1 引言 对于旋转机械，扭转振动是广泛存在的，(2)
2013-05-05 18:07
导读：信号时域波形可看作是具有有限能量的信号，对其作频谱分析会引入虚假成分，可能使某些小幅值频率分量被淹没。而功率谱分析，则可获得更为明确的谱
信号时域波形可看作是具有有限能量的信号，对其作频谱分析会引入虚假成分，可能使某些小幅值频率分量被淹没。而功率谱分析，则可获得更为明确的谱线信息，突出信号的主要频率分量。将经过预处理的数据送入频域分析模块，得到各转速下角加速度功率谱分析结果所示。
从数据分析结果可以看出：
a) 各组扭振频域谱中都存包含68HZ左右的谱线，为轴的扭振一阶固有频率；
b) 工作转速扭振谱线在各图中都存在，这是由于转子质量不平衡造成的；
c) 重复测量发现输入转速与实测转速只有5r/min 左右的误差，证明转速控制较为精确。
4 仿真分析结果与实验数据对比
对被测轴扭振固有频率的理论计算可用来验证扭振测量结果的准确性及测试系统的可靠性。转轴固有频率的Ansys 仿真过程中因为采用了20 节点的SOLID186 单元并且对尺寸突变的位置做了网格的局部优化，所以整个计算结果的精度得到了很好的保证[5]。其分析结果如下：
可以看到，理论分析出的一阶固有频率为69.72Hz，与实验结果68Hz 比较吻合。
在 Ansys 求解器中可以设置需要求得的模态阶数，在工程实际中，因为共振现象在低阶的固有频率附近才具有比较大的能量，同时考虑到有限元分析方法在高阶次下的模态计算误差积累会变大，准确性难以保证，所以工程实际中往往只关注系统的低阶固有频率。
5 结论
本文以
武汉理工大学旋转机械实验平台为基础，对平台的输出轴的扭转振动模态做了深入的理论分析和详实的实验研究。运用Ansys 模态分析模块对轴系的固有频率和主振型做了仿真分析，得到了该传动轴的基本模态参数；借助ATI 扭转振动测试系统和相应的测量分析软件，测量得到了转轴在不同工况下的扭转振动信号，通过后期的数据处理与前期仿真计算结果的对比，得到了以下结论：
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(1) 扭转振动的结果具有较高的精度，实验得到的一阶扭转振动固有频率和仿真数据基本重合；然而对于高频信号的测量存在较大误差，特别是扭振传感器的抗干扰性有待提高。
(2) 小波降噪这种信号处理方法能够很好的消除环境噪音的影响，但是考虑到扭转振动信号本身的微弱性以及环境噪音的多样性，从传感器本身以及信号传输方面寻找提高信噪比的方法更加可取。
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参考文献
[1] 邬惠乐，邵成，冯振东．汽车动力传动系统扭转振动的研究[J].汽车工程.1983（4）P21-29．
[2] 张勇．汽轮发电机组轴系扭转振动及弯-扭振动耦合的研究：[博士].北京：清华大学热能工程系. 1997．
[3] GriffinTR．Computer-aided Design Software for Torsional Analysis[D]Blacksburg：Virginia PolytechnicInstitute and State University，1998．
[4] Grama.R.Bhashyam ． ANSYS Mechanical-A Powerful Nonlinear Simulation Tool ． ANSYS.Inc.275Technology Drive Canonsburg,2002(9):1-8．
[5] 邓在京．圆弧圆柱齿轮实体造型和有限元分析．华中农业大学学报．2004，6(3):352-354．
