機械振動畢業(yè)設計外文翻譯(中文).doc

labview分析工業(yè)環(huán)境中機械振動的實際應用ioan lita, daniel alexandru visan, gelu mujea, dan ghitaelectronics and computers department, university of pitestistr. targul din vale, nr.1, pitesti, romanialita.upit.ro, visanupit.ro摘 要在簡要的介紹機械振動的源頭及其對工業(yè)環(huán)境的影響后，在本文提出一個新的機械振動的通用監(jiān)測及分析系統(tǒng)。在這項工作中提出的配置系統(tǒng)的目的是用于分析和監(jiān)測的工業(yè)機器的機械振動。該系統(tǒng)的主要有三部分：連接到個人電腦的數(shù)據(jù)采集板，振動傳感器，在labview圖形化編程環(huán)境下實現(xiàn)的分析和控制軟件。所提出的方案與其他類似的方案相比，它的主要優(yōu)點是它所具有靈活性。該軟件相對其他機械振動分析軟件容易操作得多，例如：地球動力學/振動監(jiān)測系統(tǒng);公路，橋梁或塔監(jiān)控系統(tǒng)。此外，該設備是很容易擴展到更多的傳感器，可以安裝迅速，具有友好的圖形界面，但不昂貴。1. 引言監(jiān)測環(huán)境振動的能力是重要的，無論是從研究的角度看，還是工業(yè)應用方面，如自適應控制，狀態(tài)監(jiān)測，工藝優(yōu)化和質(zhì)量控制。直到今天，大量的工作已經(jīng)完成，如在環(huán)境機械振動分析，工具等方面的監(jiān)測和控制等等。例如，有一種日益增長的趨勢，指明建筑振動的臨界值，限制值條件，臨界值是指有干擾和不確定性下的振動水平，限制值是指可能振動干擾的振動水平。這些值通常用在建筑規(guī)格，控制報告頻率和預先計劃的執(zhí)行情況和減輕補救行動。此外，在工業(yè)領域，這個類似的系統(tǒng)，在這項工作提出了允許各種機械的連續(xù)監(jiān)測，提供信息服務，便于對故障或故障早期檢測。這樣就能預防更進一步嚴重故障甚至損壞，要不可能會損害機器的性能或危及廠房及操作人員。為監(jiān)測環(huán)境和機器的狀況，可以使用計算機的多種傳感器。在這方面的工作，它有簡單，靈活，操作方便等優(yōu)越性。這些表演，主要是由于應用程序使用的labview軟件，該軟件是非常適合這種。之所以有如此出色性能，主要是由于對labview軟件是非常適應此類工作的。2. 分析類型振動數(shù)據(jù)繪制成振幅隨時間稱為一個時域數(shù)據(jù)配置文件。時域圖必須用于所有線性和往復機械運動。這種技術是在機器的整體分析方面有助于研究操作條件的變化。然而，時域的數(shù)據(jù)很難使用。由于在這個情節(jié)類型的振動數(shù)據(jù)都將代表在任何時候總位移，所以這是很難確定任何特定的振動源的。從實用的角度來看，簡諧振動職能是關系到旋轉或運動部件的圓頻率。因此，這些頻率的多是機械一些基本的運行速度，這體現(xiàn)在每分鐘轉速（每分鐘轉速）或每分鐘周期（每分鐘）。確定這些頻率是第一個基本步驟是分析機器的運行狀況。圖1.不同類型的振動分析能使我們能夠精確的估算并檢測一個復雜的機械設備的故障點（以變速箱為例）頻域數(shù)據(jù)進行快速傅立葉變換得到轉換的時域數(shù)據(jù)（fit）。fft的讓每一個復雜的機械部件的振動頻譜將作為一個獨立的頻率峰值顯示。為了能提前對機器維修，診斷及其他使用，關鍵是能判斷振動類型是正常還是異常模式。頻域的設計不需手動操作，但需要隔離的組件，從而構成了一個時間跟蹤。導致大多數(shù)旋轉機械故障與元件的頻率與運行速度有關。因此，顯示和分析能力作為振動頻率分量的頻譜是非常重要的。這兩種時域和頻域的振動數(shù)據(jù)可以被得到并分析得到兩種初級狀態(tài)：（1）穩(wěn)定狀態(tài)或（2）動態(tài)。穩(wěn)態(tài)振動數(shù)據(jù)假設機器或系統(tǒng)的運作過程中的一個常數(shù)，或穩(wěn)定狀態(tài)的條件下。換言之，機器是自由的動態(tài)變量，如負荷，流量，技術等，這是在獲取數(shù)據(jù)時的振動過程中的機器或系統(tǒng)的分析是在一個固定的速度和具體的操作參數(shù)運行。動態(tài)或?qū)崟r數(shù)據(jù)提供了一個動態(tài)圖像。這種方法更好的提供了兩種機器振動的動態(tài)配置的畫面。采集的數(shù)據(jù)利用穩(wěn)態(tài)方法將個人資料和建議，振動幅度不變。然而，事實并非如此。所有動態(tài)的力量，包括運行速度快，在所有機器不斷變化。當實時數(shù)據(jù)采集方法的使用，這些變化是捕獲并分析顯示。3. 系統(tǒng)框圖機械振動的分析和監(jiān)測所使用的系統(tǒng)的簡化框圖如圖1。 在這種系統(tǒng)的傳感器起到一個非常重要的作用。獲得的數(shù)據(jù)是從一個加速計。加速也許是決定由機械振動產(chǎn)生的力最佳方法。這種傳感器的數(shù)據(jù)類型與得到的相對加速度用萬有引力常數(shù)來表示，加速度計的使用的好處是他們不要求一標定程序就能保證準確性。此外，另外一個非常重要的數(shù)據(jù)是從分析系統(tǒng)上的傳感器上獲得的。當?shù)玫阶詈玫慕Y果是剛性（永久）的傳感器安裝在機器下的情況。以備該系統(tǒng)是用于監(jiān)測地球的機械振動，傳感器安裝在一個剛性的支持還有幾厘米僵化。在本文中我們用adxl250傳感器，該傳感器功耗低，完整的雙軸加速度傳感器與信號調(diào)節(jié)電壓輸出，全部在一個單片集成電路。該器件能測量 50克滿量程加速度。同時它也可以測量動態(tài)加速度（振動）和靜態(tài)加速度（重力）。adxl250的兩個傳感軸是正交的。兩個傳感軸都是硅芯片同一平面上。選擇該電路，因為該電路噪音低，更寬的動態(tài)范圍，降低能耗和改善零克偏置漂移。裝置規(guī)模的因素可以增加38毫伏/克到76毫伏/通過連接之間vout和偏移空針跳線克。另一個我們選擇它的動機是他的零電路0.4克克在工業(yè)溫度范圍內(nèi)，這代表著非常良好的性能漂移，與其他類似電路的例子相比。在電源電壓為5v時，功耗約為1.8毫安.圖2.機械振動監(jiān)測與分析系統(tǒng)的框圖數(shù)據(jù)采集板用于轉換從傳感器pci - 5503hr上采集的信號。此數(shù)據(jù)采集板有16個單端或8路差分模擬多路復用到16位a / d與200 khz的最大轉換頻率。在pci - 5503hr數(shù)據(jù)采集卡處理fifo和dma和數(shù)據(jù)是在windows操作系統(tǒng)的環(huán)境下獲得的。它也有16 + 32 ttl電平數(shù)字i / o線在pci - 5503hr板連接終止了68針連接器，他們在pc機的后面。差分輸入量是8，支持電壓范圍是0-10v或10v。此外，它可以在幾個步驟程序中輸入放大器增益（ 1， 2， 4，高投入水平或x1，x10和低投入水平x100更為x8）。以下該應用其他的比較重要參數(shù)：過壓保護設在 25v; 差分線性為 3 lsb；增益漂移7 ppm/c；零點漂移2 ppm/c；s/(n+d) 83 db每分鐘；總增益為90db的諧波失真。這塊板完全實現(xiàn)了通用振動分析系統(tǒng)的要求，但如果它是更迅速獲取并轉換信號，它必須要選著一個貴很多的，有采樣率的設備。4. labview的應用 在labview的虛擬儀器中分析得到的機械振動變化曲線如下圖所示，可以看出，加速度計得到的信號（位移信息）在時間軸和頻域軸表述出來。還允許使用可調(diào)帶通濾波器的應用程序，以便選擇一個從速度信號的功率譜的特定區(qū)域。當是要隔離的不同振動頻率時，這種方法是有用的，當信號只從一個基調(diào)上獲取時，分辨率可以增加。對于這種情況下，應用程序的前面板是另兩個窗口的，分別設立顯示檢測到的頻率和振幅檢測到了基調(diào)。檢測功能如下：該振動幅度比較兩個層次（最小和最大），如果過超，報警被激活（一個led會亮起）和錯誤信息將顯示在一個特定的窗口。該虛擬儀器圖顯示了這個應用程序的實施細節(jié)。整個行動是運行在一個while循環(huán)，可以通過移動從前面板上的stop按鈕停止。此次截獲率也可以由一個滑動按鈕控制。圖3. 一個用所設計的系統(tǒng)分析機械振動的例子圖4. 虛擬儀器的檢測圖及工業(yè)環(huán)境機械振動的分析儀器5. 結論在我們這個時代的工業(yè)機械已變得非常復雜和廣泛。機械振動分析可以檢測機械系統(tǒng)的實際狀況，以預防不當使用帶來的損失。 本文提出的分析與機械振動監(jiān)測系統(tǒng)的主要優(yōu)勢它的靈活性。相對其他的機械振動分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)比較容易操作。例如：地球動力學/振動監(jiān)測系統(tǒng);或公路，橋梁或塔監(jiān)控系統(tǒng)。此外，該設備可以擴展到更多的工作與傳感器，可以安裝迅速，并具有友好的圖形界面。參考資料1 r. keith mobley, “vibration fundamentals”, news,boston, 1999.2 *, “vibration measurement and anlaysis”,bruel&kjaer, 1998.3 andrew k. costain, j michael robichaud, “practical methods for vibration control of industrial equipment”, bretech engineering ltd. canada, 2002.4 eshleman, r. “machinery vibration analysis:diagnostics, condition evaluation, and correction,vibration institute, 2002