和设备的应用。从刚开始的检测人员的耳朵来进行测量、判断和计算出大概的故障点的原始方法到现在的计算机控制、存储、处理数据的处理[2]。无不体现出振动测试系统的长足发展和飞跃式的进步。与此同时，机械振动测试在理论方面也有了长足的发展，1656年惠更斯首次提出物理摆的理论并且创造出了单摆机械钟到现今的自动控制原理和计算机的日趋完善，人们对机械振动分析的研究已日趋成熟。而伴随着振动测试系统的进步和日臻成熟，其在国民的日常生活和生产中所扮演的角色也愈发的重要。 2机械振动测试系统的基本理论与组成 机械振动测试就是利用现代一些测试手段，对所研究物体的机械振动进行测量，并对测得的信号进行更细致的分析，以期获得在各种工作状态下物体的机械振动特性，从而判断物体的机械振动特性是否符合要求。 振动测试系统主要由传感器、信号调节部分、数模转换器、信号处理部分和数据记录部分、反馈部分等组成。传感器是将被测量转换成某种电信号的部件。是整个测试系统最重要的组成部分。信号调节部分是把传感器的输出信号转换成适合于进一步传输和处理的形式。经过加工处理使得原始信号更加便于分析和处理。这种信号的转换多数是电信号直接的转换。信号处理部分是对来自信号调节环节的信号进行各种运算和分析。这也是测试的核心意义所在，包括对时域和频域的分析，已得到各种参数。数模转换器是采用计算机等进行测试、控制系统时进行模拟信号与数字信号的相互转换的环节。测试系统的主要作用是更加便捷易懂的将初试信号转换成某种信号进行提取分析。因此最重要的是信号不能失真，不出现扰动。这就对测试系统提出了较为严格的要求[3]。 3.振动测试系统的分类 近几年来，振动测试理论与方法都有了很大的发展。目前振动测试方法按其原理不同可以分为四类。直观类、光学类、机械类和电测类。直观法操作简便，不受各种器材的限制。
线阵CCD测量系统的镜头畸变校正新方法_罗红娥
光电技术应用 线阵CCD测量系统的镜头畸变校正新方法 罗红娥,陈 平,顾金良,夏 言,栗保明 (南京理工大学弹道国防科技重点实验室,南京210094) 摘 要: 提出了一种线阵CCD测量系统镜头畸变校正的新方法。用线阵CCD相机及经纬仪组合体,对空间周期黑白条纹图像照相,通过图像处理和matlab曲线拟合建立图像像素坐标与无镜头畸变的理想像素坐标的关系式,即畸变校正函数。利用畸变校正函数可校正线阵CCD镜头畸变。将该方法应用于线阵CCD散布正交交汇测量系统后(两相机间距为1561m m),测量误差由畸变校正前5mm提高到畸变校正后的0.9mm。实验结果表明,用该方法进行镜头畸变校正后,线阵CCD散布测量系统的精度得到了显著的提高。 关键词: 线阵CCD;空间周期黑白条纹;镜头畸变校正 中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:1001-5868(2009)03-0441-03 A New Method of Lens Distortion C alibration of Linear C CD Measurement System LUO H ong-e,CH EN Ping,G U Jin-liang,XIA Yan,LI Bao-ming (National Defence Research Laboratio ry of Bassistics,Nanjing University of Science and Technology,Nanjing210094,C HN) A bstract: Carried o ut is a new method of lens disto rtion calibration based o n linear CCD measurement system.Lens disto rtio n of linear CCD camera is calibrated by the metho d o f taking photos of spatial pe rio dic black and w hite stripes w ith the combination of linear CCD camera and theodo lite.The lens distor tion calibration function betw een the image coordinates and the ideal im age coordinate s w itho ut lens disto rtion w as carried out by image processing and m atlab curve fitting.This lens disto rtio n calibration m ethod w as applied to linear CCD cro ssing dispersion measurement sy stem(the distance betw een the tw o CCD cameras is1561m m)and the erro r of the measurement system decreased from5mm befo re calibratio n to0.9m m afte r calibratio n.The e xperiment results show that the precisio n o f the linear CCD measurement sy stem increased obviously by calibrating lens disto rtion w ith this me thod. Key words: linear CCD;spatial periodic black and w hite stripes;lens disto rtio n calibration 0 引言 随着线阵CCD技术的飞速发展,线阵CCD系统在无接触实时测量系统[1-2]、表面缺陷检测系统[3]及高速运动目标姿态测量系统[4-5]等方面获得了越来越多的应用。由于线阵CCD测量系统一般摄像视场较大,所以物镜大多采用广角镜头。与非广角镜头相比广角镜头畸变较为严重,线放大率随物体的位置离开光轴距离的变化而变化,使得物体经过畸变镜头后成像偏离理想位置,若不进行畸变校正,将会严重地影响测量精度。因此,在线阵CCD测量系统中,必须对镜头畸变进行校正。常用的镜头畸变的校正方法主要有实验法和基于图像的数字校正方法两种。实验法就是借助实验仪器,测出不同视场处的畸变量对畸变进行修正。该方法需使用光具座、同心圆图等特定的仪器,在实际中应用较少。通常使用最多的方法是基于图像畸变校正法,有网格标定法[6]、线阵激光标定法[7]等。网格标定法一般计算量较大,较多应用于机器视觉系统中二维图像 《半导体光电》2009年6月第30卷第3期罗红娥等: 线阵CCD测量系统的镜头畸变校正新方法 收稿日期:2008-05-26.
轴系扭振计算例子
1 轴系基本数据 轴系布置数据 船舶类型海船 安装类型螺旋桨 中间轴连接方式键槽 减振器无 弹性联轴器无 齿轮箱无 总质量数12 主支质量数12 1级分支数0 2级分支数0 柴油机基本参数 型号7S60MC 制造厂/ 气缸数目7 冲程数 2 气缸型式直列 额定功率(kW) 13570 额定转速(r/min) 105 最低稳定转速(r/min) 30 缸径(mm) 600 活塞行程(mm) 2292 往复部件重量(kg) 5559 平均有效压力(MPa) 1.7 连杆中心距(mm) 2628 发火顺序1-7-2-5-4-3-6 机械效率0.83 第1气缸质量号 2 螺旋桨基本参数 型号Fault 制造厂Fault 直径(mm) 700 叶数 4 盘面比0.7 螺距比 1.1 转动惯量(kg.m^2) 230 螺旋桨所处单元号12
2 系统当量参数表 序号分支号惯量(Kgm^2) 刚度(MNm/rad) 外径(mm) 内径(mm) 传动比标识 1 0 209.0000 1329.787 2 672.0 115.0 1 2 0 10171.0000 1095.290 3 672.0 115.0 1 气缸#1 3 0 10171.0000 1135.0738 672.0 115.0 1 气缸#2 4 0 10171.0000 1054.8523 672.0 115.0 1 气缸#3 5 0 10171.0000 1055.9662 672.0 115.0 1 气缸#4 6 0 10171.0000 1133.7868 672.0 115.0 1 气缸#5 7 0 10171.0000 1165.5012 672.0 115.0 1 气缸#6 8 0 10171.0000 1538.4615 620.0 115.0 1 气缸#7 9 0 3901.0000 3115.2648 620.0 115.0 1 推力轴 10 0 5115.0000 60.3500 480.0 0.0 1 中间轴 11 0 613.9000 166.8335 590.0 0.0 1 螺旋桨轴 12 0 75197.0000 1.0000 100.0 0.0 1 螺旋桨
船舶轴系扭振计算步骤2006(精)
船舶轴系扭振计算 1 已知条件 轴系原始资料 2 当量系统 2.1惯量计算（或给定） 2.2 刚度计算（或给定） 2.3 当量系统转化，即将系统转化成惯量－刚度系统，并给出当量系统图以及相关参数（见表） 当量系统参数
3 固有频率计算（自由振动计算并画出振型图）Holzer表 4 共振转速计算
5强迫振动计算(动力放大系数法的计算步骤) 步骤1：激励计算
步骤2：计算第1惯性圆盘的平衡振幅步骤3：计算各部件的动力放大系数 步骤4：求总的放大系数 111111=++++ QQeQpQsQrQd 步骤5：计算第1质量的振幅 A＝Q×A1st 步骤6：轴段共振应力计算 τk,k+1=τ0?A1 步骤7：共振力矩计算步骤8：非共振计算 A1= ??n?1- n???c 步骤9：扭振许用应力计算（按CCS96规范）步骤10：作出扭振应力或振幅－转速曲线 能量法计算步骤：
步骤1 相对振幅矢量和的计算（如为一般轴系，可省略） A1st? ??? 2 ?1?n?+2 Q ??nc ? 2 ???? 2 步骤2 激励力矩计算Mv（若为柴油机轴系，方法同动力放大系数法步骤1；若为一般轴系，则已知条件给定）步骤3：激励力矩功的计算WT=πMνA1∑k 步骤4：阻尼功的计算各部件的阻尼功 部件外阻尼功的计算： 步骤5：阻尼力矩功Wc的计算(为系统各部件总阻尼功之和) Wc=Wce+Wcd+Wcp+Wcs+Wcr+ 步骤6：求第1质量振幅A1 A1= WT Wc 步骤7－11同动力放大系数法步骤6－10 强迫振动计算结果表：
6 一缸不发火的扭振计算 1）不发火气缸的平均指示压力近似为零，相应的气体简谐系数为bv；其他气缸的平均指示压力pimis为：pimis=zpi N/mm2；式中：z-气缸数,pi按前面计算公式计算。 z-1 2）相应的Cimis为：Cimis=avpimis+bv Cimis∑amis3）一缸不发火影响系数为:γ=Cνa 式中：Cv、Cvmis——分别为正常发火与一缸不发火时的简谐系数； 、分别为正常发火与一缸不发火时的相对振幅矢量和，其中aaa∑mis按下式计算：∑∑mis zz 2∑amis=(∑βkaksinνζ1,k)+(∑βkakcosνζ1,k)2 k=1k=1 不发火缸βk=bν Cvmis，其他气缸为1； 4）一缸不发火的振幅、应力和扭矩： 第1质量振幅为： 轴段应力为：A1mis=γA1 τ1misk,k+!=γτk,k+1
角振动测量方法的研究
第37卷第12期 振动与冲击 JOURNAL OF VIBRATION AND SHOCK Vol.37 No.12 2018 角振动测量方法的研究 刘爱东$$于梅$$何闻2 (1.中国计量科学研究院，北京100029;2.浙江大学机械工程学院浙江省先进制造技术重点实验室，杭州310027) 摘要：中国计量科学研究院研制出频率范围〇. 〇〇〇 5 H y ~ 1 200 H z高精度角振动基准装置，低频角振动装置最 大角位移300°，中频角振动装置最大角位移60°，角加速度范围为0.04 ra d/I ~2 000ra d/1。装置实现了衍射式外差激 光干涉仪测量方法，以及圆光栅和双光束外差激光干涉仪差动测量。角加速度复灵敏度测量不确定度（N =2):参考点优 于 0.5%，0. 5°，通频带优于 1.0%，1.0。。 关键词：角振动;角加速度;角速度;角位移;外差激光干涉仪;衍射光栅;正弦逼近法 中图分类号：TH825 文献标志码：A DOI:10.13465/https://www.wendangku.net/doc/a017710152.html,ki.jvs.2018.12.032 A study of an angle vibration measuring method LIUAidong1，YUM ei1，HEWen2 (1. National Institute of Metrology，Beijing 100029,China；2. Key Lboratory of Advanced Manufacturing Technology of Zhejiang Province， School of Mechanical Engineering，Zhejiang University，Hangzhou 310027，China) Abstract: Primary standard of angular vilDration devices have been developed in the National institute of Metrology. T he max i m u m angular displacement of low angular vibration device i s300 0 and medium angular vibration device i s60 °. T he dynamic range of angular accelerate i s 0. 04 rad/s2to 2 000 rad/s2.Diffraction grating and heterodyne laser interferometer acted as t he main measurement metliod. At the same time，circular grating and two-l3eam heterodyne laser interferometer differential measurement have been realized. Uncertainty of measurement of angu (N = 2) is: 0.5%，0.5o(reference)，and others are better than 1.0%，1.0o in whole frequency band. Key words ：angular vibration; angular accelerate; angular velocity; angular disp l acement; heterodyne laser interferometer；diffraction grating; sine approximation method 振动按位移形式可分为直线振动和角振动，角振 动与直线振动在应用中同等重要，在航空航天飞行器 姿态控制，交通运输工具转向以及平稳性行驶，机器人 的研究与控制等存在大量的科学研究与应用。德国物 理技术研究院建立了 〇.3 Hz~ 1 000 H z的角振动计量 标准装置，最大角位移60。，测量方法采用衍射光栅式 外差激光干涉仪的测量法[1_2]。韩国标准与科学研究 院建立了 8 Hz~5 000 H的角振动标准装置，测量方法 为零差激光干涉仪与棱镜配合的测量方法[3?4]。我国 304所先后研制了低频角振动标准装置和中频角振动 标准装置，其中低频角振动台采用电机拖动方式，使用 圆光栅测量法，频率范围o.l Hz~ 100 H z。中频角振动 采用电磁原理，使用平面光栅和外差激光干涉仪测量 法，频率范围10 H z~550 H z[5_6]。中国计量科学研究 院在2012年开展了角振动计量基准装置的研制，以及 收稿日期！2016 -08 -30 修改稿收到日期:2016-12-28 第一作者刘爱东男，硕士，副研究员,1977年生 通信作者于梅女,研究员，1956年生基于衍射光栅式外差激光干涉仪的正弦逼近法、双光 束外差激光干涉仪差动法，圆光栅法等多种高精度角 振动测量方法的研究，并于2015年建立了0.000 5 Hz _ 1 200 H z的角振动计量装置，其中：0. 05 Hz _1 200 Hz 可精确复现角加速度幅值和相位；0.000 5 Hz_ 0.05 Hz可精确复现角速度和角位移幅值和相位。 1角振动原理 角振动基准装置由角振动激励源和角振动测量系 统构成。角振动台产生往复的机械旋转振动，即角加 速度、角速度、角位移。测量系统测得上述角振动参量，同时测得被校角振动传感器或者角振动测量仪器 的信号输出，得出被校传感器或者测量仪器的性能，结 构原理如图1所示。中国计量科学研究院建立的低频 角振动基准装置，频率范围0.000 5 Hz~160 H z，最大 角位移300。；中频角振动基准装置0.1Hz~1 200 H z，最大角位移60。。两个角振动台均采用磁电原理设计，具有低失真、大承载、大动态角加速度范围的特点。