高速錠子動態虛擬振動測試分析系統技術方案

一種高速錠子動態虛擬振動測試分析系統，屬于紡織機械專件制造行業，將激光測速、動態振動測試、頻譜分析、變頻驅動、微機實時閉環測控、虛擬儀器、RS485/RS232、Modbus串口通信、機電一體化技術應用于錠子測試技術領域的動態振動測試、頻譜分析專用設備。系統由變頻電機驅動加載機構，錠子安裝升降機構，X、Y方向振動位移傳感器及其三坐標調整機構，激光轉速傳感器測速機構，驅動控制模塊，數據采集模塊，數據處理、顯示、文件存儲模塊，現場監控模塊，LabVIEW虛擬儀器前面板構成。系統采用模塊化設計、現代振動頻譜分析模型、加窗濾波技術，能夠實時動態測試、直觀顯示高速錠子動態頻譜曲線、合成利薩如波形。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于紡織機械專件制造行業將激光測速、動態振動測試、頻譜分析、變頻驅動、微機實時閉環測控、虛擬儀器、RS485/RS232、Modbus串口通信、機電一體化技術應用于錠子測試
的動態振動測試、頻譜分析專用設備，是一種高速錠子動態虛擬振動測試分析系統。
技術介紹
錠子是紡織工業細紗機上高速回轉的紡織機械專件，全國有數以億計的錠子運轉。研發和采用具有適應高速和超高速、廣泛平坦幅頻特性、較長使用壽命、節能的錠子是紡織機械制造業、紡織企業的追求。公正、科學、準確的評價錠子的幅頻特性、對錠子的振動性能，尤其能動態的測試錠子的動態振動曲線及頻譜分析，對于客觀評價錠子使用性能，為錠子專件制造企業改進錠子設計，為紡織企業提供錠子最優運行參數顯得尤為重要。目前國家紡織機械質量監督檢驗中心及錠子專件制造企業的錠子振動特性分析測試設備大都建于上世紀七、八十年代。其基本原理是采用光電振動位移傳感器，當被測錠子在光束工作區內高速轉動時，由于錠子的振幅使光電器件的受光面積變化，即光通量的變化，經AD轉換送計算機處理。缺點是受當時錠子設計及生產技術條件的限制，錠子實際運轉速度不高，因而測試設備的錠子設計最高運轉轉速設定在30000rpm，隨著近年來高速及超高速錠子的研發需要，錠子的測試運轉速度上限要求達到50000rpm以上，因此，原來的錠子振動特性分析測試設備的設計最高運轉轉速、高速下測試設備的防振動結構設計等技術條件已不能滿足現行高速及超高速錠子研發測試分析的需求；且受當時軟硬件技術條件限制(上位機采用386微機、12位AD芯片)，測試精度不高，測試振幅范圍0. 01-2mm時，分辨率僅0. OOlmm0由于光通量易受外部環境光線干擾，且光電轉換元件采用硅光電池，當光電池老化、靈敏度降低時，引起測量數據不準，測量系統穩定性、重復性較差；傳感器光源部分的燈泡由于制作中的一致性較差，使得燈泡光路的安裝調整較為繁瑣，并需用電位器調整傳感器的靜態工作點，一旦燈泡燒毀，就需挑選合適燈泡，進行復雜的光路安裝調整及靜態工作點的調整；系統軟件沒有設傳感器靈敏度校準程序模塊，對具有不同靈敏度的傳感器只有通過復雜的工作點調整硬件電路解決，且由于軟件缺陷及傳感器非模塊化設計，使得該類傳感器不能作為預先標定靈敏度的標準件使用；錠子驅動機構采用永磁直流電機，調速范圍及精度不高，標稱轉速控制精度僅3% ;電機加載機構采用滾針導軌，沒有間隙消除預加載結構，結構剛性較低，不能滿足高速及超高速錠子測試分析中對測試設備結構設計的防振動需求；光電振動位移傳感器三坐標調整機構的Z軸(垂直運動方向)調整采用配重塊平衡，結構臃腫復雜，且導軌沒設置摩擦力調整機構，測試臺架易下滑溜動；X、Y向(水平運動方向)調整機構采用螺旋副，調整傳感器位置時，需要擰許多圈，無法實現快速調整，且一旦螺旋副磨損，由于螺旋副間隙，前后調整時，會出現調整空程，給傳感器正確定位造成困難；上位機軟件缺少濾波功能，無法對錠子振動特性采用各種現代先進振動分析理論及模型進行測試分析(如加各種窗函數)；頻譜分析功能僅有幅值譜，缺少功率譜及相位譜；沒有錠子升速時間及采樣周期設定功能，因此不能測試分析錠子升速速率和錠子幅頻曲線間的關系，沒有采樣周期設定功能，受于內存限制，在額定測試轉速范圍，最大只能測試32個采樣點，由于一個測試周期內采樣點數較少，因此錠子升速振動特性或錠子幅值-頻率分析功能較差，更不能在時域(橫坐標時間軸、縱坐標振幅軸)進行錠子長時間(如幾小時或幾天)振動性能的測試分析；另外，還存在沒有調整錠子安裝中心高功能的缺陷，對于具有不同安裝高度的錠子，只能通過加減墊片的方法解決。
技術實現思路
本技術的目的在于提供一種將激光測速、動態振動測試、頻譜分析、變頻驅動、微機實時閉環測控、虛擬儀器、RS485/RS232、Modbus串口通信、現場實時監控、機電一體化技術應用于高速錠子測試
的動態振動測試、頻譜分析專用設備，以滿足公正、科學、準確的評價高速及超高速錠子的幅頻特性、對高速及超高速錠子的振動性能，尤其能動態的測試高速及超高速錠子的動態振動曲線及頻譜分析，客觀評價高速及超高速錠子振動特性，能動態的測試分析高速及超高速錠子長期運行穩定性的動態頻譜曲線的需求。本技術的目的是這樣實現的一種高速錠子動態虛擬振動測試分析系統，包括變頻電機驅動加載機構，錠子安裝升降機構，X、Y方向振動位移傳感器，X、Y方向振動位移傳感器三坐標調整機構，激光轉速傳感器測速機構，驅動控制模塊，數據采集模塊，數據處理、顯示、文件存儲模塊，現場監控模塊，LabVIEW虛擬儀器前面板，其中所述變頻電機驅動加載機構上裝有變頻電機驅動機構、變頻電機加載機構及變頻電機加載運動機構，變頻電機驅動機構中心線與變頻電機加載運動機構運動平面中心線垂直。所述變頻電機驅動機構上的變頻電機軸上裝有帶輪，并通過錠帶與錠子安裝升降機構上的被測錠子相連，變頻電機驅動機構中心線與錠子安裝升降機構中心線平行。所述變頻電機加載機構上裝有加載砝碼，并通過牽引線、滾輪與安裝在變頻電機加載運動機構上溜板上的牽引座相連，加載砝碼依靠重力帶動變頻電機加載運動機構右移，并通過錠帶與錠子間的張力，帶動錠子旋轉，變頻電機加載機構隱藏于床身內部。所述變頻電機加載運動機構包括上溜板、導軌基板，上溜板兩側分別裝有軸心夾角成90° V型燕尾布置的滾動軸承，以及與90° V型燕尾布置的滾動軸承軸線成45°夾角，且軸線水平布置的滾動軸承，滾動軸承上裝有可以調整燕尾式滾動軸承導軌間隙的偏心軸。所述錠子安裝升降機構上裝有被測錠子，錠子安裝中心線與變頻電機驅動機構中心線平行，錠子安裝升降機構使被測錠子中心高度升降，調整錠子安裝中心與變頻電機驅動機構的相對高度。所述錠子安裝升降機構側面裝有調整X、Y方向振動位移傳感器坐標的三坐標調整機構，三坐標調整機構的Z軸調整機構包括支柱、框體、連接座，支柱內裝有齒條，支柱外裝有可沿支柱上下滑動的框體，框體兩側裝有側板、升降旋鈕、齒輪軸、升降鎖緊鈕，側板與框體間裝有連接座，連接座內孔中裝有可以調整與支柱間摩擦力的導向板，三坐標調整機構的支柱的中心線與錠子安裝中心線及錠子安裝升降機構中心線平行；所述X、Y方向振動位移傳感器三坐標調整機構上裝有兩個相位差90°的X、Y方向振動位移傳感器正交調整體，兩個振動位移傳感器正交調整體上分別裝有徑向導向軸和切向導向軸，徑向導向軸的中心線與錠子安裝中心線垂直，切向導向軸的中心線與徑向導向軸的中心線垂直。所述徑向導向軸和切向導向軸沿其軸線上開有V型槽，分別與裝在正交調整體上的徑向位移旋鈕和切向位移旋鈕一體的V型摩擦輪相接觸，兩者通過摩擦傳動，轉動徑向位移旋鈕和切向位移旋鈕，徑向導向軸和切向導向軸沿其軸線前后運動，可調整X、Y方向振動位移傳感器的測量位置。所述X、Y方向振動位移傳感器正交調整體的徑向導向軸上裝有振動位移傳感器，振動位移傳感器將所測得的實時動態數據送數據采集模塊處理。所述錠子安裝升降機構側面的X、Y方向振動位移傳感器三坐標調整機構的支柱上裝有激光轉速傳感器測速機構，激光轉速傳感器將所測得的錠子轉速實時動態數據送數據采集模塊處理。所述激光轉速傳感器，以反射激光脈沖信號下降沿作為微機INT本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高速錠子動態虛擬振動測試分析系統，其特征在于，包括：變頻電機驅動加載機構，錠子安裝升降機構，X、Y方向振動位移傳感器，X、Y方向振動位移傳感器三坐標調整機構，激光轉速傳感器測速機構，驅動控制模塊，數據采集模塊，數據處理、顯示、文件存儲模塊，現場監控模塊，LabVIEW虛擬儀器前面板，其中：?所述變頻電機驅動加載機構上裝有變頻電機驅動機構、變頻電機加載機構及變頻電機加載運動機構，變頻電機驅動機構中心線與變頻電機加載運動機構運動平面中心線垂直；?所述變頻電機驅動機構上的變頻電機軸上裝有帶輪，并通過錠帶與錠子安裝升降機構上的被測錠子相連，變頻電機驅動機構中心線與錠子安裝升降機構中心線平行；?所述變頻電機加載機構上裝有加載砝碼，并通過牽引線、滾輪與安裝在變頻電機加載運動機構上溜板上的牽引座相連，變頻電機加載機構隱藏于床身內部；?所述錠子安裝升降機構側面裝有調整X、Y方向振動位移傳感器坐標的三坐標調整機構，三坐標調整機構的Z軸調整機構包括：支柱、框體、連接座，支柱內裝有齒條，支柱外裝有可沿支柱上下滑動的框體，框體兩側裝有側板、升降旋鈕、齒輪軸、升降鎖緊鈕，側板與框體間裝有連接座，連接座內孔中裝有可以調整與支柱間摩擦力的導向板，三坐標調整機構的支柱的中心線與錠子安裝中心線及錠子安裝升降機構中心線平行；?所述數據采集模塊經RS485/RS232、Modbus串口通信協議與數據處理、顯示、文件存儲模塊相連接，并將動態實時采集的X、Y方向振動位移傳感器、激光轉速傳感器測量數據打包處理，送數據處理、顯示、文件存儲模塊；?所述數據處理、顯示、文件存儲模塊與LabVIEW虛擬儀器前面板相連接，并將處理后的高速錠子的時域及頻域動態頻譜曲線、合成利薩如波形及現場實時監控模塊采集的實時畫面顯示在LabVIEW虛擬儀器前面板上。...

【技術特征摘要】
1.一種高速錠子動態虛擬振動測試分析系統，其特征在于，包括變頻電機驅動加載機構，錠子安裝升降機構，X、Y方向振動位移傳感器，X、Y方向振動位移傳感器三坐標調整機構，激光轉速傳感器測速機構，驅動控制模塊，數據采集模塊，數據處理、顯示、文件存儲模塊，現場監控模塊，LabVIEW虛擬儀器前面板，其中 所述變頻電機驅動加載機構上裝有變頻電機驅動機構、變頻電機加載機構及變頻電機加載運動機構，變頻電機驅動機構中心線與變頻電機加載運動機構運動平面中心線垂直； 所述變頻電機驅動機構上的變頻電機軸上裝有帶輪，并通過錠帶與錠子安裝升降機構上的被測錠子相連，變頻電機驅動機構中心線與錠子安裝升降機構中心線平行； 所述變頻電機加載機構上裝有加載砝碼，并通過牽引線、滾輪與安裝在變頻電機加載運動機構上溜板上的牽引座相連，變頻電機加載機構隱藏于床身內部； 所述錠子安裝升降機構側面裝有調整X、Y方向振動位移傳感器坐標的三坐標調整機構，三坐標調整機構的Z軸調整機構包括支柱、框體、連接座，支柱內裝有齒條，支柱外裝有可沿支柱上下滑動的框體，框體兩側裝有側板、升降旋鈕、齒輪軸、升降鎖緊鈕，側板與框體間裝有連接座，連接座內孔中裝有可以調整與支柱間摩擦力的導向板，三坐標調整機構的支柱的中心線與錠子安裝中心線及錠子安裝升降機構中心線平行； 所述數據采集模塊經RS485/RS232、Modbus串口通信協議與數據處理、顯示、文件存儲模塊相連接，并將動態實時采集的X、Y方向振動位移傳感器、激光轉速傳感器測量數據打包處理，送數據處理、顯示、文件存儲模塊； 所述數據處理、顯示、文件存儲模塊與LabVIEW虛擬儀器前面板相連接，并將處理后的高速錠子的時域及頻域動態頻譜曲線、合成利薩如波形及現場實時監控模塊采集的實時畫面顯示在LabVIEW虛擬儀器前面板上。2.根據權利要求1所述的高速錠子動態虛擬振動測試分析系統，其特征在于，所述變頻電機加載運動機構包括上溜板、導軌基板，上溜板兩側分別裝有軸心夾角成90° V型燕尾布置的滾動軸承，以及與90° V型燕尾布置的滾動軸承軸線成45°夾角，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：繆山林，繆崯森，曹秀成，胡傳勇，
申請(專利權)人：河南二紡機股份有限公司，繆崯森，
類型：實用新型
國別省市：