专利名称：一种旋转机械模态阻尼系数的测量方法
技术领域：
本发明涉及机械测试技术，具体为一种旋转机械模态阻尼系数的测量方法。
背景技术：
随着现代化工业突飞猛进的发展，转子系统向高速化、大功率发展，其性能不断提高，同时人们对转子-支承系统的安全性要求也越来越高。因此，科研工作者对转子系统动力学特性的研究也更加深入。其中，一种主要的研究方法就是对真实的转子系统动力学特性进行数值模拟，数值模拟时需要知道转子系统的各个参数，模态阻尼系数就是其中一个必须控制的参量。与此同时，在越来越受到关注的无试重动平衡中，转子系统的模态阻尼系数也是一个必须测量的参数。再者，利用阻尼可以控制振动和冲击，阻尼在振动过程中使系统能量耗散。在现代航空发动机、工业压缩机、涡轮增压器的转子系统支撑结构中都会装有挤压油膜阻尼器，阻尼耗散激励力所做的功限制了系统的振幅。由此可见，阻尼在振动系统中有着非常重要的作用。而目前，通常对转子系统阻尼的测量都采用半功率法。半功率点法是根据振动系统简谐振动的振幅放大因子来推算衰减系数。在试验测量中，我们必须将转子系统加速到临界转速以上，得到振幅随转速的变化曲线，进而获得该幅频线上的两个半功率点，然后计算出该系统的模态阻尼系数。实际的转子系统在平衡前其振幅往往是比较大的，尤其在临界转速处，振幅会突然增大、振动加剧，容易造成转子系统的损坏。有的转子系统在平衡之前甚至是不能顺利开到临界转速以上，这时候传统半功率法就失效了。那么，显然在用半功率法进行模态阻尼系数测量时，对振幅较大的转子系统而言是不安全的、不合理的。因此，就又有必要提出一种新的测量方法。

发明内容
要解决的技术问题为解决传统的半功率测量方法在测量转子系统阻尼时安全性差，甚至失效的问题，本发明提出了一种旋转机械模态阻尼系数的测量方法，满足理论研究旋转机械动力学特性以及新型无试重动平衡技术对系统阻尼参数的需求。技术方案本发明的技术方案为:所述一种旋转机械模态阻尼系数的测量方法，其特征在于:采用以下步骤:步骤1:测量旋转机械相位随转速变化曲线:步骤1.1:在旋转机械转子系统待测位置处安装振动测试传感器，测量转子系统的振幅；安装光电传感器对准贴有反光片的转子系统轮盘处，以测量转子系统转速；步骤1.2:将转子系统的转速从Orpm匀加速拉升到转子系统临界转速附近，通过振动测试传感器和光电传感器采集得到转子系统的实时转速数据和对应的振幅数据；所述实时转速数据为一系列的脉冲信号；步骤1.3:计算实时转速 数据相邻两个脉冲信号之间最大振幅对应的相位角:在相邻两个脉冲信号之间的振幅数据采集点数为N，在第η点处有最大振幅，则实时转速数据相邻两个脉冲信号之间最大振幅对应的相位角为(η/Ν)*360° ;步骤1.4:对实时转速数据所有相邻脉冲信号重复步骤1.3，得到与转子系统实时转速数据--对应的最大振幅相位角数据;步骤2:数值计算匹配试验曲线:步骤2.1:从区间[a，b]范围内按固定步长C取模态阻尼系数ξη。，将ξ nc以及步骤1.2中测得的K个实时转速数据代入理论公式
权利要求
1.一种旋转机械模态阻尼系数的测量方法，其特征在于:采用以下步骤: 步骤1:测量旋转机械相位随转速变化曲线: 步骤1.1:在旋转机械转子系统待测位置处安装振动测试传感器，测量转子系统的振幅；安装光电传感器对准贴有反光片的转子系统轮盘处，以测量转子系统转速； 步骤1.2:将转子系统的转速从Orpm匀加速拉升到转子系统临界转速附近，通过振动测试传感器和光电传感器采集得到转子系统的实时转速数据和对应的振幅数据；所述实时转速数据为一系列的脉冲信号； 步骤1.3:计算实时转速数据相邻两个脉冲信号之间最大振幅对应的相位角:在相邻两个脉冲信号之间的振幅数据采集点数为N，在第η点处有最大振幅，则实时转速数据相邻两个脉冲信号之间最大振幅对应的相位角为(η/Ν)*360° ; 步骤1.4:对实时转速数据所有相邻脉冲信号重复步骤1.3，得到与转子系统实时转速数据--对应的最大振幅相位角数据5 步骤2:数值计算匹配试验曲线: 步骤2.1:从区间[a，b]范围内按固定步长C取模态阻尼系数ξη。，将ξη。以及步骤1.2中测得的K个实时转速数据代入理论公式
2.根据权利要求1所述一种旋转机械模态阻尼系数的测量方法，其特征在于:步骤1.2中将转子系统的转速从Orpm匀加速拉升到转子系统临界转速的70% 90%。
全文摘要
本发明提出了一种旋转机械模态阻尼系数的测量方法，首先测量旋转机械相位随转速变化曲线，其次数值计算匹配试验曲线，得到目标函数取极小值对应的模态阻尼系数为该旋转机械的模态阻尼系数。本发明中通过计算相位随转速变化曲线以及数值计算匹配试验曲线得到旋转机械的模态阻尼系数，由于相位随转速变化曲线为近似中心对称图形且和模态阻尼系数一一对应的，所以采用本发明的方法在测量模态阻尼系数不需要将转子系统开过临界转速，从而降低了测量成本、提高了测量安全性和通用性。
文档编号G01M13/00GK103217284SQ201310136549
公开日2013年7月24日 申请日期2013年4月18日 优先权日2013年4月18日
发明者郑龙席, 刘钢旗, 李晓丰 申请人:西北工业大学