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高精密球加工过程中的状态监测

作　者: 安平
导　师: 赵文宏
学　校: 浙江工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 磨球机监测振动检测 LabVIEW 信号分析
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 5次
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内容摘要

高精密球是在机械精密工程中起着十分重要的作用,它是各种精密仪器的重要元件。随着工业社会的发展,人们对精密球的质量要求越来越高。为了保证球的质量,我们需要实时监测球在研磨加工中的状态。磨球机在研磨过程中会产生振动,而振动会反应球在加工时的状态。因此,本课题通过建立一套磨盘振动信号的采集与分析系统,从而实现对精密球加工的实时监测。本文通过研究振动信号的特点以及振动信号的采集方法,确定使用虚拟仪器建立信号采集系统。根据振动信号的特点,建立了磨球机振动信号的检测与分析系统的总体设计框架,并明确了实现系统所需要解决的问题。论文重点研究了研磨振动产生的原因以及振动信号的处理与分析方法,完成了系统硬件与软件的设计。利用USB2812数据采集卡、IEPE加速度传感器、信号调理器和个人计算组成系统的硬件部分,而软件部分则采用了NI公司的LabVIEW软件。该系统的软件设计采用图形化编程语言和数据流的编程思想,实现振动信号的采集、分析、处理、储存与实时显示的功能。采用上述设计的振动监测系统,以直径为18mm的碳刚钢球为研究对象,设计了一系列的实验对振动信号进行采集与分析。实验结果表明在粗加工的初始阶段,研磨的振动频率集中在50-300Hz,经过长时间的加工研磨,当球度偏差变得较小时,振动频率集中在600-750Hz。球体在精研磨时球度变化较小,振动的频率变化不大。整个系统初步实现了磨球机球体研磨过程的状态监测。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章绪论  11-21
  1.1 研究背景  11-14
  1.2 状态监测的研究概况  14-18
    1.2.1 国内外状态监测的研究与发展  15-17
    1.2.2 状态监测的发展  17-18
  1.3 本课题的研究目的及意义  18-19
  1.4 本文研究内容及结构安排  19-20
    1.4.1 本文研究的主要内容  19
    1.4.2 本文的结构安排  19-20
  1.5 本章小结  20-21
第2章基于虚拟仪器振动检测方案的总体设计  21-30
  2.1 振动及振动检测概述  21-24
  2.2 虚拟仪器技术  24-26
    2.2.1 虚拟仪器的基本概念  24
    2.2.2 虚拟仪器的构成  24-25
    2.2.3 虚拟仪器的特点  25-26
  2.3 虚拟仪器的软件开发平台—LABVIEW  26-27
    2.3.1 LabVIEW简介  26
    2.3.2 LabVIEW的优势与特点  26-27
    2.3.3 LabVIEW的分析软件  27
  2.4 振动检测与分析系统的总体设计方案  27-28
  2.5 系统实现所需要解决的问题  28-29
  2.6 本章小结  29-30
第3章球体研磨运动及振动分析  30-43
  3.1 双自转磨球机的结构以及球体研磨运动性分析  30-33
    3.1.1 双自转磨球机的机械结构  30-31
    3.1.2 双自转球体研磨方式下的运动分析  31-32
    3.1.3 双自转球体研磨方式的基本特点  32-33
  3.2 研磨振动及产生的原因  33-34
  3.3 振动信号的获取  34-35
  3.4 振动信号的处理  35-37
    3.4.1 数字滤波器及种类  36-37
    3.4.2 数字滤波器比较与选用  37
  3.5 振动信号的分析  37-42
    3.5.1 时域分析  38-39
    3.5.2 频域分析  39-41
    3.5.3 时频分析  41-42
  3.6 本章小结  42-43
第4章振动监测系统的实现  43-58
  4.1 硬件系统的设计  43-49
    4.1.1 传感器的选用  43-46
    4.1.2 信号调理器的选用  46-47
    4.1.3 数据采集卡的选用  47-49
    4.1.4 硬件系统的特点及结构  49
  4.2 软件系统的设计  49-56
    4.2.1 系统结构的总体设计  49-50
    4.2.2 系统的主界面设计  50-51
    4.2.3 数据采集模块的设计  51-54
    4.2.4 数据分析模块的设计  54-56
  4.3 系统的工作流程  56-57
  4.4 本章小结  57-58
第5章精密球研磨加工的振动监测与实验分析  58-69
  5.1 实验设备  58-59
  5.2 实验设计  59-60
  5.3 实验分析  60-66
    5.3.1 加工工艺对振动的影响  60-62
    5.3.2 粗加工球体研磨状态及振动分析  62-65
    5.3.3 精加工球体研磨状态及振动分析  65-66
  5.4 监测结果分析  66-68
  5.5 本章小结  68-69
第6章总结及展望  69-71
  6.1 课题总结  69-70
  6.2 课题展望  70-71
参考文献  71-73
致谢  73-74
攻读学位期间参加的科研项目和成果  74

高精密球加工过程中的状态监测

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