机械振动毕业设计外文翻译(中文).doc

LabVIEW分析工业环境中机械振动的实际应用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 要在简要的介绍机械振动的源头及其对工业环境的影响后，在本文提出一个新的机械振动的通用监测及分析系统。在这项工作中提出的配置系统的目的是用于分析和监测的工业机器的机械振动。该系统的主要有三部分：连接到个人电脑的数据采集板，振动传感器，在LabVIEW图形化编程环境下实现的分析和控制软件。所提出的方案与其他类似的方案相比，它的主要优点是它所具有灵活性。该软件相对其他机械振动分析软件容易操作得多，例如：地球动力学/振动监测系统;公路，桥梁或塔监控系统。此外，该设备是很容易扩展到更多的传感器，可以安装迅速，具有友好的图形界面，但不昂贵。1. 引言监测环境振动的能力是重要的，无论是从研究的角度看，还是工业应用方面，如自适应控制，状态监测，工艺优化和质量控制。直到今天，大量的工作已经完成，如在环境机械振动分析，工具等方面的监测和控制等等。例如，有一种日益增长的趋势，指明建筑振动的临界值，限制值条件，临界值是指有干扰和不确定性下的振动水平，限制值是指可能振动干扰的振动水平。这些值通常用在建筑规格，控制报告频率和预先计划的执行情况和减轻补救行动。此外，在工业领域，这个类似的系统，在这项工作提出了允许各种机械的连续监测，提供信息服务，便于对故障或故障早期检测。这样就能预防更进一步严重故障甚至损坏，要不可能会损害机器的性能或危及厂房及操作人员。为监测环境和机器的状况，可以使用计算机的多种传感器。在这方面的工作，它有简单，灵活，操作方便等优越性。这些表演，主要是由于应用程序使用的LabVIEW软件，该软件是非常适合这种。之所以有如此出色性能，主要是由于对LabVIEW软件是非常适应此类工作的。2. 分析类型振动数据绘制成振幅随时间称为一个时域数据配置文件。时域图必须用于所有线性和往复机械运动。这种技术是在机器的整体分析方面有助于研究操作条件的变化。然而，时域的数据很难使用。由于在这个情节类型的振动数据都将代表在任何时候总位移，所以这是很难确定任何特定的振动源的。从实用的角度来看，简谐振动职能是关系到旋转或运动部件的圆频率。因此，这些频率的多是机械一些基本的运行速度，这体现在每分钟转速（每分钟转速）或每分钟周期（每分钟）。确定这些频率是第一个基本步骤是分析机器的运行状况。图1.不同类型的振动分析能使我们能够精确的估算并检测一个复杂的机械设备的故障点（以变速箱为例）频域数据进行快速傅立叶变换得到转换的时域数据（FIT）。FFT的让每一个复杂的机械部件的振动频谱将作为一个独立的频率峰值显示。为了能提前对机器维修，诊断及其他使用，关键是能判断振动类型是正常还是异常模式。频域的设计不需手动操作，但需要隔离的组件，从而构成了一个时间跟踪。导致大多数旋转机械故障与元件的频率与运行速度有关。因此，显示和分析能力作为振动频率分量的频谱是非常重要的。这两种时域和频域的振动数据可以被得到并分析得到两种初级状态：（1）稳定状态或（2）动态。稳态振动数据假设机器或系统的运作过程中的一个常数，或稳定状态的条件下。换言之，机器是自由的动态变量，如负荷，流量，技术等，这是在获取数据时的振动过程中的机器或系统的分析是在一个固定的速度和具体的操作参数运行。动态或实时数据提供了一个动态图像。这种方法更好的提供了两种机器振动的动态配置的画面。采集的数据利用稳态方法将个人资料和建议，振动幅度不变。然而，事实并非如此。所有动态的力量，包括运行速度快，在所有机器不断变化。当实时数据采集方法的使用，这些变化是捕获并分析显示。3. 系统框图机械振动的分析和监测所使用的系统的简化框图如图1。 在这种系统的传感器起到一个非常重要的作用。获得的数据是从一个加速计。加速也许是决定由机械振动产生的力最佳方法。这种传感器的数据类型与得到的相对加速度用万有引力常数来表示，加速度计的使用的好处是他们不要求一标定程序就能保证准确性。此外，另外一个非常重要的数据是从分析系统上的传感器上获得的。当得到最好的结果是刚性（永久）的传感器安装在机器下的情况。以备该系统是用于监测地球的机械振动，传感器安装在一个刚性的支持还有几厘米僵化。在本文中我们用ADXL250传感器，该传感器功耗低，完整的双轴加速度传感器与信号调节电压输出，全部在一个单片集成电路。该器件能测量± 50克满量程加速度。同时它也可以测量动态加速度（振动）和静态加速度（重力）。ADXL250的两个传感轴是正交的。两个传感轴都是硅芯片同一平面上。选择该电路，因为该电路噪音低，更宽的动态范围，降低能耗和改善零克偏置漂移。装置规模的因素可以增加38毫伏/克到76毫伏/通过连接之间VOUT和偏移空针跳线克。另一个我们选择它的动机是他的零电路0.4克克在工业温度范围内，这代表着非常良好的性能漂移，与其他类似电路的例子相比。在电源电压为5V时，功耗约为1.8毫安.图2.机械振动监测与分析系统的框图数据采集板用于转换从传感器PCI - 5503HR上采集的信号。此数据采集板有16个单端或8路差分模拟多路复用到16位A / D与200 kHz的最大转换频率。在PCI - 5503HR数据采集卡处理FIFO和DMA和数据是在Windows操作系统的环境下获得的。它也有16 + 32 TTL电平数字I / O线在PCI - 5503HR板连接终止了68针连接器，他们在PC机的后面。差分输入量是8，支持电压范围是0-10V或±10V。此外，它可以在几个步骤程序中输入放大器增益（× 1，× 2，× 4，高投入水平或x1，X10和低投入水平X100更为x8）。以下该应用其他的比较重要参数：过压保护设在± 25V; 差分线性为± 3 LSB；增益漂移±7 ppm/°C；零点漂移±2 ppm/°C；S/(N+D) 83 dB每分钟；总增益为90dB的谐波失真。这块板完全实现了通用振动分析系统的要求，但如果它是更迅速获取并转换信号，它必须要选着一个贵很多的，有采样率的设备。4. LabVIEW的应用 在LabVIEW的虚拟仪器中分析得到的机械振动变化曲线如下图所示，可以看出，加速度计得到的信号（位移信息）在时间轴和频域轴表述出来。还允许使用可调带通滤波器的应用程序，以便选择一个从速度信号的功率谱的特定区域。当是要隔离的不同振动频率时，这种方法是有用的，当信号只从一个基调上获取时，分辨率可以增加。对于这种情况下，应用程序的前面板是另两个窗口的，分别设立显示检测到的频率和振幅检测到了基调。检测功能如下：该振动幅度比较两个层次（最小和最大），如果过超，报警被激活（一个LED会亮起）和错误信息将显示在一个特定的窗口。该虚拟仪器图显示了这个应用程序的实施细节。整个行动是运行在一个while循环，可以通过移动从前面板上的STOP按钮停止。此次截获率也可以由一个滑动按钮控制。图3. 一个用所设计的系统分析机械振动的例子图4. 虚拟仪器的检测图及工业环境机械振动的分析仪器5. 结论在我们这个时代的工业机械已变得非常复杂和广泛。机械振动分析可以检测机械系统的实际状况，以预防不当使用带来的损失。 本文提出的分析与机械振动监测系统的主要优势它的灵活性。相对其他的机械振动分析系统，该系统比较容易操作。例如：地球动力学/振动监测系统;或公路，桥梁或塔监控系统。此外，该设备可以扩展到更多的工作与传感器，可以安装迅速，并具有友好的图形界面。参考资料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, 2002.5 F. Cottet, O. Ciobanu, “Bazele programarii in LabVIEW”, Ed. Matrix Rom, Bucuresti, 1998.6 Giovanni Moschioni, “Labview Monitors the Tallest Medioeval Bell Tower in Europe”, Milano, 2000.