柴油机扭振测试简介及应用实例
柴油机设计与制造
Ｄｅｓｉｇｎ＆ＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅｏｆＤｉｅｓｅｌＥｎｇｉｎｅ
２００２年第２期（总第９９期）
柴油机扭振测试简介及应用实例
何朝雨１
吴义斌ｌ杜极生２
（１安徽安庆船用柴油机厂；２东南大学，南京２１００９６）
扭振测试是船用柴油机出厂检验的重要项目。它不仅可判断新机型在试制、改进过程中扭振特性是否达到规定标准，共振频率是否在合适的位置，振幅、扭矩和扭应力是否超过许用值，还可检验加工、装配过程中，各工序、各部件是否存在缺陷和错误。
柴油机的振动是多方面的。既有整机的结构振动，又有轴的弯曲振动和扭转振动；既有滚振（零阶扭振）又有扭振，而且这些振动常常是互相关连、耦合的。这就对测试装置和技术人员都提出了很高的
要求。
首先，测试仪器除必须具备很高的精度、速度、灵敏度、分析带宽、解耦分析能力、工作范围宽度等指标外，还要具有在线实时显示输出能力，能在测试过程中立即得到结果，使技术人员能马上进行分析判断，确定测试结果是否有效，是否需要重复再作，或在哪些转速下重作。仪器还要具有一定的智能判断力，能安装专门的软件对测试（如谱图和数据）进行初步的判断，找出出错的信息。仪器还要能方便而迅速的进行自检，以便确定仪器本身有无故障。
其次，技术人员则被要求对柴油机的结构原理、扭振机理、振动理论、扭应力计算、信号分析、扭振测试原理、仪器原理、ＦＦＴ理论等都具备相当丰富的知识和测试经验，才能正确进行试验和分析判断。
测试装置中除仪器外，传感器的选择和安装也是至关重要的。这是由于轴系的扭振信息完全隐含在传感器输出的每转Ｎ个脉冲的疏密程度中，因它们代表了轴的瞬时转速，而瞬时转速的变化规律就决定了扭振的频率和幅值。但一般的齿轮电磁传感器组由于安装不完全对中，或受机壳及轴振的影响，使得输出的信号不仅有反映扭振的频率调制，还有反映其他振动的幅度调制。这种齿脉冲信号经仪器的门限电压控制整形后就不能完全反映轴的瞬时速度了。测出的扭振就有或大或小的误差，而且它输出的信号幅度与转速成正比，低速时问题更为严重，甚至使其中一些最小的齿信号小于仪器的门限电
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万
方数据压，而无法触发仪器工作。整形后这些“缺苗断空”
的脉冲系列经仪器解调后会得到极大极混乱的扭振
输出，根本不能用。
但这种现象只用反映平均值的电压表是无法检查出来的，只有用示波器直接观察传感器输出的齿脉冲信号波形才能发现。现在比较受欢迎的光电传感器，属需要外加电源的有源传感器。它输出的信号幅度与转速和振动无关，是稳定不变的。因此误差较小。它不需加装齿轮，但也要同心安装，否则易受损坏和产生误差。
下面举几个实例说明（在安庆一大发柴油机上应用ＡＮＴＺ扭振测试仪做扭振测试）发生的问题和正确分析判断的重要性：
１有一次测试过程开始很正常，超过某一较高转速后，仪器不断发出出错信息，扭振谱图也较乱，十几次以上高次谐波大量出现。停车后，先用电子式扭振标定器对仪器进行检查（该标定器能输出全转速，全扭角范围内的非常精确稳定的扭振信号，而且脉冲信号幅度可调，从而可测试仪器的灵敏度）。判断仪器正常后，在检查传感器时，才发现固定电磁探头的螺丝已振松，使其输出信号混乱，用示波器看，也看出有严重的调幅现象，拧紧后，一切正常。
２某次试验，发现主谐次（三次）的单节共振频率与计算值有很大偏差，同时又在额定转速７５０
ｒ／ｍｉｎ
处出现第二个共振峰，达２００多毫度，使其换算出的转矩大大超过连续许用转矩。这是扭振计算中未有的。经多次测试，重复不变。后经技术人员、生产管理人员仔细分析，找出了原因，是三个减震橡胶块中有一只参数不对。原来是由于分承包方发货错误所致。此规格橡胶块的形状尺寸和另一机型的形状尺寸一样，从外表看不出差别，但硬度不同。后到厂家更换，重新测试，一切正常，且与计算值吻合。额定转速处的共振峰没有了。仪器打印出两次试验的对比曲线（见图１），非常明显地看出其差别。
事后设想，若不是这台扭振仪及时检测发现，技
－
鼍
●
导
援嗣
转速，ｒ／ｍｉｎ
图ｌ对比两条谐次转速曲线
ＷＹＢ２．ＤＡＴ数据文件为装错橡胶块时的测试数据。６ＤＳｌ８Ａ４．ＤＡＴ数据文件为更换成正确橡胶块时的测试数据
术人员正确分析判断，该柴油机出厂后有可能会发生质量事故。此后，质保部门根据ＩＳＯ标准要求，在减震橡胶块的装配工序加了一个质量控制点，以杜绝这类事故的再次发生。同时也说明不仅新机型必须进行扭振测试，已批量生产的机型也应定期进行抽样测试，以防止因工艺、材料、装配上的缺陷造成
的隐患。
加以删除。不正常的谱图常具有如下一些特征：
（１）大量十几次以上高谐波出现；
（２）谱线顶端包络线呈指数衰减式或正弦半波
整流式时。
５试验时还应注意仪器电源必须使用标准的三眼插座，其中之一的保护接零线和机壳相通，不能断开，以保证人身和设备安全并提高抗干扰能力。传感器的信号线应使用屏蔽线并正确接地。所用计算机系统必须安全可靠，保证无病毒。所用各种软件应是正版可靠的，否则也会出现各种莫名其妙的怪现象，甚至丢失数据、破坏文件。所有试验数据最好选用软盘备份保存。
参考文献
３当用实测扭角振幅换算为扭应力时，必须注意正确选用应力尺标。因不同振型（扭振节数）有不同的应力尺标，而仪器测出的各谐次扭角曲线是各节振型的综合值，那么应选哪一个应力尺标来换算应力呢？这就要由相关的技术人员来进行分析判断。特别是要看计算书中该节该谐次强迫振动振幅的大小，以便判断在这个转速范围内它所占的比例，从而正确选择所用的应力尺标，否则会得出错误的结论。这也是我们在工作中多次发生后注意的问题。
４测试时还应注意柴油机的工况稳定性，应在转速较稳定时存盘，避免在“游车”严重，工况不稳时存盘。对所测数据有疑问时，应立即重复测试。对个别不正常的谱图应在正确判断后，用软件中的功能
１杜极生．轴系扭转振动的试验、监测和仪器．东
南大学出版社。１９９４．
２周炎、杜极生．ＮＺ—Ｔ型扭振分析记录仪及其在低速柴油机轴系扭振测试中的应用．柴油机，１９９６，３．３陈之炎、静波、杜极生．国产ＮＺ—Ｔ型扭振分析记录仪及其应用实例．振动、冲击、噪声与控制，１９９６．４骆周全．６１８０船用柴油机轴系扭振特点及减振措施分析．柴油机设计与制造，２０００，３．
・３９・
万方数据
柴油机扭振测试简介及应用实例
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
何朝雨， 吴义斌， 杜极生
何朝雨,吴义斌(安徽安庆船用柴油机厂)， 杜极生(东南大学,南京,210096)柴油机设计与制造
DESIGN & MANUFACTURE OF DIESEL ENGINE2002(2)3次
参考文献(4条)
1. 杜极生 轴系扭转振动的试验、监测和仪器 1994
2. 周炎;杜极生 NZ-T型扭振分析记录仪及其在低速柴油机轴系扭振测试中的应用 1996(03)3. 陈之炎;静波;杜极生 国产NZ-T型扭振分析记录仪及其应用实例[期刊论文]-噪声与振动控制 19964. 骆周全 6180船用柴油机轴系扭振特点及减振措施分析[期刊论文]-柴油机设计与制造 2000(03)
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