使用LMS QTV進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸扭振試驗(yàn)
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發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)是軸系振動(dòng)的一個(gè)自然現(xiàn)象。如果軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率落在發(fā)動(dòng)機(jī)工作的常用轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，會(huì)引起曲軸的扭轉(zhuǎn)共振，從而引起發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)和噪聲，輕則加劇發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)和噪聲，重則使曲軸斷裂損壞發(fā)動(dòng)機(jī)，造成嚴(yán)重事故。因此，對發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)測量對于汽車行業(yè)和發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)都是很重要的工作。
雖然計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)現(xiàn)在已能對發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸進(jìn)行模擬計(jì)算，但最終仍然需要對發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸進(jìn)行實(shí)際扭振測量，并且根據(jù)測量結(jié)果，判定曲軸的扭振狀態(tài)是否可以保證發(fā)動(dòng)機(jī)安全、可靠性的工作。
因此，方便、快捷、準(zhǔn)確地測量發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的儀器開發(fā)，一直是工程技術(shù)人員在不斷地追求。LMS QTV很好地實(shí)現(xiàn)了這一追求。
二 QTV的結(jié)構(gòu)原理
與SCADAS III的其它模塊相同，QTV由兩個(gè)模塊組成。其電壓輸入調(diào)理模塊，確保 100kHz的模擬信號(hào)帶寬，用于對輸入轉(zhuǎn)速信號(hào)的調(diào)理、放大或衰減，以保證其SP 90模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊正確地采集數(shù)據(jù)。過零檢測和rpm變化量的計(jì)算，則是通過一個(gè)高性能的數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）在數(shù)字域內(nèi)實(shí)現(xiàn)。
QTV的結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示。它說明了QTV如何將模擬式轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)換為高精度、寬頻帶的rpm變化量。圖中只給出一個(gè)通道的框圖，實(shí)際上，一個(gè)QTV模塊有四個(gè)通道，能同時(shí)對旋轉(zhuǎn)件四個(gè)不同部位的扭振信號(hào)進(jìn)行測量分析。
圖1 QTV結(jié)構(gòu)原理圖
首先，對ADC輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行二倍升采樣。這個(gè)過程相對簡單，利用FIR（有限沖激響應(yīng)）插值濾波器，保證運(yùn)算過程非常精確。然后，對升采樣后的數(shù)據(jù)（此時(shí)的采樣間隔為2.5μs）進(jìn)行零位檢測。
圖2 內(nèi)插值方法
三 扭振傳感器
在以往的扭振測量中，常常使用齒盤和磁電傳感器作為扭振傳感器。其缺點(diǎn)是不同發(fā)動(dòng)機(jī)要加工不同齒盤，通用性差。其次，一般齒盤是鐵質(zhì)，且直徑較大，其質(zhì)量往往不能忽略，軸系附加了一定質(zhì)量，從而使軸系的固有頻率降低，給測量帶來了誤差。
為了克服上述缺點(diǎn)，我們采用長春第一光學(xué)有限公司生產(chǎn)的ZKT-56A-120B-G12E型光電編碼器。該光電編碼器每轉(zhuǎn)輸出120個(gè)脈沖，采用通孔形式，用鍵槽固定。整個(gè)編碼器的質(zhì)量0.1kg。為了與曲軸前端連接，采用一個(gè)兩端螺紋的螺栓，一端直接與曲軸螺紋孔相連，另一端用于固定光電編碼器，因此在現(xiàn)場安裝非常方便。
圖3 光電編碼器安裝圖
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