高负载长传动轴扭转角测量方法技术

一种高负载长传动轴扭转角测量方法，属于传动轴转动测量技术领域。本发明专利技术针对现有采用传统角度编码器直接测量传动轴扭转角，存在测量结果精度低的问题。包括：在传动轴两端按相位角度相差90

【技术实现步骤摘要】
高负载长传动轴扭转角测量方法


[0001]本专利技术涉及高负载长传动轴扭转角测量方法，属于传动轴转动测量


技术介绍

[0002]大涵道比涡扇发动机的低压转子传动轴或船舶燃气轮机低压转子轴在高转速下转子承受的扭转力矩加大，轴系容易受到外界扰动而产生弹性振动或塑性变形。扭转振动是低压转子类大跨度、大长径比的轴系
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转子系统的典型振动形式，扭转振动及扭转角度大小直接影响到转子系统、发动机乃至飞机或船舶的可靠性和安全性。
[0003]目前对扭转角度的测量通常采用高精度振动分析系统实现或采用传统角度编码器直接测量，现有测量方法存在成本高、与其他测试系统兼容性差或者测量精度低的问题。

技术实现思路

[0004]针对现有采用传统角度编码器直接测量传动轴扭转角，存在测量结果精度低的问题，本专利技术提供一种高负载长传动轴扭转角测量方法。
[0005]本专利技术的一种高负载长传动轴扭转角测量方法，包括，
[0006]在传动轴两端按相位角度相差90
°
分别设置转速传感器，在传动轴中间段设置测速编码器；
[0007]对传动轴两端按相位角度相差90
°
设置的两个测速元件，两转速传感器分别测量获得对应测速元件的脉冲信号，计算两个脉冲信号发生时刻的时间差；
[0008]采用测速编码器测量在所述时间差内的传动轴转速；
[0009]将传动轴转速转换为角速度，再结合时间差计算获得传动轴的扭转角。
[0010]根据本专利技术的高负载长传动轴扭转角测量方法，所述扭转角的计算方法为：
[0011]将角速度与时间差的乘积减90
°
，得到传动轴的扭转角。
[0012]根据本专利技术的高负载长传动轴扭转角测量方法，采用PLC数采控制模块采集转速传感器的脉冲信号和测速编码器测量的传动轴转速。
[0013]根据本专利技术的高负载长传动轴扭转角测量方法，PLC数采控制模块包括倍福C6930数采控制器和倍福EL1252数采模块；
[0014]倍福EL1252数采模块采集转速传感器的脉冲信号，并记录每个脉冲对应的时间戳；由两个时间戳计算获得时间差；倍福C6930数采控制器采集测速编码器测量的传动轴转速。
[0015]本专利技术的有益效果：本专利技术方法采用转速传感器测量脉冲信号后，将脉冲信号转化为对应的时间信号，从而根据两转速传感器测量获得信号的时间差计算传动轴扭转角，相对于直接进行扭转角测量的方法，结果更准确，精度更高。
[0016]本专利技术方法具有实施简单，可靠性高，兼容性好以及应用范围广等优点，易集成于产品或试验台中，适用于长传动轴静态或动态的扭转角测量。
附图说明
[0017]图1是本专利技术所述高负载长传动轴扭转角测量方法的原理框图；
[0018]图2是在高负载长传动轴上设置转速传感器与测速编码器的示意图；图中1为转速传感器，2为测速编码器；
[0019]图3是实现本专利技术方法的具体流程图。
具体实施方式
[0020]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0022]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。
[0023]具体实施方式一、结合图1和图2所示，本专利技术提供了一种高负载长传动轴扭转角测量方法，包括，
[0024]在传动轴两端按相位角度相差90
°
分别设置转速传感器，在传动轴中间段设置测速编码器；
[0025]对传动轴两端按相位角度相差90
°
设置的两个测速元件，两转速传感器分别测量获得对应测速元件的脉冲信号，计算两个脉冲信号发生时刻的时间差；
[0026]采用高精度测速编码器测量在所述时间差内的传动轴转速；
[0027]将传动轴转速转换为角速度，再结合时间差计算获得传动轴的扭转角。
[0028]本实施方式中，两转速传感器垂直布置。若两转速传感器布置在传动轴的同一条直线上，由于接收脉冲信号的时间间隔特别小，将影响扭转角的测量精度。
[0029]进一步，所述扭转角的计算方法为：
[0030]将角速度与时间差的乘积减90
°
，得到传动轴的扭转角。
[0031]再进一步，采用PLC数采控制模块采集转速传感器的脉冲信号和测速编码器测量的传动轴转速。PLC数采控制模块的应用，使得本实施方式可以独立应用也可以集成在其他数采控制系统内。
[0032]PLC数采控制模块包括倍福C6930数采控制器和倍福EL1252数采模块；
[0033]倍福EL1252数采模块采集转速传感器的脉冲信号，并生成每个脉冲上升沿对应的时间戳(即脉冲采样时间)；由两个时间戳计算获得时间差；倍福C6930数采控制器采集测速编码器测量的传动轴转速。倍福C6930数采控制器根据采集的转速信号可计算当前传动轴实时转速。
[0034]具体实施例：
[0035]结合图3所示，对采样系统上电后，软件系统的执行过程如下：
[0036]1、系统自检子程序：用于检测现场各传感信号是否正常；
[0037]2、转速测量子程序；用于采集现场测速编码器的转速信号并计算传动轴转速；
[0038]3、角速度计算子程序：用于根据时间和距离计算传动轴转速，并进一步计算出当
前旋转轴角速度；
[0039]4、转速传感器信号采集程序：用于获取轴两侧转速传感器的脉冲信号以及脉冲上升沿的时间戳，此子程序循环时间可设定50微秒，EL1252的时间精度为1纳秒，分布式时钟精度为1微秒；
[0040]5、扭转角计算子程序：通过计算上述两个脉冲的时间差，结合当前转速计算所得角速度，计算获得传动轴的扭转角度。
[0041]本专利技术方法既可以测量旋转轴扭转角，也可以测量传动轴静态高负载情况下的扭转角。可应用在航空发动机或船舶等应用高负载长传动轴的现场或试验器，对现场长传动轴的扭转角进行测量。
[0042]本专利技术方法测量时，传动轴既可以处于静止加载状态也可以处于旋转状态；PLC数采控制器上电后，测试系统即可以开始自动进行测量与计算。
[0043]本专利技术方法能够根据转速传感器不同布放位置及不同测速齿数来满足不同测量需求，解决了传统测量方法存在的诸多弊端及短板；同时对本专利技术方法进行适当改造即可进行类似相位角度的测量。
[0044]虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本专利技术，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本专利技术的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高负载长传动轴扭转角测量方法，其特征在于包括，在传动轴两端按相位角度相差90
°
分别设置转速传感器，在传动轴中间段设置测速编码器；对传动轴两端按相位角度相差90
°
设置的两个测速元件，两转速传感器分别测量获得对应测速元件的脉冲信号，计算两个脉冲信号发生时刻的时间差；采用测速编码器测量在所述时间差内的传动轴转速；将传动轴转速转换为角速度，再结合时间差计算获得传动轴的扭转角。2.根据权利要求1所述的高负载长传动轴扭转角测量方法，其特征在于，所述扭转角的计算方法为：将角速...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨佳彬，荆晶，王文丰，李超，刘江，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七零三研究所，
类型：发明
国别省市：