LMS – 扭转振动测试解决方案

1、孙卫青孙卫青 LMS CLMS 扭转振动测试分析解决方案扭转振动测试分析解决方案扭振产生的根源扭振产生的根源旋转机械的交变载荷或不平衡旋转机械的交变载荷或不平衡由旋转机械动平衡动平衡问题或载荷交变载荷交变所产生的惯性力矩所造成：本质上是周期性的扭矩不平衡表现为传动轴转速的瞬态波动及不规则动态扭转扭振大小随转速变化较大的扭振会由动态剪切应力造成轴的疲劳断裂扭振测试原理扭振测试原理tAmplitude Shaft 1 Shaft 2 Proximity probe Pulse type signals Accelerometers 将脉冲信号在时域进行记录，并在线计算得到每个脉冲间的瞬态转动速度，

2、得到瞬态转速时域波形与其它动态模拟信号（如振动或声学信号）同步采集，进行重采样。扭振测试用传感器扭振测试用传感器k HzNbr of rotating shafts40 200 1 Mhz1Tacho frequency20 脉冲速率 = 转动频率 * 每转脉冲数（PPR）SCM + IE扭振信号的采集处理扭振信号的采集处理 每转脉冲数（PPR）= 最大分析阶次 * 2 （角度域采样定理） 如：120脉冲/转，最大分析阶次为60阶 传统计数器方法： 脉冲采样时钟频率时钟频率 决定 瞬态转速测试精度精度 LMS专利技术专利技术-QTV技术技术： 精确测定脉冲触发过零位，结合拉格朗日插值，突破传统

3、时钟频率精度限制，实现高精度扭振测试高精度扭振测试。6 copyright LMS International - 2005扭振信号的采集处理扭振信号的采集处理- 计数器方法计数器方法 vs. QTV 技术技术7 copyright LMS International - 2005扭振信号的采集处理扭振信号的采集处理- QTV 技术原理技术原理QTV 技术将动态转速信号的高精度技术将动态转速信号的高精度24位位AD转换与革新性的朗格朗日插值技术巧妙结合。转换与革新性的朗格朗日插值技术巧妙结合。AD232 点拉格朗日点拉格朗日插值插值最终的线性最终的线性内插内插脉冲脉冲信号信号信号调理信号调理抗

4、混叠滤波抗混叠滤波升采样升采样连续的瞬态转速信号连续的瞬态转速信号(时域数据时域数据)实际实际 ADC 采样点采样点实际实际 ADC 采样点采样点升采样升采样过零位过零位1-y0y1数字滤波数字滤波降采样降采样转速跟踪同步转速跟踪同步重采样重采样.8 copyright LMS International - 2005扭振信号的采集处理扭振信号的采集处理- QTV 技术与传统技术器技术精度对比技术与传统技术器技术精度对比(120 pulses per rev)0.000010.00010.0010.010.11106001000200030004000500060007000800090001

5、0000rpmabsolute errorrpm Absolute Error (Counter 100 MHz)rpm Absolute Error (Counter 40 MHz)rpm Absolute Error QTV10. 0010. 20s1994. 002039. 00Am pl i t uder pm2003. 002036. 00Am pl i t uder pm800300020001200140016001800220024002600r pm0. 001. 401. 000. 500. 100. 200. 300. 400. 600. 700. 800. 901. 1

6、01. 201. 30Am pl i t ude0. 001. 00Am pl i t udeFO r der 2. 00 t or si onal vi br at i on f l ywheel si deFO r der 4. 00 t or si onal vi br at i on f l ywheel si deFO r der 6. 00 t or si onal vi br at i on f l ywheel si de05001002003004005015025035045025Hzt or si onal vi br at i on f l ywheel si de (

7、 DC1)0. 000. 170. 100. 050. 150. 020. 030. 040. 060. 070. 080. 090. 110. 120. 130. 14Am pl i t ude0. 001. 00Am pl i t udeFSpect r um t or si onal vi br at i on f l ywheel si de 2328. 8 r pm0. 0020. 00or derDer i ved O r der ( Tacho1)800. 003000. 00r pmTacho2 ( T2)- 90. 0010. 00dB2. 004. 006. 000. 00

8、500. 00Hzt or si onal vi br at i on f l ywheel si de ( DC1)800. 003000. 00r pmTacho2 ( T2)- 90. 0010. 00dB2328. 80扭振数据分析扭振数据分析 频谱特性分析频谱特性分析各主要阶次成分各主要阶次成分随转速的变化随转速的变化三维谱分析三维谱分析瞬态转速瞬态转速随时间或旋转角度的变化随时间或旋转角度的变化角速度,角加速度,扭振角,轴扭矩,传动失效比分析与时间,频率,角度,阶次的关系另外,还有导出通道计算功能以及时域原始信号后处理功能三维阶次谱分析三维阶次谱分析扭矩的计算扭矩的计算GdDML)

9、(3244LGdDM32)(44其中： ：扭振角 ：扭矩 ：弹性轴工作长度 ：弹性轴外径 ：弹性轴内径 ：剪切弹性模量MLDdG2*转速 脉冲 (如. 120 脉冲/转)动态扭矩测试动态扭矩测试静态扭矩测试静态扭矩测试扭转刚度扭转刚度K转速脉冲修正功能（转速脉冲修正功能（Time Signal Calculator）删除多脉冲删除多脉冲 / 填补脉冲间隔填补脉冲间隔使用脉冲间隔作为绝对键相参考使用脉冲间隔作为绝对键相参考60-2 teeth wheelInputOutput 1Output 2InputOutput角度域分析（角度域分析（Angle Domian）原理原理在时间域采样精确测试转速脉冲信号计算角度-时间关系在角度-时间曲线上确定各采样点所对应的角度根据各采样点的角度信息，在角度域重采样传统方法 (模拟量系统)数字量系统测试转速脉冲每个脉冲对应一个采样点在角度域等角度采样t幅值扭振在角度域的分布扭振在角度域的分布传动带的传递率研究传动带的传递率研究多转速通道在线扭转振动计算在线计算:传动带传递率 %传动带拉伸传递误差传动带/带轮 线性位移，速度，加速度轴转动角位移，角速度，角加速度轴间相对角位移，角速度，角加速度(2 轴之间)Inc. EncoderCrank Shaft1800 pprOptel-Thevon G7Alternator Pulley60 ppr传