机床振动检测系统

机床振动检测系统
机床振动检测系统

目录

绪论 (1)

⒈系统硬件设计 (2)

1.1 单片机的选择 (2)

1.1.1.主要性能 (3)

1.1.2 引脚功能说明 (5)

1.1.3 单片机的时钟电路 (6)

1.1.4 复位电路和复位状态 (7)

1.1.5 A/D转换器的选择 (8)

1.1.6 MCS-51的最小应用系统及总线结构 (10)

专题设计部分

2 传感器 (11)

2.1压电式加速度传感器工作原理 (11)

2.2电荷(电压)放大器 (13)

2.3灵敏度 (13)

2.4 动态信号分析仪 (14)

测振实例

3 对激振台振动的测试 (15)

3.1 对激振台台面运动谐波失真的测量 (16)

3.2 对激振台正弦推力的测量 (16)

3.3 对激振台振动位移的测量 (17)

4 程序及运算 (17)

4.1 线路 (17)

4.2 程序框图 (17)

4.3 工作原理 (18)

4.4 步骤 (18)

4.5 程序 (18)

5 结束语 (20)

机床振动检测系统

绪论

机械在运动时,由于旋转件的不平衡、负载的不均匀、结构刚度的各向异性、间隙、润滑不良、支撑松动等因素,总是伴随着各种振动。

机械振动在大多数情况下是有害的,振动往往会降低机器性能,破坏其正常工作,缩短使用寿命,甚至导致事故。机械振动还伴随着同频率的噪声,恶化环境,危害健康。另一方面,振动也被利用来完成有益的工作,如运输、夯实、清洗、粉碎、脱水等。这时必须正确选择振动参数,充分发挥振动机械的性能。

在现代企业管理制度中,除了对各种机械设备提出低振动和低噪声要求外,还需随时对机器的运行状况进行监测、分析、诊断,对工作环境进行控制。为了提高机械结构的抗振性能,有必要进行机械结构的振动分析和振动设计。这些都离不开振动测试。

振动测试包括两种方式:一是测量机械或结构在工作状态下的振动,如振动位移、速度、加速度、频率和相位等,了解被测对象的振动状态,评定等级和寻找振源,对设备进行监测、分析、诊断和预测。二是对机械设备或结构施加某种激励,测量其受迫振动,以便求得被测对象的振动力学参量或动态性能,如固有频率、阻尼、刚度、频率响应和模态等。

振动的幅值、频率和相位是振动的三个基本参数,称为振动三要素。

幅值:幅值是振动强度的标志,它可以用峰值、有效值、平均值等方法来表示。

频率:不同的频率成分反映系统内不同的振源。通过频谱分析可以确定主要频率成分及其幅值大小,从而寻找振源,采取相应的措施。

相位:振动信号的相位信息十分重要,如利用相位关系确定共振点、测量振型、旋转件动平衡、有源振动控制、降噪等。对于复杂振动的波形分析,各谐波的相位关系是不可缺少的。

在振动测量时,应合理选择测量参数,如振动位移是研究强度和变形的重要依据;振动加速度与作用力或载荷成正比,是研究动力强度和疲劳的重要依据;振动速度决定了噪声的高低,人对机械振动的敏感程度在很大频率范围内是由速度决定的。速度又与能量和功率有关,并决定动量的大小。

压电传感器的力学模型可简化为一个单自由度质量-弹簧系统。根据压电效应的原理,当晶体上受到振动作用力后,将产生电荷量,该电荷量与作用力成正比,这就是压电传感器完成机电转换的工作原理。压电式加速度传感器在振动测试领域中应用广泛,可以测量各种环境中的振动量。

关键词:压电式加速度传感器、电荷放大器、动态分析仪、振动测量

物体围绕平衡位置作往复运动可产生震动,从频率范围来分,有高频振动、低频振动和超低频振动等。传感器与被测振动加速度的机件紧固在一起后,传感器受机械运动的振动加速度作用,压电晶片受到质量块惯性引起的压力,其方向与振动加速度方向相反,大小由F=ma决定。

在工程振动测量中,压电式加速度计被广泛地应用。它包括三向加速度计、线加速度计、角加速度计等。它具有高动态范围、精度高、工作温度范围宽、安装方便(体积小、重量轻)、内部材料(如石英)不随时间和加速度计的工作状态变化而改变等特点。用加速度计进行振动测量

时,典型的测量系统由加速度计、电荷(电压)和动态信号分析仪组成。

⒈系统硬件设计

1.1、单片机的选择:

图2-1 :MCS-51的结构框图

由于Intel公司的单片机问世早、产品系列齐全、兼容性强,得到了广泛的应用,目前我国主要使用MCS-51系列的产品,尤以8031为多。这是因为8031无片内ROM、应用灵活、价格便宜。MCS-51是Intel公司的8位系列单片机,包括51和52两个子系列。51子系列有8031、8051、8751;52子系列有8032、8052。52子系列的不同在于它多具有定时/计数器2 及具有256B的内部数据存储器。

1.11 主要性能

● 内部程序存储器:4KB

● 内部数据存储器:128B

● 外部程序存储器:可扩展到64KB。

● 外部数据存储器:可扩展到64KB。

● 输入/输出口线:32根(4个端口,每个端口8根)。

● 定时/计数器:2个16位可编程的定时计数器。

● 串行口:全双工,二根。

● 寄存器区:在内部数据存储器的128B中划出一部分作为寄存器区,分为四个区,每个区8个通用寄存器。

● 中断源:5个中断源,2个优先级别。

● 堆栈:最深128B。

● 布尔处理机:即位处理机,对某些单元的某位做单独处理。

● 指令系统(系统时钟为12MH Z时):大部分指令执行时间为1us;少部分指令执行时间为2us; 只有乘、除指令的执行时间为4us .

1.12引脚功能说明

图2-1是89C51/LV51的引脚结构图,有双列直插封装(DIP)方式和方形封装方式。下面分别叙述这些引脚的功能。

(1)电源引脚Vcc和Vss

① Vcc(40脚):电源端,为+5V。

②Vss(20脚):接地端。

(2)外接晶体引脚XTAL1和XTAL2

①XTAL1(19脚):接外部晶体和微调电容的另一端。在片内,它是振荡电路反相放大器的输入端。在采用外部时钟时,该引脚输入外部时钟脉冲。

②XTAL2(18脚):接外部晶体和微调电容一端。在89C51片内它是振荡电路

反相放大器的输出端。振荡电路的频率就是晶体的固有频率。若须采用外部时钟电路,则该引脚悬空。

(3)控制信号引脚RST ALE

①RST(9脚):RST是复位信号输入端,高电平有效。当此输入端保持两个机

器周期(24个时钟振荡周期)的高电平时。就可以完成复位操作。

② ALE/:地址锁存允许信号端。当89C51上电正常工作后,ALE引脚不断向外输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率Fosc的1/6。CPU访问片外存储器时,ALE 输出信号作为锁存低8位地址的控制信号。

③:程序存储允许输出信号端。当89C51/LV51由片外程序存储器取指令(或常数)时,每个机器周期两次有效(即输出2个脉冲)。但在此期间内,每当访问外部数据存储器时,这两次有效的信号将不出现。

④ /Vpp:外部程序存储器地址允许输入端/固化编程电压输入端。

当引脚接高电平时,CPU只访问片内Flash ROM并执行内部程序存储器中的指令;但当PC(程序计数器)的值超过0FFFH(对89C51为4KB)时,将自动转去执行片外程序存储器内的程序。

当输入信号引脚低电平(接地)时,CPU只访问片外ROM并执行片外程序存储器中的指令,而不管是否有片内程序存储器。然而需要注意的是,如果保密位LB1被编程,则复位时在内部会锁存端的状态。

当端保持高电平(接Vcc端)时,CPU执行内部程序存储器的程序。

在Flash ROM编程期间,该引脚也用于施加12V的编程允许电源Vpp(如果选用12V编程)。

(4)输入/输出端口P0 P1 P2和P3

① P0端口:P0口是一个漏极开路的8位准双向I/O端口。作为漏极开路的输出端口,每位能驱动8个LS型TTL负载。当P0口作为输入口使用时,应先向口锁存器写入全1,此时P0口的全部引脚浮空,可作为高阻抗输入。作输入口使用时要先写1,这就是准双向的含义。

在CPU访问片外存储器时,P0口分时提供低8位地址和8位数据的复用总线。在此期间,P0口内部上拉电阻有效。

在Flash ROM编程时,P0端口接受指令字节;而在校验程序时,则输出指令字节。

验证时,要求外接上拉电阻。

②P1端口:P1是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P1的输出缓冲器可驱动4个TTL输入。对端口写1时,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位,这时可用作输入口。P1作输入口使用时,因为有内部的上拉电阻,那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流(Iil).

在对Flash ROM编程和程序校验时,P1接受低8位地址。

③P2端口:P2是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P2的输出缓冲器可驱动4个TTL输入。对端口写1时,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电位,这时可用作输入口。P2作输入口使用时,因为有内部上拉电阻,那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。

在访问外部程序存储器和16位地址的外部数据存储器(如执行“MOVX @DPTR”指令)时,P2送出高8位地址。在访问8位地址的外部数据存储器(如执行“MOVX @R1”指令)时,P2口引脚上的内容,在整个访问期间不会改变。

在对Flash ROM编程和程序校验期间,P2也接受高位地址和一些控制信号。

④P3端口:P3是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口。P3的输出缓冲器可驱动4个TTL输入。对端口写1时,通过内部的上拉电阻把端口拉到高电

位,这时可用作输入口。P3作输入口使用时,因为有内部的上拉电阻,那些被外部信号拉低的引脚会输出一个电流。

在89C51中,P3端口还用于一些复用功能。其复用功能如表2-2所列。

在对Flash ROM编程和程序校验时,P3还接受一些控制信号。

表2- 2 P3各端口引脚与复用功能表

1.13单片机的时钟电路

MCS-51单片机内部的振荡电路是一个高增益反相放大器,引线XTAL

1

XTAL

2

分别是放大器的输入端和输出端。单片机内部虽然有振荡电路,但要形成时钟,外部还需附加电路。MCS-51单片机的时钟产生方式有两种。

(1) 内部时钟方式

利用其内部的振荡电路在XTAL

1和XTAL

2

引线上外接定时元件,内部振荡

电路便产生自激振荡,用示波器可以观察到XTAL

2

输出的时钟信号。最常用的

是在XTAL

1和XTAL

2

之间连接晶体振荡器与电容构成稳定的自激震荡器,如图

3-1所示。

晶体可在1.2~12MHz之间选择。MCS-51单片机在通常应用情况下,使用振荡频率为6MHz的石英晶体,而12Hz频率的晶体主要是在高速串行通信情况下才使用。对电容值无严格要求,但它的取值对振荡频率输出的稳定性、大小及振荡

电路起振速度有少许影响。C

1和C

2

可在20~100pF之间取值,一般取30pF

左右。

(2) 外部时钟方式

在由我单片机组成的系统中,为了各单片机之间时钟信号的同步,应当引入惟一的合用外部振荡脉冲作为各单自片机的时钟。外部时钟方式中是把外部振荡

信号源直接接入XTAL

1或XTAL

2

。由于HMOS和CHMOS单片机外部时钟进入的

引线不同,其外部振荡信号源接入的方式也不同。HMOS型单片机由XTAL

2

进入,

外部振荡信号接至XTAL

2,而内部反相放大器的输入端XTAL

1

应接地,如图

3-2所示。由于XTAL

2

端的逻辑电平不是TTL的,故还要接一上接电阻。CHMOS

型单片机由XTAL

1进入,外部振荡信号接至XTAL

1

,而XTAL

2

可不接地,如

图3-3所示。

图内部时钟电路图HMOS型外部时钟电路图外部时钟电路

1.14复位电路和复位状态

MCS-51单片机的复位是靠外部电路实现的。MCS-51单片机工作后,只要在它的RST引线上加载10ms以上的高电平,单片机就能够有效地复位。

(1) 复位电路

MCS-51单片机通常采用上电自动复位和按键复位两种方式。最简单的复位电路如图3-4所示。上电瞬间,RC电路充电,RST引线端出现正脉冲,只要RST 端保持10ms以上的高电平,就能使单片机有效地复位。在应用系统中,有些外围芯片也需要复位。如果这些芯片复位端的复位电平的要求一致,则可以将复位信号与之相连。

(2)

除PC之外,复位还对其他一些特殊功能的寄存器有影响,它们的复位状态如表3-6所示。利用它们的复位状态,可以减少应用程序中的初始化编程。

1.15 A/D转换器选择

①ADC0809介绍

ADC0809是一种比较典型的8位8通道逐次逼近式A/D转换器CMOS工艺,可实现8路模拟信号的分时采集,片内有8路模拟选通开关,以及相应的通道地址锁存用译码电路,其转换时间为100μs左右,采用双排28引脚封装。

图:A/D转换结构图

②信号引脚

ADC0809芯片为28引脚为双列直插式封装,其引脚排列见图9.8。

对ADC0809主要信号引脚的功能说明如下:

IN

7~IN

——模拟量输入通道

ALE——地址锁存允许信号。对应ALE上跳沿,A、B、C地址状态送入地址锁存器中。

START——转换启动信号。START上升沿时,复位ADC0809;START下降沿时启动芯片,开始进行A/D转换;在A/D转换期间,START应保持低电平。本信号有时简写为ST.

A、B、C——地址线。通道端口选择线,A为低地址,C为高地址,引脚图中为ADDA,ADDB和ADDC。其地址状态与通道对应关系见表9-1。

CLK——时钟信号。ADC0809的内部没有时钟电路,所需时钟信号由外界提供,因此有时钟信号引脚。通常使用频率为500KHz的时钟信号EOC——转换结束信号。EOC=0,正在进行转换;EOC=1,转换结束。使用中该状态信号即可作为查询的状态标志,又可作为中断请求信号使用。

D

7~D

——数据输出线。为三态缓冲输出形式,可以和单片机的数据线直接

相连。D

0为最低位,D

7

为最高

OE——输出允许信号。用于控制三态输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE=0输出数据线呈高阻;OE=1,输出转换得到的数据。

Vcc—— +5V电源。

Vref——参考电源参考电压用来与输入的模拟信号进行比较,作为逐次逼近的基

准。其典型值为+5V(Vref

(+)=+5V, Vref

(-)

=-5V).

图:A/D转换引脚图

1.16 MCS-51的最小应用系统及总线结构

构成最小应用系统时只要将单片机接上外部的晶体或时钟电路和复位电路即可,如图3-8所示,这样构成的最小系统简单可靠,其特点是没有外部扩展,有可供用户选用的大量I/O线。

图2-10 MCS—51

所示,下面分别予以介绍。

①地址总线

地址总线宽度为16位,由P

P

2口直接提供高8位地址(A

15

~A

8

)。由口的位结构可知,MCS-51

8位地址和8位数据的复用线。P0

数据,因此要用锁存器将先送出的低8

做地址锁存器。

②数据总线

数据总线宽度为8位,由P

口提供。

③控制总线

MCS-51

PSEN外,还有由P

3

口的第二功能引线:和1

INT,以及外部RAM或I/O

⒉传感器

选择压电式加速度传感器作为检测系统的传感器。压电式加速度传感器是以压电材料为转换元件,输出与加速度成正比的电荷或电压量的传感装臵。

2.1压电式加速度传感器工作原理

压电材料(如石英晶片或压电陶瓷片)受到机械载荷时,会在某些特定的表面上产生电荷,其电荷量与所受到的载荷成正比。

晶体片两面所带的电荷量大小相等、极性相反,由于晶体片的绝缘电阻很高,因而压电晶体片相当于一个电容器,其电容量可表示为:C a=εS/δ;因此晶体

片上产生的电压量与作用力的关系为:e a=q/Ca=(d11δ/εS)F=(d11δ/εS)F m2sin ωt

式中:

ε———压电晶体的介电常数;

S———晶体片(构成极板)的面积;

δ———晶体片的厚度;

d11———压电系数;

.F———沿晶轴施加的力。

压电式加速度计的晶体片确定后,式中d11、S、δ、ε都是常数,则晶体片上产生的电压量与作用力成正比。

测量时,将压电式加速度计基座与试件刚性固定在一起(安装基面粗糙度’+$$,)。当加速度计受振动时,由于压电片具有的压电效应,因此在它的两个表面上就产生交电荷(电压)。而此交变电荷(电压)与作用力成正比,亦即与试件的加速度成正比。这就是压电式加速度计能够将振动加速度转变成为电量进行测振的原理。

压电式加速度计的等效电路见图1

图1 压电式加速度计的等效电路

2.2电荷(电压)放大器

电荷放大器是针对压电式加速度计的测量电路,是一种前置放大器,它的输出电压正比于输入电荷。电荷放大器的核心是—电荷转换级是一种特殊形式的运算放大器,如图2所示。其中电容是C a传感器的等效电容,C f是电荷转换级的反馈电容。

图2电荷转换级的电原理图

根据运算放大器的理论,开环增益和输入阻抗很高的放大器A的输出电压e o与输入电动势e a的关系为

图2中Σ点的电位几乎为零,是所谓虚地点,因此电容器Ca极板上的q为:

由上式表明:电荷转换级的输出电压正比于输入电荷。

电荷放大器主要技术指标(如:二级B类电荷放大器):①准确度(20±5)℃:2%;②下限频率(3dB)):0.3Hz;③上限频率(0.5dB):30kHz;④失真率≤1%;⑤输入等效噪声电荷≤0.1pC。

2.3灵敏度

压电式加速度计的灵敏度是指其输出电量(电荷或电压)与输入量(加速度)的比值。传感器的灵敏度有两种表示法:当它与电荷放大器配合使用时,用电荷

灵敏度S q表示;与电压放大器配合使用时,用电压灵敏度S u表示。其一般表达式如下:

2.4动态信号分析仪

动态信号分析仪是由硬件和分析软件构成的,能从表示物理量的电信号分析其特性参数的仪器。分为数字式FFT 分析仪和模拟式分析仪。数字式FFT 分析仪是应用有限离散时间序列的傅里叶变换原理,利用快速傅里叶变换(FFT)算法程序进行频谱分析,它可从时域、频域分析被测信号,具有功能全、分析速度快、测量参数多、频率分辨力幅值精度高等特点。图4 所示为动态信号分析仪测得的时域波形和频域频谱图。

(a)方波信号和锯齿波信号的频谱图

(b)周期信号的时域波形和频域频谱

图4 动态信号分析仪显示的时域波形和频域频谱图

动态信号分析仪的主要技术要求有:

①分析仪工作频率范围、频率示值及频率分辨力误差,高级分析仪≤0.01%;

②频谱幅值示值误差,高级分析仪≤2%;

③分析仪动态范围,高级分析仪≥72dB;

④分析仪两通道之间的一致性,幅值/dB:±0.1,相位/(°):±1;

⑤功率谱密度PSD示值误差,高级分析仪≤4%;

⑥自相关函数幅值示值误差,高级分析仪≤4%;

⑦幅值线性度误差,高级分析仪≤0.025%;

⑧窗函数的谱窗3dB带宽B≤1%;

最大旁瓣峰值A:±0.5dB;

旁瓣谱峰渐近衰减率D:±1dB/oct;

⑨分析仪测量的概率密度曲线或概率分布曲线,应与理论概率密度或概率

分布曲线相一致,所选测量点的概率密度或概率分布值与理论值比较,

其误差≤10%。

3、对激振台振动的测试

激振台是由正弦波信号发生器产生正弦信号给功率放大器放大,被放大的信号作为激励信号给激振台,使激振台进行正弦振动。测量要求:确定激振台实际的振动加速度、位移、最大推力及振动台面运动谐波失真度。测试方法:将负载质量刚性安装在激振台台面的中心。由压电式加速度计、电荷放大器、动态信号分析仪组成的测量系统对振动进行测量。压电式加速度计采用B&K公司的4321,电荷放大器采用B&K公司的2626或2635,动态信号分析仪采用日本小野公司的CF5220。测量系统组成如图5的所示:

3.1 对激振台台面运动谐波失真度的测量

CF5220设为平顶窗函数,线形幅值。依据失真度定义测出基波及各次谐波后进行计算得出。

日本小野公司的CF5220动态信号分析仪能直接给出基波及各次谐波的幅值及总谐波失真度。

3.2 对激振台正弦推力的测量

先计算激振台振动时加速度峰值:

再给激振台输入正弦信号,调整输入电压,使激振台按计算的加速度峰值振动5min,在波形的谐波失真度≤10%,不撞缸的情况下,用动态信号分析仪测得实际的加速度峰值",则可计算出激振台实际最大推力。实际最大推力:

F=(m a+m d)2a,其中m a为激振台动圈质量;m d为负载及加速度计质量。

3.3 对激振台振动位移的测量

位移值可由CF5220动态信号分析仪测得。日本小野公司的CF5220动态信号分析仪可直接给出不同频率下振动的加速度、速度、位移参数值。

⒋程序及运算

4.1线路

1、当在应变片上施加一力时,引起电桥不平衡,压力信号转换为微弱的

电压信号,经LM324运算放大器,把信号放大至0-5V,作为ADC0809输入信号。

2、ADC0809能与CPU直接借口,其输入电压为0-5V,以A2、A1、A0作为通道地址线,CPU能与0809执行写操作时所村通道地址。

3、从实验原理图可以看出“译码器”的YC2作为0809片选信号,所以0809地址为:0A000H。

4.2 程序框图

4.3 工作原理

将金属丝电阻应变片粘附在弹簧片的表面,弹簧片在力的作用下发生形变,而电阻应变片也随着弹簧片一起变形,这将导致电阻应变片电阻的变化。弹簧片受的力越大,形变越大,电阻应变片电阻的变化也越大,测量出电阻应变片的电阻的变化,就可以计算出弹簧片受力的大小。

图为应变片电桥测量电路,由应变片的电阻R1和另外三个电阻R2、R3、R4构成桥路,当电桥平衡时(即电阻应变片未受力作用时),R1=R2=R3=R4=R,此时电桥的输出U。≈±(1/4)〃(△R/R)〃U≈±(K。ξ/4)U

4.4 步骤

1、社顶仿真模式为程序空间的仿真器上,数据空间在用户板上。

2、“译码器”的YC2孔连数模转换AD0809的CS09孔,“脉冲源”的0.5MHZ 孔连AD0809的CLOCK孔,09IN0孔(AD0809的0通道)连AN0孔(压电式加速度传感器的输出孔)。

3、硬件调试:在压电元件表面施加一力。

4、输入程序,编译。在读取AD转换指令后设臵断点,在压电元件施加一力,全速运行,如果碰到断点,再检查读出A/D转换结果,数据是否与09VIN0相对应,否则应查程序或硬件。再全速运行程序,修改程序错误使超想-3000KL综合实验仪显示值随力的大小而变化,直至达到要求。

4.5 程序

OUTBIT equ 0e101h ;位控制口

CLK164 equ 0e102h ;段控制口(接164时钟位)

DAT164 equ 0e102h ;段控制口(接164数据位)

IN equ 0e103h ;键盘读入口

LEDBuf equ 40h ;显示缓冲

Mov sp,#60h

Mov dptr,#0e100h ;8155初始化

Mov a,#03h

Movx @dptr,a

Mov 40h,#10h ;显示缓冲器初始化

Mov 41h,#11h

Mov 42h,#11h

Mov 43h,#11h

Mov 44h,#00h

Mov 45h,#00h

L00P1: mov r7,#40

Vip: 1call DISPLAY

Djnz r7,vip

Mov a,#00h

Mov dptr,#0a000h ;0809AC的通道开始转换吗?

Mov @dptr,a

Mov r7,#02h

Loop2: djnz r7,loop2

Movx a,@ptr

Mov r0,#45h ;拆字

Lcall ptds

Sjmp loopl

Ptdsl: mov r1,a

1call ptdsl

Mov a,rl

Swap a

Ptdsl: anl a,#0fh

Mov @r0,a

Dec r0

Ret

Delay:

Mov r7, #0 ;延时子程序Delayloop:

Djnz r7, DelayLoop

Djnz r6, DelayLoop

Ret

DISPLAY: setb 0d3h

Mov r0,#LEDBuf

Mov r1,#6 ;共6个八段管 Mov r2,#00100000b ;从左边开始显示Loop:

Mov dptr, #OUTBIT

Mov a, #00h

Movx @dptr, a ;关所有八段管 Mov a, @r0

Mov dptr,#LEDmap

Movc a,@a+dptr

Mov B,#8

DLP:

Rlc a

Mov r3, a

Mov acc.0, c

Anl a,#0fdh

Mov dptr, #DAT164

Movx @dptr, a

Mov dptr, #CLK164

Orl a,#0fDH

Movx @dptr,a

Mov a, r3

Djnz B,DLP

Mov dptr, #OUTBIT

FANUC数控系统的机床数据采集

FANUC数控系统的机床数据采集 (2012-05-24 14:13:55) ▼ 分类:机床数据采集及监控 标签: 发那科 fanuc 数据采集 0i 16i 18i 同西门子数控系统一样,日本发那科(FANUC)生产的数控系统是全球数控机床上装备的主要的系统之一。从上世纪70年代以来,其生产的系统种类较多,较常用的如早期的FANUC 0/6/15/18系统等,后随着数字驱动技术和网络技术等技术的发展,又推出了i系列的系统,如FANUC 0i/15i/16i/18i/21i/31i等数控系统。早期的FANUC系统开放性差,通常使用宏程序和硬件连接方式进行数据采集,但采集的数据比较少,而且实时性差,对加工和操作带来影响。但这类系统目前已逐渐淘汰,使用量比较小。 在i系列数控系统中,由于配置的不同,则可使用不同的方法进行数据采集。在配有网卡的数控系统中可利用FANUC系统的数据服务功能实现数据采集。在FANUC的许多系统中网卡都是选件,而在最新的系统上,网卡逐渐变成了标准配置,如FANUC 0i-D等。 制造数据管理系统MDC对于具有以太网的FANUC数控系统,可采集的数据量也非常多。典型的数据包括: –操作方式数据:手动JOG、MDA、自动、编辑等 –程序运行状态:运行,停止,暂停等 –主轴数据:主轴转速、主轴倍率,主轴负载,主轴运转状态 –进给数据:进给速度、进给倍率 –轴数据:轴坐标,轴负载 –加工数据:当前执行的程序号;当前使用的刀具 –报警数据:报警代码、报警和信息容 所有数据均实时后台采集,不用任何人工干预。 制造数据管理系统M对于不具有以太网的FANUC i系列的数控系统,也可采集大量的数据。典型的数据包括: –操作方式数据:手动JOG、MDA、自动、编辑等 –程序运行状态:运行,停止,暂停等 –主轴数据:主轴转速、主轴倍率,主轴负载,主轴运转状态 –进给数据:进给速度、进给倍率

旋转机械振动的基本特性 (DEMO)

旋转机械振动的基本特性 一、转子的振动基本特性 大多数情况下,旋转机械的转子轴心线是水平的,转子的两个支承点在同一水平线上。设转子上的圆盘位于转子两支点的中央,当转子静止时.由于圆盘的重量使转子轴弯曲变形产生静挠度,即静变形。此时,由于静变形较小,对转子运动的影响不显著,可以忽略不计,即认为圆盘的几何中心O′与轴线AB上O点相重合,如图7—l所示。转子开始转动后,由于离心力的作用,转子产生动挠度。此时,转子有两种运动:一种是转子的自身转,即圆盘绕其轴线AO′B的转动;另一种是弓形转动,即弯曲的轴心线AO′B与轴承联线AOB组成的平面绕AB轴线的转动。 转子的涡动方向与转子的转动角速度ω同向时,称为正进动;与ω反方向时,称为反进动。 二、临界转速及其影响因素 随着机器转动速度的逐步提高,在大量生产实践中人们觉察到,当转子转速达到某一数值后,振动就大得使机组无法继续工作,似乎有一道不可逾越的速度屏障,即所谓临界转速。Jeffcott用—个对

称的单转子模型在理论上分析了这一现象,证明只要在振幅还未上升到危险程度时,迅速提高转速,越过临界转速点后,转子振幅会降下来。换句话说,转子在高速区存在着一个稳定的、振幅较小的、可以工作的区域。从此,旋转机械的设计、运行进入了一个新时期,效率高、重量轻的高速转子日益普遍。需要说明的是,从严格意义上讲,临界转速的值并不等于转子的固有频率,而且在临界转速时发生的剧烈振动与共振是不同的物理现象。 在正常运转的情况下: (1)ω<n ω时, 振幅A>0,O′点和质心G 点在O 点的同一侧,如图7—3(a)所示; (2)ω>n ω时,A<0,但A>e,G 在O 和O′点之间,如图 7—3(c)所示; 当ω≥n ω时,A e -≈或O O′≈-O′G,圆盘的质心G 近似 地落在固定点O,振动小。转动反而比较平稳。这种情况称为“自动对心”。 (3)当ω=n ω时,A ∞→,是共振情况。实际上由于存在阻尼,振幅A 不是无穷大而是较大的有限值,转轴的振动非常剧烈,以致有可 能断裂。n ω称为转轴的“临界角速度” ;与其对应的每分钟的转数则称为“临阶转速”。 如果机器的工作转速小于临界转速,则称为刚性轴;如果工作转速高于临界转速,则称为柔性轴。由上面分析可知,只有柔性轴的旋转机器运转时较为平稳 但在启动过程中,要经过临界转速。如果缓

数控车床检验标准

共享知识分享快乐 一.写出CAK6140数控车床检验标准 1.机床外观的检查 机床外观的检查一般可按通用机床的有关标准进行,但数控机床是高技术设备,其外观质量的要求更高。外观检查内容有:机床有无破损;外部部件是否坚固;机床各部分联结是否可靠;数控柜中的MDI/CRT单元、位置显示单元、各印制电路板及伺服系统各部件是否有破损,伺服电动机(尤其是带脉冲编码器的伺服电机)外壳有无磕碰痕迹。 2.机床几何精度的检查 数控机床的几何精度综合反映机床的关键零部件组装后的几何形状误差。数控机床的几 何精度检查和普通机床的几何精度检查基本类似,使用的检查工具和方法也很相似只是检查要求更高。每项几何精度的具体检测办法和精度标准按有关检测条件和检测标准的规定进行。 同时要注意检测工具的精度等级必须比所测的几何精度要高一级。现以一台普通立式加工中心为例,列出其几何精度检测的内容: 1)工作台面的平面度。 2)各坐标方向移动的相互垂直度。 3)X坐标方向移动时工作台面的平行度。 4)Y坐标方向移动时工作服台面的平行度。 5)X坐标方向移动时工作台T形槽侧面的平行度。 6)主轴的轴向窜动。 7)主轴孔的径向圆跳动。 8)主轴沿Z坐标方向移动时主轴轴心线的平行度。 9)主轴回转轴心线对工作台面的垂直度。 10)主轴箱在Z坐标方向移动的直线度。 对于主轴相互联系的几何精度项目,必须综合调整,使之都符合允许的误差。如立式加工中心的轴和轴方向移动的垂直误差较大,则可以调整立柱底部床身的支承垫铁,使立柱适当前倾或后仰,以减少这项误差。但是这也会改变主轴回转轴心线对工作台面的垂直度误差,因此必须同时检测和调整,否则就会由于这一项几何精度的调整造成另一项几何精度不合格。 机床几何精度检测必须在地基及地脚螺栓的混凝土完全固化以后进行。考虑到地基的稳定时间过程,一般要求在机床使用数月到半年以后再精调一次水平。 检测机床几何精度常用的检测工具有:精密水平仪、900角尺、精密方箱、平尺、平行光管、千分表或测微仪以及高精度主轴心棒等。各项几何精度的检测方法按各机床的检测条件规定。各种数控机床的检测项目也略有区别,如卧式机床比立式机床多几项与平面转台有关的几何精度。在检测中要注意消除检测工具和检测方法的误差,同时应在通电后各移动坐标往复运动几次,主轴在中等转速回转几分钟后,机床稍有预热的状态下进行检测。 3.机床性能及数控功能的试验 根据《金属切削机床试验规范总则》的规定,试验项目包括可靠性、静刚度、空运转振动、热变形、抗振性切削、噪声、激振、定位精度、主轴回转精度、直线运动不均匀性及加工精度等。在进行机床验收时,各验收内容需按照机床出厂标准进行。 1.机床定位精度的检查 数控机床的定位精度是表明机床各运动部件在数控装置控制下所能达到的运动精度。因此,更具实测的定位精度数值,可以判断出该机床以后在自动加工中所能达到的最好的加工精度。.

振动监测与故障诊断系统简介

汽轮机振动在线监测与故障诊断 系统介绍 1 概述 系统采用分布式结构,前端采用嵌入式结构,用于数据采集、预处理和临时存储;后端采用PC机+数据库用于数据存储、监测、分析和诊断,并作为网络服务器供其他计算机通过网络访问。 图1-1为该系统的结构图。 图1-1 系统结构图 其中前端数据采集设备从TSI接入信号,并对信号做预处理,临时存储在设备内部的硬盘或其他存储设备上,然后通过网络将数据发送到网络服务器上;服务器接受数据并将其存储在数据库中,同时服务器将数据库中的信息通过动态网站的形式发布在电厂局域网上,电厂局域网用户可以通过浏览器直接访问网站,查看实时或历史数据,进行分析诊断。

2 数据采集系统 2.1 数据采集子系统 2.1.1 输入信号 (1)键相信号(脉冲电压信号) (2)涡流传感器输出信号(电压信号) (3)速度传感器输出信号(电压信号,可采用软件积分) (4)有功和无功信号(直流电压信号) (5)膨胀、差胀(补偿探头输出的直流电压) 2.1.2 存储的参数 (1)瞬态 日期、时间、转速、振动、间隙电压、膨胀、差胀 (2)稳态 日期、时间、转速、振动、间隙电压、膨胀、差胀、有功和无功 2.1.3 硬件采集 (1)采用组合式卡件,每个卡件可以输入6个振动信号,6个缓变量信号和一个键相信号。 (2)若干个卡件组合成一个采集器,每个采集器可以输入24个振动信号。 (3)键相信号的触发可以自由组合。即采集器的所有振动信号可以采用一个键相信号触发,也可以采用各自卡上的键相信号触发,或者某几个 卡件的振动信号采用其中的任何键相信号触发。 2.1.4 数据分析 (1)输入信号是电压信号,进行FFT变换后输出,并得到相位。 (2)对于不同的传感器信号,可以选择不积分、一次积分或两次积分。 (3)根据不同的传感器设定不同的灵敏度系数。

数控机床状态监控系统(文献综述)

文献综述 ——机床状态监控系统的设计 1.前言 为了使数控机床加工过程安全、可靠、高效、高质量地进行,对加工设备进行状态监测就变得非常重要。本文分析了数控机床状态监测的主要内容,论述了设备状态监测系统的基本组成和状态监测系统实现的关键技术,并针对数控机床的加工过程,总结数控机床状态监测系统的工作流程和系统实现的具体结构。 2.主题 目前,国内大多数机床监控系统属于专用系统,其开放性较差,已不能满足当今制造业的发展需求,属于工厂内部典型的“自动化孤岛”。而计算机软件技术及工业控制网络技术的发展,使得工厂自动化设备的互联成为可能。机床信息采集与监测技术研究已经得到许多科技工作者的高度重视。 数控机床多用PLC控制,同时计算机网络是快捷、高效、广普的信息传递媒介。PC—PLC网络因而成为数控机床数据采集与监控的主要研究方向。但是一方面由于数控机床的封闭性,实际应用中很难直接从PLC读取机床的各种信息;另一方面,一些数控机床厂商如SIEMENS,FANUC等开发有针对自己机床数据采集与监测的软件,但是大多价格昂贵[1~5]。 随着技术的进步,制造业设备的复杂程度和智能化程度不断提高,然而复杂设备因其结构的复杂性,而使其在提高功能或性能时,给系统的可靠性、安全性、可用性、经济性等方面带来了一系列难题,系统发生故障或失效的潜在可能性也越来越大[6]。对设备自动化加工过程进行状态监测的主要目的就是要保证加工系统的安全运行,合理并优化使用自动化设备,避免设备故障,保证加工工件质量,减少额外的辅助工作时间,提高生产效率和设备利用率。同时,设备的状态监测也是对设备进行故障诊断的基础[7]。 数控机床状态监测是指对数控机床加工过程中的某些工作状态数据进行数据采集和处理,通过将实际特征参数与正常值进行比较,从而掌握数控机床的实际工作状态,了解设备工作是否正常合理,同时为故障诊断和预测提供依据。主要包括机床状态监测、刀具状态监测、加工过程监测和加工工件质量监测等4个方面。数控机床的加工过程是一个复杂的物理化学过程,对其进行状态监测涉及很多相关技术。一般的设备状态监测与故障诊断系统主要包括信息获取、特征提取和状态识别3个主要方面。其实无论是状态监测还是故障诊断与预测,数据采集、传输与处理是基础。设计一个状态监测系统,其关键是要设计一个合理的数据采集与处理系统来实现状态监测。

机械设备振动标准.(精选)

机械设备振动标准 它是指导我们的状态监测行为的规范 最终目标:我们要建立起自己的每台设备的标准(除了新安装的设备)。 ?监测点选择、图形标注、现场标注。 ?振动监测参数的选择:做一些调整:长度、频率范围 ?状态判断标准和报警的设置 1 设备振动测点的选择与标注 1.1监测点选择 测点最好选在振动能量向弹性基础或系统其他部分进行传递的地方。对包括回转质量的设备来说,建议把测点选在轴承处或机器的安装点处。也可以选择其他的测点,但要能够反映设备的运行状态。在轴承处测量时,一般建议测量三个方向的振动。铅垂方向标注为V,水平方向标注为H,轴线方向标注为A,见图6-1。 图6-1 监测点选择

图 6-2在机器壳体上测量振动时,振动传感器定位的示意图 1.2 振动监测点的标注 (1)卧式机器 这个数字序列从驱动器非驱动侧的轴承座赋予数字001开始,朝着被驱动设备,按数字次序排列,直到第一根轴线的最后一个轴承。在多根轴线的(齿轮传动)机器上,轴承座的次序从驱动器开始,按数字次序继续沿着第二根轴线到被驱动器往下排列,接着再沿着第三根轴线往下排列,直到机组的末端为止。常见的几种标注方法见图6-3~6-5。 图6-3 振动监测点的标注 图6-4 振动监测点的标注

图6-5 振动监测点的标注 (2)立式机器 遵循与卧式机器同样的约定。 1.3 现场机器测点标注方法 机壳振动测点的标注可以用油漆标注,也可以在机壳上粘贴钢盘来标注振动测点,最好采用后一种方法标注。采用钢盘时,机壳要得到很好的处理。钢盘规格为厚度5mm,直径30mm,用强度较好的粘接剂粘接,以保证良好的振动传递特性。 2 设备振动监测周期的确定 振动监测周期设置过长,容易捕捉不到设备开始劣化信息,周期设置过短,又增加了监测的工作量和成本。因此应根据设备的结构特点、传动方式、转速、功率以及故障模式等因素,合理选定振动监测周期。当设备处于稳定运行期时,监测周期可以长一些;当设备出现缺陷和故障时,应缩短监测周期。在确定设备监测周期时,应遵守以下原则; 1)安装设备或大规模维修后的设备运行初期,周期要短(如每天监测一次),待设备进入稳定运行期后,监测周期可以适当延长。 2)检测周期应尽量固定。 3)对点检站专职设备监测,多数设备监测周期一般可定为7至14天;对接近或高于3000转/分的高速旋转设备,应至少每周监测1次。 4)对车间级设备监测,监测周期一般可定为每天1次或每班1次。 5)实测的振动值接近或超过该设备报警标准值时,要缩短监测周期。如果实测振动值接近或超过该设备停机值,应及时停机安排检修。如果因生产原因不能停机时,要加强监测,监测周期可缩短为1天或更短。 3 设备振动监测信息采集 3.1 振动监测参数的选择 对于超低频振动,建议测量振动位移和速度;对于低频振动,建议测量振动

振动测试系统

一、振动测试系统 1.主要功能 DASP V10振动测试系统包括信号采集和实时分析软硬件。DASP V10 是一套运行在Windows95/98/Me/NT/2000/Xp平台上的多通道信号采集和实时分析软件,通过和东方所的不同硬件配合使用,即可构成一个可进行多种动静态试验的试验室。DASP V10 软件既具有多类型视窗的多模块功能高度集成特性,具有操作便捷的特点。基于东方所在各种工程应用领域的长期经验,DASP-V10对各种功能模块重新进行整合,成为一套功能更加全面、操作更加便捷、界面更加美观、性能继续保持领先的动静态信号测试分析系统。DASP V10 软件的每一个模块中均包含了非常多的功能,各种功能可交错使用,在测试和分析的功能和性能上突破了以往信号分析仪的种种限制,与INV系列采集仪配合形成的系统的各项指标均可达到或超过国家高级仪器的标准。DASP V10 软件的所有测试分析结果都可以多种方式输出,包括图形的复制、存盘、打印,数据导出为TXT、CSV、Excel电子表格和Access数据库格式,并可轻松输出图文并茂的Word格式或者Html格式的分析报告。基于DASP V10 的平台上,还可以运行专业模态和动力学分析系统、虚拟仪器库、信号发生器以及针对声学、旋转机械、路桥土木、计量检定等行业的多种软件系统,满足各方面各层次的测试和分析需求。

3.隶属 (1)实验室:水机测控实验室(B01-205/207) (2)负责人:魏德华 二、ANSYS/CFD流体分析软件 1.主要功能 FLUENT、CFX是目前国际上比较流行的商用CFD软件包,国际市场占有率达70%。凡跟流体、热传递及化学反应等有关的领域均可使用。它具有丰富的物理模型、先进的数值方法以及强大的前后处理功能,在航空航天、汽车设计、石油天然气、涡轮机设计等方面都有着广泛应用,包括管路、渠道、流体机械、燃烧、环境分析、油气消散/聚积、喷射控制、多相流等方面的流动计算分析。 2.主要设备 3.隶属 (1)实验室:水机测控实验室(B01-205/207) (2)负责人:石祥钟

旋转机械振动的基本特性

旋转机械振动的基本特性 概述 绝大多数机械都有旋转件,所谓旋转机械是指主要功能由旋转运动来完成的机械,尤其是指主要部件作旋转运动的、转速较高的机械。 旋转机械种类繁多,有汽轮机、燃气轮机、离心式压缩机、发电机、水泵、水轮机、通风机以及电动机等。这类设备的主要部件有转子、轴承系统、定子和机组壳体、联轴器等组成,转速从每分钟几十到几万、几十万转。 故障是指机器的功能失效,即其动态性能劣化,不符合技术要求。例如,机器运行失稳,产生异常振动和噪声,工作转速、输出功率发生变化,以及介质的温度、压力、流量异常等。机器发生故障的原因不同,所反映出的信息也不一样,根据这些特有的信息,可以对故障进行诊断。但是,机器发生故障的原因往往不是单一的因素,一般都是多种因素共同作用的结果,所以对设备进行故障诊断时,必须进行全面的综合分析研究。 由于旋转机械的结构及零部件设计加工、安装调试、维护检修等方面的原因和运行操作方面的失误,使得机器在运行过程中会引起振动,其振动类型可分为径向振动、轴向振动和扭转振动三类,其中过大的径向振动往往是造成机器损坏的主要原因,也是状态监测的主要参数和进行故障诊断的主要依据。 从仿生学的角度来看,诊断设备的故障类似于确定人的病因:医生需要向患者询问病情、病史、切脉(听诊)以及量体温、验血相、测心电图等,根据获得的多种数据,进行综合分析才能得出诊断结果,提出治疗方案。同样,对旋转机械的故障诊断,也应在获取机器的稳态数据、瞬态数据以及过程参数和运行状态等信息的基础上,通过信号分析和数据处理提取机器特有的故障症兆及故障敏感参数等,经过综合分析判断,才能确定故障原因,做出符合实际的诊断结论,提出治理措施。 根据故障原因和造成故障原因的不同阶段,可以将旋转机械的故障原因分为几个方面,见表1。 表1 旋转机械故障原因分类

物联网与数控机床远程智能监控系统探讨参考文本

物联网与数控机床远程智能监控系统探讨参考文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月

物联网与数控机床远程智能监控系统探 讨参考文本 使用指引:此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进,同时考虑各个环节之间的关系,每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划,并将危害降低到最小,文档经过下载可进行自定义修改,请根据实际需求进行调整与使用。 计算机技术的高速发展带来了传统制造业的变革,世 界上的工业大国纷纷加大科研资金,对现代制造技术进行 全面的研究,终于提出了全新的方案。本篇文章提到的将 先进的物联网技术引入到数控机床监控系统中,通过现有 的网络技术来对数控机床进行监控和故障诊断等,大大提 高了我国数控机床的监控水平,增强了精准度,提高了工 作效率。 作为新兴行业的物联网,经过不断的发展,技术已经 越来越成熟,逐渐被越来越多的人所认可并广泛应用到众 多领域当中,其中包括:工业、医疗、航天、消防等。它 作为一种创新型的技术,瞬间在全世界引起了轰动。相信

在不久的将来,物联网将得到空前的发展,将对整个世界的经济起到推动的作用。 物联网和数控监控系统 物联网是由四个主要的部分构成的,自上而下依次是应用层、中间层、接入网络层和物联网感知层。什么是物联网感知层呢?就是对数据信息进行采集和感知,感知到的对象既可以是单独存在的物体,也可能是一个区域。网络层的功能主要是数据处理,对数据进行融合,连接到核心网络。而位于应用层下面的是中间层,它的功能是把传输的数据存在适当的互联网服务器上,它主要含有管理型服务器、存储资源的服务器和中间件等设备。位于顶端的应用层则是物联网的应用功能,像智能医疗、智能电网和现代农业等方面。 随着计算机技术的发展,物联网的技术水平也在随之

振动信号检测系统的设计1

信号检测综合训练 说明书 题目:振动信号检测系统设计 学院:电气工程与信息工程学院 班级:电子(2)班 姓名: 钱鹏鹏 学号:11260224 指导老师:缑新科 2014.12.07

摘要 机械在运动时,由于旋转体的不平衡、负载的不均匀、结构刚度的各向异性、间隙、润滑不良、支撑松动等因素,总是伴随着各种振动。机械振动在大多情况下是有害的,振动往往会降低机器性能,破坏其正常工作,缩短使用寿命,甚至导致事故。机械振动还伴随着同频率的噪声,恶化环境,危害健康。另一方面,振动也被利用来完成有用工作,如运输、夯实、清洗、粉碎、脱水等。这时必须正确选择振动参数,充分发挥振动机械的性能。在现代企业管理制度中,除了对各种机械设备提出低振动和低噪声要求外,还需随时对机器的运行状况进行监测、分析、诊断,对工作环境进行控制。为了提高机械结构的抗振性能,有必要进行机械机构振动分析和振动设计,这些都离不开振动测试。 本文在此基础上设计了一种专用的振动信号检测系统,具有功耗低、体积小、精度高等优点。 信号检测的内容要求: 通过MCS-51系列单片机设计振动信号检测系统。要求如下: 1 振动信号的特点,选择合适的传感器,并设计相应的检测电路; 2 将设计完成的检测电路,通过软件防真验证; 3 主要设计指标:可测最大加速度:-5m/s~+5m/s;可测最大速度:-0.16m/s~+0.16m/s;可测最大位移:-5mm~+5mm;通频带:0.05Hz~35Hz;转换精度:8bit;采样频率:128Hz 4 利用LCD显示振动信号,有必要的键盘控制。

总体设计方案介绍: 本系统由发射电路和接收电路组成。发射电路主要由加速度传感器构成。接收电路由单片机最小系统和外部串口以及显示部分模块三部分组成。。 硬件电路设计: (1)使用MMA8452加速度传感器和STC89C52单片机来实现。 一.设计目的:了解加速度传感器的工作机理,以及单片机的各种性能; 二.设计器材:电源、proteus7.7软件、89C52,MMA8452加速度传感器,导线若干。 三.设计方案介:该系统目的是便于对一些物理量进行监视、控制。本设计以加速度传感器显示出加速度信号即振动信号,再通过单片机将信号从串口接入电脑显示出来,即完成振动信号的检测功能。 (2)振动传感器的分类 1、相对式电动传感器 电动式传感器基于电磁感应原理,即当运动的导体在固定的磁场里切割磁力线时,导体两端就感生出电动势,因此利用这一原理而生产的传感器称为电动式传感器。 相对式电动传感器从机械接收原理来说,是一个位移传感器,由于在机电变换原理中应用的是电磁感应电律,其产生的电动势同被测振动速度成正比,所以它实际上是一个速度传感器。 2、电涡流式传感器 电涡流传感器是一种相对式非接触式传感器,它是通过传感器端部与被测物体之间的距离变化来测量物体的振动位移或幅值的。电涡流传感器具有频率范围宽(0~10 kHZ),线性工作范围大、灵敏度高以及非接触式测量等优点,主要应用于静位移的测量、振动位移的测量、旋转机械中监测转轴的振动测量。 3、电感式传感器 依据传感器的相对式机械接收原理,电感式传感器能把被测的机械振动参数的变化转换成为电参量信号的变化。因此,电感传感器有二种形式,一是可变间隙,二是可变导磁面积。 4、电容式传感器 电容式传感器一般分为两种类型。即可变间隙式和可变公共面积式。可变间隙式可以测量直线振动的位移。可变面积式可以测量扭转振动的角位移。 5、惯性式电动传感器 惯性式电动传感器由固定部分、可动部分以及支承弹簧部分所组成。为了使传感器工作在位移传感器状态,其可动部分的质量应该足够的大,而支承弹簧的刚度应该足够的小,也就是让传感器具有足够低的固有频率。根据电磁感应定律,感应电动势为:u=Blx&r 。式中B为磁通密度,l为线圈在磁场内的有效长度,r x&为线圈在磁场中的相对速度。 从传感器的结构上来说,惯性式电动传感器是一个位移传感器。然而由于其输出的电信号是由电磁感应产生,根据电磁感应电律,当线圈在磁场中作相对运动

旋转机械振动故障诊断的图形识别方法研究

旋转机械振动故障诊断的图形识别方法研究 集团公司文件内部编码:(TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-

旋转机械振动故障诊断的图形识别方法研究我国近年来的旋转机械逐渐发展为大型机械,在这种发展趋势下人们开始重视对振动故障的诊断方法进行研究,在深入研究后探索出了一系列用人工识别图像来实现旋转机械振动故障诊断的方法。本文主要分析了旋转机械振动故障的机理、故障的特点以及几种图形识别方法。经过多种试验证明图形识别方法的科学可行性,值得在今后的实际操作中得到运用和发展。 对于旋转机械在工作状态当中会发生振动,从而由振动产生的各种信号,信号会形成一些参数图形,通过对这些参数图形的研究与分析,我们可以实现对器械运行过程中的日常管理和保护。这也是目前应该采用的设备管理方式。而在实际操作过程中,图形识别技术并没有深入到工作当中。这种手段没有被利用于诊断旋转机械故障的原因是提取出明显的图形特征在技术上具有一定的困难,而且对于图形具体特征的描述也具有很大的挑战,是否能够将图形所呈现出的特征准确地表述出来是图形识别技术在旋转机械振动故障诊断方面的一个限制性因素。诊断旋转机械振动故障的原则 采集诊断依据

被诊断的机械表面所能表现出的所有相关信息都能够作为旋转振动机械故障诊断的有效依据。这些信息在机械运行的过程中能够通过传感器传递给人们。对旋转机械振动故障的诊断是否准确,一个重要的因素就是收集到的有关信息是否真实可靠,依据信息是否准确真实的决定性因素是传感器的品质,传感器质量如何、感应是否灵敏以及工作人员的直观判断都是决定信息准确性的重要衡量标准。 对采集的信息进行处理和研究 从传感器和工作人员两方面收集到的依据信息通常是混乱无序的,不能明显的看出其特点,这就导致了无法准确地对故障进行判断,这就要求我们在成功收集信息之后要及时对大量信息进行筛选和处理,目前普遍采用专业的机器来对这些信息进行分析和研究以及进一步的转换,经过这些处理之后所得到的信息要保证具有至关、价值性强等特点。 对故障进行诊断 对旋转机械振动故障诊断方面对工作人员的要求比较高,要求其具有过硬的理论知识功底以及丰富的实际工作经验。工作人员应该充分了解机械方面的相关知识,熟练掌握机械的维修要点以及安装过程。正确的对机械振动故障进行诊断,并且能够对故障的发展形势进行预想,只有这

@物联网与数控机床远程智能监控系统方案

物联网概论论文 学院:职业技术学院 专业:机械设计制造及其自动化 年级:机自职111 姓名:汪妮 学号:1120020242 任课教师:邹老师 2013年12月10日 大学2013-2014学年第一学期考试试卷 A、B 物联网概论

考试形式:开卷考试时间: 4周 专业班级:机械设计制造及其自动化学号:汪妮:1120020242 评分 评阅教师签名: 物联网与数控机床远程智能监控系统 专业:机械设计制造及其自动化学号:1120020242 :汪妮 摘要 数控机床在机械制造业中应用较为广泛,在机械制造业占据重要的位置,起了重要的作用。为了提高数控机床的监测技术水平、加工精度、加工效率。本文

主要介绍物联网技术在数控机床远程智能监控系统中的应用,使数控机床实现远程智能监控。对物联网的基本概念、总体架构、主要特点、关键技术、面临的主要问题等进行简单的分析和阐述。同时对物联网技术在数控监控系统中实现的功能、数控机床的主要组成等容的具体介绍。如今物联网技术越来越先进,在各个领域都得以广泛的应用,在数控机床监控系统中也发挥了重要的作用,使数控机床的监测技术得以提高。 关键词:物联网技术;数控机床;远程智能监控系统;监测技术水平The Internet of things and CNC machine remote intelligent monitoring system Mechanical engineering and automation 1120020242 Wang Ni Abstract Application of CNC machine tools in mechanical manufacturing widely, occupy an important position in the machinery manufacturing industry, plays an important role in. In order to improve the level of monitoring of CNC machine tools, machining accuracy, processing efficiency. This paper mainly introduces the application of the Internet of things technology in the remote intelligent monitoring system in CNC machine tools, CNC machine tools to achieve the remote intelligent monitoring. The basic concept of the Internet of things, the overall architecture, main features, the key technology and the main problems are analyzed and explained Simple. At the same time, the Internet of things technology in numerical control monitoring system to realize the function of and the main composition of CNC machine tool etc. Now the Internet of things technology more advanced, in various fields have been widely applied in monitoring system of CNC machine tool, also play an important role, the monitoring technology on CNC machine tool is improved. Key word:Internet of things technology; NC machine tool; remote intelligent monitoring system; monitoring technology 引言 数控机床是一种在机械、液压、电气、微电子等机电一体化产品。在机械设

数控机床状态监控系统设计

毕业设计(论文) 题系目 别 数控机床状态监控系统设计 机械工程系 专业班级机械工程及其自动化07K3 班学生姓名 指导教师 二○一一年六月

数控机床状态监控系统设计 摘要 为了使数控机床加工过程安全、可靠、高效、高质量地进行,对加工设备进行状态监测就变得非常重要。本文分析了数控机床状态监测的主要内容,介绍了应用AT89C51 单片机测量数控车床切削力和切削温度的方法,论述了设备状态监测系统的基本组成和状态监测系统实现的关键技术,并针对数控机床的加工过程,给出了数控机床状态监测系统实现的具体结构和系统的工作流程。重点阐述了单片机实现连续自动采样、A/D 转换的方法。给出了单片机测控系统的原理、结构及进行数据采集的部分程序。 系统的结构主要包括单片机、传感器、滤波装置、放大电路、程序存储器、静态数据存储器、A/D 转换芯片、I/O 接口的扩展以及键盘和LED 显示器接口。 系统工作的流程图主要包括总体流程图、A/D 转换流程图以及LED 显示器流程图。关键词:AT89C51 单片机;数控机床;状态监控;传感器

CNC MACHINE TOOL CONDITION MONITORING SYSTEM DESIGN Abstract CNC machining process in order to make safe, reliable, efficient and quality manner, the processing equipment condition monitoring becomes very important. This article describes the application of CNC lathes AT89C51 microcontroller measuring cutting forces and cutting temperature method, analysis of CNC machine tool condition monitoring of main content, discusses the basic equipment condition monitoring systems and condition monitoring system composed of key technologies, and for CNC machine tools process, gives CNC machine condition monitoring systems to achieve the specific structure and system workflow. SCM focuses on the continuous automatic sampling, A / D conversion method. Shows the principle of single-chip control system, structure and data collection part of the program. Structure of the system including the microcontroller, sensors, filtering device, amplifier, program memory, static memory, A / D conversion chip, I / O interface expansion and keyboard and LED display interface. Work flow system include the overall flow, A / D converter and LED displays flow chart flow chart. Keywords: AT89C51 microcontroller ;CNC machine; condition monitoring ;sensors

机械设备振动标准

机械设备振动标准 1 设备振动测点的选择与标注 1.1 监测点选择 测点最好选在振动能量向弹性基础或系统其他部分2进行传递的地方。对包括回转质量的设备来说,建议把测点选在轴承处或机器的安装点处。也可以选择其他的测点,但要能够反映设备的运行状态。在轴承处测量时,一般建议测量三个方向的振动。水平方向标注为H,铅垂方向标注为V ,轴线方向标注为A,见图6-1。 图6-1 监测点选择 图6-2 在机器壳体上测量振动时,振动传感器定位的示意图

1.2 振动监测点的标注(1)卧式机器 这个数字序列从驱动器非驱动侧的轴承座赋予数字001 开始,朝着被驱动设备,按数字次序排列,直到第一根轴线的最后一个轴承。在多根轴线的(齿轮传动)机器上,轴承座的次序从驱动器开始,按数字次序继续沿着第二根轴线到被驱动器往下排列,接着再沿着第三根轴线往下排列,直到机组的末端为止。常见的几种标注方法见图6-3 ~6-5 。 图6-3 振动监测点的标注 图6-4 振动监测点的标注 (2)立式机器遵循与卧式机器同样的约定 1.3 现场机器测点标注方法机壳振动测点的标注可以用油漆标注(最简单的一种方 法),标注大小与传感 器磁座大小相似;也可以在机壳上粘贴钢盘来标注振动测点,最好采用后一种方法标

注。采用钢盘时,机壳要得到很好的处理。钢盘规格为厚度5mm,直径 30mm, 用强度较好的粘接剂粘接,以保证良好的振动传递特性。 2 设备振动监测周期的确定振动监测周期设置过长,容易捕捉不到设备开始劣化信息,周期设置过短,又增加了监测的工作量和成本。因此应根据设备的结构特点、传动方式、转速、功率以及故障模式等因素,合理选定振动监测周期。当设备处于稳定运行期时,监测周期可以长一些;当设备出现缺陷和故障时,应缩短监测周期。在确定设备监测周期时,应遵守以下原则; 1)安装设备或大规模维修后的设备运行初期,周期要短(如每天监测一次),待设备进入稳定运行期后,监测周期可以适当延长。 2)检测周期应尽量固定。 3)对点检站专职设备监测,多数设备监测周期一般可定为7 至14 天;对接 近或高于3000转/ 分的高速旋转设备,应至少每周监测 1 次。 4)对车间级设备监测(指运行人员),监测周期一般可定为每天1 次或每班1 次。 5)实测的振动值接近或超过该设备报警标准值时,要缩短监测周期配件;如果实测振动值接近或超过该设备停机值,应及时停机安排检修;如果因生产原因不能停机时,要加强监测,监测周期可缩短为 1 天或更短。 3 设备振动监测信息采集 3.1 振动监测参数的选择对于超低频振动,建议测量振动位移和速度;对于低频振动, 建议测量振动 速度和加速度;对于中高频振动和高频振动,建议测量振动加速度。说明如下:(1)设备振动按频率分类。根据振动的频率,设备振动可以分为以下几种:1)超低频振动,振动频率在10Hz 以下。 2)低频振动,振动频率在10Hz 至1000Hz。 3)中高频振动,振动频率在1000Hz至10000Hz。 4)高频振动,振动频率在10000Hz以上。 (2)位移为峰峰值;速度为有效值;加速度为有效值;有时根据需要,速度和加速度还要测量峰值。 3.2 振动监测中的几个“同” 为保证测量结果的可比性,在振动监测中要注意做到以下 几个“同” : 1 )测量仪器同; 2 )测量仪器设置同; 3 )测点位置、方向同; 4 )设备工况同; 5 )背景振动同。并尽量由同一个人测量。 3.3 振动数据采集应严格按监测路径和监测周期对设备进行定期监测。采集设备振动数据时,通常还需要记录设备的其他过程参数,如温度、压力和流量等,以便于比较和趋

机床主轴回转误差运动测试(精)

综合实验一机床主轴的回转误差运动测试 1、实验目的 加工高精度的机械零件,对机床主轴的回转精度有非常高的要求。测量机床主轴的误差运动可以了解机床主轴的回转状态,分析误差产生的原因。通过机床主轴回转误差运动测试,要求学生: (1) 了解机床的主轴回转误差运动的测试方法。 (2) 熟悉传感器的基本工作原理。 (3) 掌握传感器的选用原则及测试系统的基本组成。 (4) 熟悉并掌握仪器的基本操作方法。 (5) 基本掌握数据处理与图像分析方法。 2、实验原理 本实验使用两种方法进行误差运动测试: (1) 带机械消偏的单向法直角座标显示的误差运动测试,见本实验的背景材料中的图 1-9。 (2) 电气消偏单向法圆图像显示的回转轴误差运动测试,见本实验的背景材料中的图 1-13。 3、实验对象 以C6140普通车床的回转主轴为研究对象,测试其在回转情况下的误差运动。 根据测试数据,用图像分析方法表示误差运动,分析误差运动产生的原因。 4、主要实验仪器和设备 (1) C6140普通车床 (2) 回转精度测试仪 (3) 涡流测振仪 (4) 信号发生器 (5) 双踪示波器 (6) 数字式万用表 (7) 可调偏心的测量装置 5、实验步骤 5.1 带机械消偏的单向法直角座标显示的回转轴误差运动测试 (1) 按照仪器的操作说明,熟悉系统所用各仪器控制面板上的旋钮、按键的作用及操 作方法; (2) 按照原理框图正确地将系统中各仪器的信号线连通;

(3) 调整标准盘1(作为补偿信号)和标准盘2(作为误差的测量信号)的偏心量,标准盘2 的偏心量e2应尽可能小,仅稍大于被测量轴回转误差值,以保证得到信号即可,偏心量一般调整到0.03mm~0.05mm;标准盘1的偏心量e1应尽可能调大,大到使被测量轴回转误差值相对于偏心量可以忽略不计,及得到一个接近于纯偏心信号的光滑曲线,但因受涡流传感器工作间隙的限制,偏心量无法无限制地加大,一般调到0.40mm~0.60mm即可,并使e1和e2相差180o; (4) 经指导老师检查系统连接正确后,接通电源预热仪器; (5) 按测振仪使用要求调整好涡流传感器的工作间隙; (6) 调整好机床转速,启动机床; (7) 调整测振仪灵敏度,使之满足下面的关系式:e1.k1传感.k1测振仪= e2.k2传感.k2测振仪 (8) 将满足以上关系式的两路输出信号经加法器(借用回转精度测试仪后面板上的加 法器,此时应将总接口插板抽出)相加,在示波器上得到误差曲线,曲线上最高点与最低点的高度差即为圆度误差的相对值,曲线最大的垂直度即为粗糙度的相对值; (9) 标定,方法为:用正弦信号发生器输出一标准正弦信号,使其幅值为测振仪当前 档位(如30um档)的满量程输出的电压值,将该正弦信号送入加法器输入端,在示波器上得到一幅值为A mm的正弦信号,则该测量系统的标定系数为30um/A mm; (10) 求出绝对误差=相对误差(mm)×30um/A mm; (11) 停机床、关仪器,并拆除仪器的所有连接线,整理现场。 5.2 电气消偏单向法圆图像显示的回转轴误差运动测试 (1) 按照仪器的操作说明,熟悉系统所用各仪器控制面板上的旋钮、按键的作用及操 作方法; (2) 按原理框图正确连接好系统,仅用误差测量信号(即标准盘2的信号),并将回转 精度测试仪的总接口板插入插座中; (3) 经指导老师检查连线无误后,接通电源预热仪器; (4) 调整好机床转速,启动机床; (5) 调整基圆: (6) 回转精度测试仪产生基圆的原理:将测振仪的输出信号接入回转精度测试仪的S 输入端,由带通III从该信号选出与主轴同频的一次谐波,为了消除机床振动所引起的一次谐波的幅值变化对基圆的影响,用限幅放大器对一次谐波进行限幅,再用带通I选出稳定的一次谐波,然后将一次谐波分为两路,一路经移相器B移相90o,另一路不移相,将两路信号送示波器垂直输入端(Y端)和水平输入端(X端)叠加而产生基圆。 (7) 基圆的调整:首先根据机床转速n确定带通III和带通I所要通过的一次谐波的频 率。 (8) 调节带通III的频率粗调开关,使一次谐波的频率包括在开关所指的频率范围内, 如机床n=900转/分,则频率f=900/60=15Hz,粗调开关置在30位置。调整频率微调电位器,直到示波器上出现的正弦信号的幅值为最大(将带通III的输出端与示波器的Y端相连)。带通I的调整与带通III相同。 (9) 将示波器的X、Y端分别接回转精度测试仪的X、Y输出端,调节移相器B的移 相旋钮,使输出输入端相差90o(在示波器上得到一正椭圆图形),再调整增益电位器改变其幅值,在示波器上得到一个真圆,这个圆就是基圆。 (注意:调整基圆时一定将移相器A的增益关断)

相关文档
最新文档