现代测试系统

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1、测试技术作业基于Labview变速箱振动测试学院：机械T程学院姓名：学号：教师：日期：1确定测试任务机床在国民经济小有相当重要的位置.而机床的动态特性.特别是变速箱的动态特性,齿轮和轴承的故障特性，往往是整台机床动态特性好坏的关键.而齿轮在啮合过程中，山于不平衡、误差等引起转动频率的振动。齿轮弹性刚度周期性的变化引起齿伦产生频率为啮合频率的振动，所以对变速箱运行状态的测试极其重要。在对机床变速箱测试时，要求能在齿轮发生故障示及时发现，根据信号就能判断出故障齿轮。本测试系统的任务就在于能及时监控判断出故障齿轮。2根据任务要求选择测量方法图1

2、：变速箱振动的传递过程变速箱振动传递途径可山图1表示，虽然齿伦的振动可以分成扭转振动和径向振动两项,但分析与实验证明，在箱体上起决定作用的主耍还是齿轮振动传给轴上的径向振动。因为只冇轴的径向振动才能引起轴承的径向振动，轴承的径向振动才能传向箱体。对于机床的变速箱来讲，人多数齿轮为直齿圆柱齿轮，轴向振动很小，加之轴承轴向游隙，所以只需在齿轮箱上从齿轮径向振动方向测取信号就可以。因为变速箱传动中，齿伦的振动最终都会传递到变速箱体上，所以通常在振动测试时,都是将传感器固定在变速箱箱体上，以获取齿轮径向振动信号。3选择传感器或转换器本测试系统的加

3、速度传感器选用的是MYD-A106内装1C压电式加速度传感器。它将传统的压电加速度传感器与电荷放大器集于一体,能直接与记录和显示仪器连接。这种传感器是在传统的压电加速度传感器垦础上藕合一个以场效应管为核心的放大器电路所构成,因而可以把高阻抗信号转换成低阻抗信号输出，其突出特点是抗干扰能力强、稳定性好、允许超长电缆通过恶劣环境传输信号,系统配置简单，不需外接电荷放人器,所需恒流电源由动态信号采集卡提供。其主要参数如下：量程：14〜2()()()g非线性：＜1%激励电压源：18~30V(DC)横向灵敏度：＜5%,典型值：＜3%输出阻抗：＜10

4、00温度范围：-40°C〜+120°C图2:MYDA106内装TC压电式加速度传感器4后续测量系统的选定本变速箱振动测试系统由加速度传感器、动态信号采集卡、工控机构成。图3:系统硬件框图木测试系统的动态信号采集卡选川的是NI公司的PCl-4474o该采集卡为4通道24位动态信号采集卡，并集成了抗混叠滤波器和IEPE调理功能，可以肓接输入加速度传感器信号无需额外的信号调理模块。其主要参数如下：最高采样速率达102.4kS/s45kHz,无混證带宽24位分辨率，110dB动态范M±10V的电压范围4路同步采样模拟输入通道IEPE调理-町通过软

5、件配置。5相应的软件设计与编制在本测试中，软件部分是基于labview编辑的。本测试系统程序图如卜•所示：图4:系统程序图在程序图中以三个仿真信号分别模拟三根轴的振动信号，并在第二个信号中加入了高斯口噪声。将这三个仿真信号进行加运算，合成一个模拟信号，再对这个信号进行去噪处理，输出其波形图与幅值谱。通过对-幅值谱的观察，可以看出有故障轴的振幅明显高于其它信号，由此判断出町能出现故障的转轴。在程序设计中，其前面板设计如下所示：图5:系统程序前面板图在前面板屮，可以通过调整三个信号的频率和幅值来方便的观察波形的变化情况。6测量系统的性能评定对

6、本测试系统以如下参数为例进行一次仿真：某机床主轴箱传动示意图如图6所示，其中传动轴I、传动轴II和主轴III上的齿轮齿数为Z,=30,Z2=40,Z3=20,Z4=50。传动轴转速n严2000r/min。计算各轴的转速和转动频率：轴I的转动频率：/；=—=33.3Hz160Z30轴II的转速：比［=—•nl=—•2000=1500(/^/min)"Z7140轴II的转动频率：九=空=25Hz60720轴III的转速：11川=亍"u=百•1500=600(厂/min)轴n啲转动频勒九备咖关——」Z2XinZ4图6:机床主轴传动示意图通过以上

7、分析在将信号1、信号2、信号3的频率设置为10Hz、25Hz、33.3Hz以及幅值都设为5时可得到如下的波形图:图7:系统波形显示图（一）而将信号1、信号2、信号3的频率设置为10Hz、25Hz、33.3Hz以及幅值改为5、50、5时可得到如下的波形图:图8:系统波形显示图（二）由图7、8可以清楚的看到当某个信号幅值发生变化时可以清楚的在幅值谱中看出来。而通常变速箱中各轴的转动频率与幅值都在一个稳定的范围内，当有某-个轴发牛故障吋，其振动幅值会发牛较大的变化。这样通过该测试系统就可以将发生故障的轴找出来。综上所述，本系统能达到本次测试的基

8、本要求。但由于是用软件仿真出来的，与实际肯定会有所出入。在实际屮所测信号中所夹杂的干扰信号肯定会比较多，因此实际中如何有效的消除干扰信号很重要。