機(jī)械振動(dòng)畢業(yè)設(shè)計(jì)外文翻譯(中文)--labview分析工業(yè)環(huán)境中機(jī)械振動(dòng)的實(shí)際應(yīng)用

1、<p><b>　　中文2835字</b></p><p>　　出處：28th Int. Spring Seminar on Electronics Technology</p><p>　　LabVIEW分析工業(yè)環(huán)境中機(jī)械振動(dòng)的實(shí)際應(yīng)用</p><p>　　Ioan Lita, Daniel Alexandru Visan, Gel

2、u Mujea, Dan Ghita</p><p>　　Electronics and Computers Department, University of Pitesti</p><p>　　Str. Targul din Vale, Nr.1, Pitesti, ROMANIA</p><p>　　lita@.upit.ro, visan@upit.ro&l

3、t;/p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　在簡(jiǎn)要的介紹機(jī)械振動(dòng)的源頭及其對(duì)工業(yè)環(huán)境的影響后，在本文提出一個(gè)新的機(jī)械振動(dòng)的通用監(jiān)測(cè)及分析系統(tǒng)。在這項(xiàng)工作中提出的配置系統(tǒng)的目的是用于分析和監(jiān)測(cè)的工業(yè)機(jī)器的機(jī)械振動(dòng)。該系統(tǒng)的主要有三部分：連接到個(gè)人電腦的數(shù)據(jù)采集板，振動(dòng)傳感器，在LabVIEW圖形化編程環(huán)境下實(shí)現(xiàn)的分析和控制軟件。所提出的方案與其他類似

4、的方案相比，它的主要優(yōu)點(diǎn)是它所具有靈活性。該軟件相對(duì)其他機(jī)械振動(dòng)分析軟件容易操作得多，例如：地球動(dòng)力學(xué)/振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng);公路，橋梁或塔監(jiān)控系統(tǒng)。此外，該設(shè)備是很容易擴(kuò)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。</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　監(jiān)測(cè)環(huán)境振動(dòng)的能力是重要的，無論是從研究的角度看，還是工業(yè)應(yīng)用方面，如自適應(yīng)控制

5、，狀態(tài)監(jiān)測(cè)，工藝優(yōu)化和質(zhì)量控制。</p><p>　　直到今天，大量的工作已經(jīng)完成，如在環(huán)境機(jī)械振動(dòng)分析，工具等方面的監(jiān)測(cè)和控制等等。例如，有一種日益增長(zhǎng)的趨勢(shì)，指明建筑振動(dòng)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(dòng)水平，限制值是指可能振動(dòng)干擾的振動(dòng)水平。這些值通常用在建筑規(guī)格，控制報(bào)告頻率和預(yù)先計(jì)劃的執(zhí)行情況和減輕補(bǔ)救行動(dòng)。</p><p>　　此外，在工業(yè)領(lǐng)域，這個(gè)類似的

6、系統(tǒng)，在這項(xiàng)工作提出了允許各種機(jī)械的連續(xù)監(jiān)測(cè)，提供信息服務(wù)，便于對(duì)故障或故障早期檢測(cè)。這樣就能預(yù)防更進(jìn)一步嚴(yán)重故障甚至損壞，要不可能會(huì)損害機(jī)器的性能或危及廠房及操作人員。為監(jiān)測(cè)環(huán)境和機(jī)器的狀況，可以使用計(jì)算機(jī)的多種傳感器。在這方面的工作，它有簡(jiǎn)單，靈活，操作方便等優(yōu)越性。這些表演，主要是由于應(yīng)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(duì)LabVIEW軟件是非常適應(yīng)此類工作的。</p>

7、;<p><b>　　分析類型</b></p><p>　　振動(dòng)數(shù)據(jù)繪制成振幅隨時(shí)間稱為一個(gè)時(shí)域數(shù)據(jù)配置文件。時(shí)域圖必須用于所有線性和往復(fù)機(jī)械運(yùn)動(dòng)。這種技術(shù)是在機(jī)器的整體分析方面有助于研究操作條件的變化。然而，時(shí)域的數(shù)據(jù)很難使用。由于在這個(gè)情節(jié)類型的振動(dòng)數(shù)據(jù)都將代表在任何時(shí)候總位移，所以這是很難確定任何特定的振動(dòng)源的。</p><p>　　從實(shí)用的角度來

8、看，簡(jiǎn)諧振動(dòng)職能是關(guān)系到旋轉(zhuǎn)或運(yùn)動(dòng)部件的圓頻率。因此，這些頻率的多是機(jī)械一些基本的運(yùn)行速度，這體現(xiàn)在每分鐘轉(zhuǎn)速（每分鐘轉(zhuǎn)速）或每分鐘周期（每分鐘）。</p><p>　　確定這些頻率是第一個(gè)基本步驟是分析機(jī)器的運(yùn)行狀況。</p><p>　　圖1.不同類型的振動(dòng)分析能使我們能夠精確的估算并檢測(cè)一個(gè)復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備的故障點(diǎn)（以變速箱為例）</p><p>　　頻域數(shù)據(jù)進(jìn)

9、行快速傅立葉變換得到轉(zhuǎn)換的時(shí)域數(shù)據(jù)（FIT）。FFT的讓每一個(gè)復(fù)雜的機(jī)械部件的振動(dòng)頻譜將作為一個(gè)獨(dú)立的頻率峰值顯示。</p><p>　　為了能提前對(duì)機(jī)器維修，診斷及其他使用，關(guān)鍵是能判斷振動(dòng)類型是正常還是異常模式。</p><p>　　頻域的設(shè)計(jì)不需手動(dòng)操作，但需要隔離的組件，從而構(gòu)成了一個(gè)時(shí)間跟蹤。</p><p>　　導(dǎo)致大多數(shù)旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障與元件的頻率與運(yùn)行速

10、度有關(guān)。因此，顯示和分析能力作為振動(dòng)頻率分量的頻譜是非常重要的。</p><p>　　這兩種時(shí)域和頻域的振動(dòng)數(shù)據(jù)可以被得到并分析得到兩種初級(jí)狀態(tài)：（1）穩(wěn)定狀態(tài)或（2）動(dòng)態(tài)。</p><p>　　穩(wěn)態(tài)振動(dòng)數(shù)據(jù)假設(shè)機(jī)器或系統(tǒng)的運(yùn)作過程中的一個(gè)常數(shù)，或穩(wěn)定狀態(tài)的條件下。換言之，機(jī)器是自由的動(dòng)態(tài)變量，如負(fù)荷，流量，技術(shù)等，這是在獲取數(shù)據(jù)時(shí)的振動(dòng)過程中的機(jī)器或系統(tǒng)的分析是在一個(gè)固定的速度和具體的操

11、作參數(shù)運(yùn)行。</p><p>　　動(dòng)態(tài)或?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)提供了一個(gè)動(dòng)態(tài)圖像。這種方法更好的提供了兩種機(jī)器振動(dòng)的動(dòng)態(tài)配置的畫面。采集的數(shù)據(jù)利用穩(wěn)態(tài)方法將個(gè)人資料和建議，振動(dòng)幅度不變。然而，事實(shí)并非如此。所有動(dòng)態(tài)的力量，包括運(yùn)行速度快，在所有機(jī)器不斷變化。當(dāng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集方法的使用，這些變化是捕獲并分析顯示。</p><p><b>　　系統(tǒng)框圖</b></p>&l

12、t;p>　　機(jī)械振動(dòng)的分析和監(jiān)測(cè)所使用的系統(tǒng)的簡(jiǎn)化框圖如圖1。</p><p>　　在這種系統(tǒng)的傳感器起到一個(gè)非常重要的作用。獲得的數(shù)據(jù)是從一個(gè)加速計(jì)。</p><p>　　加速也許是決定由機(jī)械振動(dòng)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(duì)加速度用萬有引力常數(shù)來表示，加速度計(jì)的使用的好處是他們不要求一標(biāo)定程序就能保證準(zhǔn)確性。</p><p>　　此外，

13、另外一個(gè)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(dāng)?shù)玫阶詈玫慕Y(jié)果是剛性（永久）的傳感器安裝在機(jī)器下的情況。</p><p>　　以備該系統(tǒng)是用于監(jiān)測(cè)地球的機(jī)械振動(dòng)，傳感器安裝在一個(gè)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(hào)調(diào)節(jié)電壓輸出，全部在一個(gè)單片集成電路。該器件能測(cè)量± 50克滿量程加速度。同時(shí)它也可以測(cè)量動(dòng)態(tài)加速度（振動(dòng)）和靜態(tài)

14、加速度（重力）。ADXL250的兩個(gè)傳感軸是正交的。兩個(gè)傳感軸都是硅芯片同一平面上。選擇該電路，因?yàn)樵撾娐吩胍舻?，更寬的?dòng)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(gè)我們選擇它的動(dòng)機(jī)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(shí)，功耗約為1.8毫安..</p><p>

15、;　　圖2.機(jī)械振動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析系統(tǒng)的框圖</p><p>　　數(shù)據(jù)采集板用于轉(zhuǎn)換從傳感器PCI - 5503HR上采集的信號(hào)。此數(shù)據(jù)采集板有16個(gè)單端或8路差分模擬多路復(fù)用到16位A / D與200 kHz的最大轉(zhuǎn)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

16、針連接器，他們?cè)赑C機(jī)的后面。差分輸入量是8，支持電壓范圍是[0-10]V或±10V。此外，它可以在幾個(gè)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）。</p><p>　　以下該應(yīng)用其他的比較重要參數(shù)：過壓保護(hù)設(shè)在± 25V; 差分線性為± 3 LSB；增益漂移±7 ppm/°

17、;C；零點(diǎn)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(shí)現(xiàn)了通用振動(dòng)分析系統(tǒng)的要求，但如果它是更迅速獲取并轉(zhuǎn)換信號(hào)，它必須要選著一個(gè)貴很多的，有采樣率的設(shè)備。</p><p>　　LabVIEW的應(yīng)用</p><p>　　在LabVIEW的虛擬儀器中分析得到的機(jī)械振動(dòng)變化曲線如下圖所示，可以看出，加速度計(jì)得到的信號(hào)（位

18、移信息）在時(shí)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(yīng)用程序，以便選擇一個(gè)從速度信號(hào)的功率譜的特定區(qū)域。當(dāng)是要隔離的不同振動(dòng)頻率時(shí)，這種方法是有用的，當(dāng)信號(hào)只從一個(gè)基調(diào)上獲取時(shí)，分辨率可以增加。對(duì)于這種情況下，應(yīng)用程序的前面板是另兩個(gè)窗口的，分別設(shè)立顯示檢測(cè)到的頻率和振幅檢測(cè)到了基調(diào)。檢測(cè)功能如下：該振動(dòng)幅度比較兩個(gè)層次（最小和最大），如果過超，報(bào)警被激活（一個(gè)LED會(huì)亮起）和錯(cuò)誤信息將顯示在一個(gè)特定的窗口。該虛擬儀器圖顯示了這

19、個(gè)應(yīng)用程序的實(shí)施細(xì)節(jié)。整個(gè)行動(dòng)是運(yùn)行在一個(gè)while循環(huán)，可以通過移動(dòng)從前面板上的STOP按鈕停止。此次截獲率也可以由一個(gè)滑動(dòng)按鈕控制。</p><p>　　圖3. 一個(gè)用所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)分析機(jī)械振動(dòng)的例子</p><p>　　圖4. 虛擬儀器的檢測(cè)圖及工業(yè)環(huán)境機(jī)械振動(dòng)的分析儀器</p><p><b>　　結(jié)論</b></p>&l

20、t;p>　　在我們這個(gè)時(shí)代的工業(yè)機(jī)械已變得非常復(fù)雜和廣泛。機(jī)械振動(dòng)分析可以檢測(cè)機(jī)械系統(tǒng)的實(shí)際狀況，以預(yù)防不當(dāng)使用帶來的損失。</p><p>　　本文提出的分析與機(jī)械振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要優(yōu)勢(shì)它的靈活性。相對(duì)其他的機(jī)械振動(dòng)分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)比較容易操作。例如：地球動(dòng)力學(xué)/振動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng);或公路，橋梁或塔監(jiān)控系統(tǒng)。此外，該設(shè)備可以擴(kuò)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。</p>&

21、lt;p><b>　　參考資料</b></p><p>　　[1] R. Keith Mobley, “Vibration Fundamentals”, News,Boston, 1999.</p><p>　　[2] ***, “Vibration Measurement and Anlaysis”,Bruel&Kjaer, 1998.</p&g

22、t;<p>　　[3] Andrew K. Costain, J Michael Robichaud, “Practical Methods for Vibration Control of Industrial Equipment”, Bretech Engineering Ltd. Canada, 2002.</p><p>　　[4] Eshleman, R. “Machinery Vibra

23、tion Analysis:Diagnostics, Condition Evaluation, and Correction,Vibration Institute, 2002.</p><p>　　[5] F. Cottet, O. Ciobanu, “Bazele programarii in LabVIEW”, Ed. Matrix Rom, Bucuresti, 1998.</p><