虚拟检测系统设计与开发.doc

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1、工业设备运行状态虚拟检测系统设计与开发一．实验目的1．了解旋转机械检测系统的结构及组成，根据实际需要确定系统的方案。2．了解检测系统中各部分元器件的工作原理、特点和作用，并根据实际需要选择合适的元器件。3．掌握传感器的安装方式、选择和标定。4．掌握状态检测虚拟仪器系统设计与开发的基本步骤。二．系统设计1．实验对象该实验台是一种模块化、开放型的机械设计综合实验装置，由硬件[动力模块、传动模块、支承联接、调节模块、加载模块]和软件【控制模块、工具模块、测试模块】等组成，通过对不同模块德选择和装配搭接可以组成典型机械传动装置。如图所示：23/23实验台结构简图2

2、．实验对象名称、型号及主要零部件的性能参数1）动力模块（1）Y90L-4电动机：额定功率1.5KW;同步转速：1500r/min，额定电压下，最大转矩予额定转矩之比2.3。（2）MM420-150/3变频器。2）传动模块JS-100齿轮减速器：减速比1：1.5，齿数：Z1=32、Z2=48，螺旋角β＝8°4’9”，中心距a=100mm.法面模数Mn=2.5.23/233）加载模块CZ-5型磁粉制动器：额定转矩50Nm,激磁电流0.8A，允许滑差功率4KW。3．监测参数频带选定测量参数指南测量参数位移速度加速度适用频带0~100HZ10~1000HZ大于10

3、00HZ1）电动机的测试参数w电动机w电源：单相交流，200/220伏，频率50/60Hzw功率：1.5KWw设定转速：1500rpm(25Hz)w电动机振动的测定参数：速度w轴的转速：1500rpm2）齿轮的测定参数w电机转速设定为：1500rpm(25Hz)23/23w若出现齿轮故障，将引起的振动频率w啮合频率=轴转频×齿数小齿轮啮合频率=25×32=800(Hz)大齿轮啮合频率=25×32/48×48=800(Hz)w考虑3次谐波，为244Hz，属于“高频”。w齿轮振动测定参数：加速度3．监测位置（如图）1234测点位置如图所示，由左到右依次为扭矩、

4、齿轮低速端、齿轮高速端和电机。虚拟仪器处理的通道依次为4、3、2、1，其对应数据采集卡通道依次为6、5、1、0通道。4．传感器的选择与安装23/23选择压电式传感器：它体积小、重量轻、灵敏度高、测量范围大、频响范围宽、线性度好、安装简便等诸多优点，因此获得了最为广泛的应用。初选采用秦皇岛佳盟测控技术有限公司的ck8305标准参考加速度计，采用石英晶体压电元件，性能指标：结构形式灵敏度重量（g）频响(10%)振频（kHz）石英晶体中心压缩~0.1pc/ms-2351Hz~10KHz30速度范围（ms-2）大横向灵敏度安装螺钉温度范围（0c）外形尺寸（mm）1

5、5000≤5%M5-54~+260六方16高30价格：1580元/只实际用传感器为压电加速度计——Type4291，且传感器用蜂蜡直接粘在所示测点处。5．故障评价标准常用的标准判别法有绝对标准、相对标准和类比标准三种方法，在此选用绝对标准判别法。它是在一定的测试条件下，按规定的方法确定的用以判别设备状态的界限值。把测得的参数值与标准值比较即可判别设备处于“良好”、“允许”、“较差”、“不允许”等各种状态。主要采用ISQ1372判别：见表振动速度有效值Vrms(mm/s)状态判别Vrms≤1.8良好23/231.8≤Vrms≤4.5允许4.5≤Vrms≤11

6、.2较差，应设法降低Vrms≥11.2不允许6．检测系统方案机械测振系统的结构框图如图所示，主要由传感器、电荷放大器、分析仪、显示输出和磁带记录几个部分组成。电荷放大器分析仪磁带记录仪显示输出传感器被测设备传感器将机械振动量转变为适于电测的电参量，电荷放大器将机械量转变成与其成正比的微弱电荷Q，而且输出极高的阻抗Ra，分析仪测试分析统计结果，用计算机显示输出结果，并用磁带记录仪记录结果数据。1）数据采集器的选型数据采集卡的选择是硬件系统建设的关键，基于性能的稳定性和性价比的原因，选用了凌华的PCI16通道，250K/s低价位多功能采集卡产。w特性23/23

7、型号DAQ-221432位PCI总线，即插即用16个单端以及8个差动模拟量输入通道输入通道能够允许单端与差动混合组成16位AD分辨率，采样频率可达250K双极性/单极性模拟量输入模拟/数字触发2路带波形发生功能的D/A输出通道双极性/单极性模拟量输出D/A：I/O更新及支持Scatter/Gather功能的总线主控DMA系统同步接口完全自动校准完全软件配置价格：4200元/块实际采用数据卡参数：型号——BNC—212.板卡——6024E2）转速的测量转速直接采用机器加载上去，例如直接加载200、400、600等等。23/233）计算机选型选择凌华工控机RA

8、CK-610价格：5600元/台配置：RACK-610／PIV2.