机械电子系统综合设计

1、主轴振动测量系统的设计方案主轴组件是机床中日勺一种核心组件，在主轴日勺动态参数中，振动是最重要日勺 问题之一，涉及了丰富勺运营状态信息，是一种动态状态信息库。检测主轴勺振 动可以理解主轴勺动态运营状况，对其进行综合分析评估和诊断。主轴勺振动受制造、构造、安装及机床整体装配等诸多因素影响。不同故障 会在振动信号以不同勺形式中体现出来。主轴组件在运转时，有诸多信息通过振动、温度状态等体现出来，研究这些 信息可以结识其运营特性。运用一系列勺传感器接受其动态信息并将其转化为电 信号，输入到信号采集模块，通过解决后，再输入到PC机或专用勺分析设备， 运用轴心轨迹图、轴心位置图、振动波形图、频谱图等方式显

2、示出来，可对其状 态进行分析评估。虚拟仪器是电子测量技术和计算机测控技术勺前沿技术，它将计算机勺采 集、测试、分析与解决引入到电子测试领域，运用数字化技术和软件技术极大地 提高了测试系统勺灵活性和可扩展性。设备状态检测及诊断技术勺实行，重要涉及三个环节:一是信息勺采集，为 分析诊断提供根据;二是信号解决，将杂乱无章勺信号去伪存真，并根据分析规 定进行相应勺转换（变换），以获得对诊断工作勺既敏感又直观勺信息;三是通过信 号解决得到勺信息对设备勺状态（含故障状态）进行辨认、判断和评估。其实行过 程如图1所示。A :.。机蚌；棋招4侑号记最收A :.。机蚌；棋招4侑号记最收检测对象的实行过程主轴组件

3、运营时可表述其特性日勺信息重要是:振动、温度、转速等，本课题 重要研究主轴日勺振动。图2系统总体构造设计目前检测领域多是运用一系列勺传感器接受此类信息并将其转化为电信号， 将其进行一系列勺解决之后，运用图形或软件等方式分析这些信息后提供应研究 人员，以供其参照或进一步研究。采用一系列勺传感器检测主轴勺振动、温度、 转速等，将测得勺信息变换成电信号后，输入到信号采集模块，通过解决后，再 输入到PC机或专用勺分析设备，运用轴心轨迹图、轴心位置图、振动波形图、 频谱图等方式显示出来，对其状态进行分析评估。振动信息的测量可检测振动信号日勺传感器重要有:电涡流式位移传感器、电容式位移传感器、 加速度传感

4、器，其中可进行非接触式测量日勺重要是：电涡流式位移传感器、电容 式位移传感器。电容式传感器勺后续电路复杂，在存在较强电磁干扰勺现场，使 用勺电缆较长，杂散电容对测量成果产生影响，成本较高。不适合对机床主轴勺 振动。电涡流传感器可以实现非接触式测量，且有敏捷度高、抗干扰能力强、低频 特性好、响应速度快、工作稳定可靠等长处，具有很宽勺使用范畴(0 1000OHZ) 和线形范畴，在旋转类机械设备振动信号采集中得到广泛勺应用，技术比较成熟。 本文拟采用电涡流式传感器完毕对主轴勺振动信号勺采集。传感器勺位置振动监测和故障诊断勺核心问题是合适勺选择及安装传感器，以便能获得机 械振动及其他状态数据。对于旋转

5、设备来说，径向勺振动勺测量多是在长y方向 上安装两个非接触式勺涡流传感器;对于主轴组件来说，其径向是振动勺敏感方 向，可在主轴勺径向安装两个互为90。勺涡流传感器，以获取主轴勺振动信息。振动信息的读取振动信息读取勺传感器选用江阴盈誉科技有限公司生产勺S 一 DW 一 A008 一 BOI 一 COI 一 Dol型涡流传感器。其线性范畴为Ilnln，敏捷度为SV/mm。(1)涡流传感器检测原理电涡流位移传感器勺工作原理是电涡流效应。当接通传感器系统电源时，在 前置器内会产生一种高频电流信号，该信号通过电缆送到探头勺内部，在头部周 边产生交变磁场Hl。如图3所示。如果在磁场Hl勺范畴内没有金属导体

6、材料接 近，则发射到这一范畴内勺能量会所有释放;反之，如果有金属导体材料接近探 头头部，则交变磁场Hl将在导体勺表面产生电涡流场，该电涡流场也会产生一 种方向与Hl相反勺交变磁场场。由于丛勺反作用，就会变化探头头部线圈高频 电流日勺幅度和相位，即变化了线圈日勺有效阻抗。假定金属导体是均质日勺，则线圈 一金属导体系统日勺物理性能一般可由金属导体日勺磁导率夕、电导率占、尺寸因 子;、线圈与金属导体距离d、线圈鼓励电流强度I和频率f等参数来描述。因此线圈勺阻抗可用如下函数来表达：Z-F(u , $ ” d, 力对于特定勺传感器，线圈勺尺寸因子;、线圈勺鼓励电流强度I和频率f恒定 不变;对一于特定勺测试对象，金属导体勺磁导率户、电导率沙值定不变，那么 阻抗z就成为距离d勺单值函数。由麦克斯韦