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扭轉(zhuǎn)振動–測量振動的新方法

時間:2020-12-04 10:30來源:未知作者:Hong Kong

什么是扭轉(zhuǎn)振動？

扭轉(zhuǎn)振動定義為物體旋轉(zhuǎn)速度的微小變化序列。與常規(guī)振動類似，扭轉(zhuǎn)振動也由這些變化的幅度和頻率來定義。

當旋轉(zhuǎn)元件在其操作過程中承受不相等的載荷時，就會發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動。常見的例子是往復(fù)式壓縮機和內(nèi)燃機。由于在循環(huán)的某一時刻，一根連桿的扭矩在壓縮空氣時較大，而在空氣進入腔室時減小。

因此，曲軸反映出轉(zhuǎn)速變化，這可能會導(dǎo)致內(nèi)部應(yīng)力，在異常情況下，內(nèi)部應(yīng)力可能導(dǎo)致曲軸（或軸，取決于機器）破裂。

使用無線加速度計測量扭轉(zhuǎn)振動

以下案例研究將探討是外***的Erbessd–Phantom品牌的無線加速度計來測量扭轉(zhuǎn)振動的可能性。另外，他們將提供傳感器的技術(shù)數(shù)據(jù)以及那些希望在此問題上前進的人員感興趣的數(shù)據(jù)。

如何測量扭振？

用于測量扭轉(zhuǎn)振動的***常見方法之一是使用光學(xué)傳感器和鋼琴型磁帶來計算速度變化。因此記錄磁帶的每個步驟之間的時間差。測量的有效性和可靠性受到某些限制，其中之一是每轉(zhuǎn)可用樣本的數(shù)量，因為不正確的采樣率會產(chǎn)生混疊效應(yīng)或信號飽和。

新選擇

無線振動傳感器在工業(yè)中的使用可以提供測量扭轉(zhuǎn)振動的新方法。現(xiàn)在，我們可以直接以相同的采樣率和當前振動分析的解析能力在軸上測量扭轉(zhuǎn)振動。我們甚至可以在常規(guī)操作條件下永久監(jiān)視旋轉(zhuǎn)元件的狀態(tài)，以可視化其扭轉(zhuǎn)振動的演變。

案例分析

我們在額定扭矩為3.2 HP的兩缸空氣壓縮機的曲軸端安裝了一個***量程三軸振動傳感器（PHANTOM EPH-V11），用于扭轉(zhuǎn)振動研究。這項研究旨在證明傳感器在連接到旋轉(zhuǎn)軸時能夠發(fā)送可讀信號，并且還可以驗證二次諧波的存在，二次諧波是由扭矩變化引起的振動和與振動的和的乘積。曲軸的慣性（這種類型的機械中扭轉(zhuǎn)扭振的已知組件）。

主軸的標稱轉(zhuǎn)速為900 RPM，由使用4：1比率皮帶輪的3600 RPM單相電動機提供動力。

幻影EPH-V22無線加速度計功能

頻率范圍：0 – 10 kHz

幅度范圍：32 g峰峰值

分辨率線：6400

軸數(shù)：3

傳輸類型：藍牙

電池壽命：3年

圖1 –加速度計的偏心距
PHANTOM在這項研究中的優(yōu)點之一是其傳感器之一的偏心放置，從而可以測量軸的切向振動（圖1）。
考慮到系統(tǒng)質(zhì)量的變化會改變壓縮機的振動，因此在將傳感器安裝到壓縮機軸之前和之后進行了測量。結(jié)果：基本值增加了4％（圖2和3），這對于本研究可以忽略不計。

圖2 –沒有幻影的FFT

圖3 –帶有幻影的FFT

記錄數(shù)據(jù)

我很***興與您分享傳感器放置的簡便性，我***要做的就是將傳感器軸向擰到軸上。

另一方面，數(shù)據(jù)記錄沒有任何數(shù)據(jù)丟失，也沒有損壞的信號。此外，我們分析了加速度計的X軸，該X軸恰好是與該軸相切的半徑為9.6毫米（0.380英寸）的X軸。

我堅信我得到的是壓縮機的扭轉(zhuǎn)振動，我也確信該工具將??被該領(lǐng)域的分析師***度評價。頻譜顯示出二次諧波，類似于理論上描述的諧波，甚至更多。

圖4 –扭轉(zhuǎn)振動的波形和FFT

扭轉(zhuǎn)振動狀態(tài)監(jiān)控

他們將把Phantom EPH-V11傳感器永久安裝在壓縮機上，以監(jiān)視其隨時間變化的趨勢和頻譜。此外，由于機器操作是間歇性的，因此將PHANTOM振動傳感器連接到Phantom EPH-S40霍爾效應(yīng)RPM測量傳感器。這樣，振動傳感器僅在壓縮機運行時才發(fā)送有意義的數(shù)據(jù)。