什么是扭转振动?
扭转振动定义为物体旋转速度的微小变化序列。与常规振动类似,扭转振动也由这些变化的幅度和频率来定义。
当旋转元件在其操作过程中承受不相等的载荷时,就会发生扭转振动。常见的例子是往复式压缩机和内燃机。由于在循环的某一时刻,一根连杆的扭矩在压缩空气时较大,而在空气进入腔室时减小。
因此,曲轴反映出转速变化,这可能会导致内部应力,在异常情况下,内部应力可能导致曲轴(或轴,取决于机器)破裂。
使用无线加速度计测量扭转振动
以下案例研究将探讨是外***的Erbessd–Phantom品牌的无线加速度计来测量扭转振动的可能性。另外,他们将提供传感器的技术数据以及那些希望在此问题上前进的人员感兴趣的数据。
如何测量扭振?
用于测量扭转振动的***常见方法之一是使用光学传感器和钢琴型磁带来计算速度变化。因此记录磁带的每个步骤之间的时间差。测量的有效性和可靠性受到某些限制,其中之一是每转可用样本的数量,因为不正确的采样率会产生混叠效应或信号饱和。
新选择
无线振动传感器在工业中的使用可以提供测量扭转振动的新方法。现在,我们可以直接以相同的采样率和当前振动分析的解析能力在轴上测量扭转振动。我们甚至可以在常规操作条件下永久监视旋转元件的状态,以可视化其扭转振动的演变。
案例分析
我们在额定扭矩为3.2 HP的两缸空气压缩机的曲轴端安装了一个高量程三轴振动传感器(PHANTOM EPH-V11),用于扭转振动研究。这项研究旨在证明传感器在连接到旋转轴时能够发送可读信号,并且还可以验证二次谐波的存在,二次谐波是由扭矩变化引起的振动和与振动的和的乘积。曲轴的惯性(这种类型的机械中扭转扭振的已知组件)。
主轴的标称转速为900 RPM,由使用4:1比率皮带轮的3600 RPM单相电动机提供动力。
幻影EPH-V22无线加速度计功能
频率范围:0 – 10 kHz
幅度范围:32 g峰峰值
分辨率线:6400
轴数:3
传输类型:蓝牙
电池寿命:3年
图1 –加速度计的偏心距
PHANTOM在这项研究中的优点之一是其传感器之一的偏心放置,从而可以测量轴的切向振动(图1)。
考虑到系统质量的变化会改变压缩机的振动,因此在将传感器安装到压缩机轴之前和之后进行了测量。结果:基本值增加了4%(图2和3),这对于本研究可以忽略不计。
图3 –带有幻影的FFT
记录数据
我很高兴与您分享传感器放置的简便性,我唯一要做的就是将传感器轴向拧到轴上。
另一方面,数据记录没有任何数据丢失,也没有损坏的信号。此外,我们分析了加速度计的X轴,该X轴恰好是与该轴相切的半径为9.6毫米(0.380英寸)的X轴。
我坚信我得到的是压缩机的扭转振动,我也确信该工具将被该领域的分析师高度评价。频谱显示出二次谐波,类似于理论上描述的谐波,甚至更多。
图4 –扭转振动的波形和FFT
扭转振动状态监控
他们将把Phantom EPH-V11传感器永久安装在压缩机上,以监视其随时间变化的趋势和频谱。此外,由于机器操作是间歇性的,因此将PHANTOM振动传感器连接到Phantom EPH-S40霍尔效应RPM测量传感器。这样,振动传感器仅在压缩机运行时才发送有意义的数据。