复杂环境扭振测试系统及其测试方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112556825A(43)申请公布日2021.03.26(21)申请号202110195147.0(22)申请日2021.02.22(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人王潇马佳欢詹祺夏品奇(74)专利代理机构江苏圣典律师事务所32237代理人徐晓鹭(51)Int.Cl.G01H9/00(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称复杂环境扭振测试系统及其测试方法(57)摘要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。CN112556825ACN112556825A权利要求书1/2页1.复杂环境扭振测试系统，其特征在于：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；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。2.根据权利要求1所述的复杂环境扭振测试系统，其特征在于：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。3.根据权利要求1所述的复杂环境扭振测试系统，其特征在于：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。4.根据权利要求1至3任一项所述的复杂环境扭振测试系统，其特征在于：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。5.根据权利要求4所述的复杂环境扭振测试系统，其特征在于：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。6.根据权利要求5所述的复杂环境扭振测试系统，其特征在于：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。7.根据权利要求1所述的复杂环境扭振测试系统的测试方法，其特征在于：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；步骤五，通过激光多普勒测位仪来收集轴扭转信息。8.根据权利要求7所述的测试方法，其特征在于：所述叶片挡板的安装包含两种情况：只插入一片叶片挡板时，插入在卡槽上的任意位置；插入多片叶片挡板时，所述叶片挡板分布在卡槽圆周方向等间隔分布。9.根据权利要求8所述的测试方法，其特征在于：所述通过控制水深调节外部随机干扰力大小及激励力大小具体指：当水箱内液位很浅，即没有淹没叶片挡板时，水泵关闭，没有外界激励，打开水泵，水流冲击叶片挡板尖端，产生的周期激励，其中N为安装上的叶片挡板数，为轴转动频率，激励力的大小有水流强度决定，同时由于水流没有淹没叶片，此时外部随机干扰激励较小；扭振用角速度来描述，相邻两齿间平均角速度表示为2CN112556825A权利要求书2/2页式中，为齿码盘两齿间的角度，；Z为齿数，为相邻两齿同一位置转过激光多普勒测位仪的时间差；用转过角度的平均速度来近似瞬时速度，当减小及增加齿数Z时，使得测量的瞬时速度更密集更接近真实值。10.根据权利要求8所述的测试方法，其特征在于：所述调节水压大小获得不同的周期外界激励具体指：当插入单个叶片挡板时，电机转速为，产生一个频率的外部激励，当插入N个叶片挡板时，则对轴产生的外部激励，同时由于激起的水花在水箱内