اندازه‌گيري پيچش استاتيكي و ديناميكي محورها- كاربرد ويژه در پايش ارتعاشات پيچشي

Introducing a Novel Method for Measurement of Stationary and Dynamic Torsion in Shafts – With Application to Monitoring of Torsional Vibration

يكي از روش‌هاي مرسوم اندازه‌گيري پيچش در محورها، استفاده از كرنش‏سنج‏هايي متصل بر روي محور مورد نظر با جهت گيري معين مي‏باشد. مهمترين معضل استفاده از اين روش به منظور پايش برخط و دايمي ارتعاشات پيچشي و يا اندازه‏گيري لحظه‏اي تغييرات گشتاور در مجموعه‏ي دوار، فرايند انتقال سيگنال‏هاي (تغييرات ولتاژ) به وجود آمده در اثر پيچش مي‏باشد.در اين مقاله، يك روش ساده، عملي و قابل اجرا، مبتني بر استفاده از سيالي با قابليت هادي جريان الكتريكي، محصور شده مابين يك روتور متصل به محور دوار و يك استاتور خارجي، به منظور اصلاح فرايند انتقال سيگنال‏هاي (تغييرات ولتاژ) ايجادي در كرنش‏سنج، ارايه مي‌گردد.در اين روش، نيازي به اتصال منبع تغذيه بر روي محور دوار به منظور تامين جريان مورد نياز تجهيزات اندازه‌گيري نبوده و ولتاژ تغذيه و سيگنال اندازه‌گيري شده از طريق سيال هادي منتقل مي‌گردند. سادگي در طراحي، عدم نياز به اتصال منبع تغذيه بر روي محور، عدم حساسيت به ارتعاشات خمشي و بالا بودن نسبت سيگنال به نويز، اين روش اصلاحي را براي اندازه گيري ارتعاشات پيچشي كانديد مي نمايد.كارايي روش پيشنهاد شده در دو حالت ايستا (بارگذاري استاتيكي) و ديناميك (ارتعاشات آزاد)، بر روي يك چيدمان آزمايشگاهي مورد ارزيابي واقع شده است. همچنين، عملكرد تجهيز در شرايط دوار نيز بررسي گرديده است.

Strain gage mounted on the surface of the shafts with specified directions are one of the common methods for measurement of the torsion in shafts. The most critical problem in utilization of this method, particularly in the online monitoring of torsional vibration and instantaneous torque in rotary systems, is due to its signal transfer process. In this paper, a simple, practical and feasible method is introduced based on the usage of an unionized fluid medium with adequate electrical conductivity, encapsulated in a cylindrical connector aligned along the shaft, with a rotating chamber (rotor part) and a stationary one (stator part). In this method, there is no need for installation of the power supply on the shaft and both of the supply voltage and the generated electrical signals are transferred via the unionized fluid. Simplicity in design and high signal to noise ratio, may candidate this method for torsional vibration measurement. The efficiency of the measurement system is examined on a test setup, for static and dynamic (transient) torsions. Moreover, the applicability of the device is observed on a rotating shaft.