滚动轴承振动在线自动检测仪设计与分析

发布时间：2017-04-03 19:16

  本文关键词：滚动轴承振动在线自动检测仪设计与分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：滚动轴承的质量直接关系到机械设备的工作性能,为了保证轴承质量,轴承在出厂前要进行严格的检测。轴承的振动检测是轴承生产检测中的重要环节,轴承振动检测仪是轴承振动检测的重要检测仪器,被广泛应用于轴承生产企业及轴承研究机构。目前国内大部分投入使用的轴承振动检测仪多为单机手动操作或单机自动检测,不能用于轴承生产装配线上实现全自动检测,阻碍了国内轴承向高精密、低振动、低噪声方向发展。本文结合企业需求,根据2010年4月起实施的新的轴承振动测量方法,对轴承振动检测仪轴向加载方式、主轴承载能力、装夹搬运机构以及自动化控制的实现等方面进行研究。基于经验设计和计算机模拟仿真,设计了能够满足在线检测要求的轴承振动自动检测仪。本文的主要工作内容如下：(1)在对国内外轴承振动检测设备分析研究基础上,结合轴承生产装配线自动化检测要求,采用双主轴竖直固定方式,实现轴承振动的单工位双面振动检测。对轴承生产装配线上各工序之间轴承夹持搬运装置进行分析,设计了一种轴承夹持搬运机构,该机构通过两个气缸配合工作便可实现轴承的夹持与搬运。(2) 根据新的轴承振动测量方法,针对检测最大外径为260mm的深沟球轴承振动检测仪主轴系统承载能力不足问题,应用经典流体力学公式和FLUENT仿真分析,对其主轴系统进行了设计与分析。应用WORKBENCH对主轴系统进行动力学模态分析,提取模态分析中前十阶固有频率和相应振型,其结果表明主轴与油膜组成的系统在工作状态下不会发生共振现象。(3)介绍轴承振动信号的处理方法,通过上位机LABVIEW程序对数据进行处理分析,并结合下位机PLC对轴承振动自动检测仪实现全自动控制。设计了人机交互界面,以实现轴承振动在线自动检测、不良品排出、不良轴承故障诊断与故障率统计等操作。(4)对轴向加载装置进行动力学分析,建立弹簧加载和气缸加载装置动力学模型。对动力学模型进行分析,得出轴向加载装置设计准则。根据该设计准则,对文本所设计的轴承振动检测仪轴向加载装置进行数值验证,其结果表明轴向加载装置设计的合理性。
【关键词】：轴承振动 流体力学 主轴系统 自动控制 动力学分析
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH133.33;TG87
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-21
• 1.1 论文选题背景及课题来源10-12
• 1.2 轴承振动检测原理及其方法12-14
• 1.3 轴承振动检测技术发展及研究现状14-19
• 1.3.1 振动检测技术的发展14-16
• 1.3.2 国外研究现状16-17
• 1.3.3 国内研究现状17-19
• 1.4 本文研究内容19-21
• 2 轴承振动自动检测仪方案与总体结构设计21-49
• 2.1 自动检测仪总体方案21-25
• 2.1.1 用户需求及检测对象分析21
• 2.1.2 检测仪总体功能划分21-22
• 2.1.3 检测仪主要功能分析22-24
• 2.1.4 总体方案及结构布局设计24-25
• 2.2 自动检测仪机械结构设计25-48
• 2.2.1 定位旋转机构设计25-26
• 2.2.2 轴向加载装置结构设计26-36
• 2.2.3 上下料及分选装置结构设计36-41
• 2.2.4 传感器位置调整装置设计41-42
• 2.2.5 机架设计与分析42-48
• 2.3 本章小结48-49
• 3 轴承振动检测仪主轴系统设计与分析49-71
• 3.1 主轴系统结构设计49
• 3.2 液体静压推力轴承设计49-54
• 3.2.1 结构形式的选择50
• 3.2.2 轴承结构设计50-51
• 3.2.3 关键参数设计计算51-54
• 3.3 基于FLUENT的推力轴承仿真分析54-59
• 3.3.1 建立油膜模型和网格划分54-55
• 3.3.2 选择计算模型和参数55-56
• 3.3.3 模拟条件设置及结果分析56-57
• 3.3.4 主轴旋转时油膜承载能力及流量分析57-59
• 3.4 液体静压径向轴承设计59-62
• 3.4.1 结构形式的选择59
• 3.4.2 轴承结构设计59-60
• 3.4.3 关键参数设计计算60-62
• 3.5 基于FLUENT的径向轴承仿真分析62-65
• 3.5.1 建立油膜模型和网格划分63
• 3.5.2 模拟条件设置及结果分析63-65
• 3.5.3 主轴转速及偏心率对径向轴承流量的影响65
• 3.6 主轴液压系统设计65-67
• 3.7 主轴系统模态分析67-70
• 3.8 本章小结70-71
• 4 振动检测仪控制及信号分析系统设计71-84
• 4.1 气动系统的设计72-76
• 4.1.1 工作程序图及工作时序图73-74
• 4.1.2 气缸选型与计算74-75
• 4.1.3 主要气动元件的选用75
• 4.1.4 气动回路设计及其原理75-76
• 4.2 基于PLC的机械控制系统设计76-78
• 4.2.1 控制系统任务分析76-78
• 4.3 信号处理分析系统介绍78-83
• 4.3.1 信号处理方法介绍78-80
• 4.3.2 GUI界面设计80-83
• 4.4 本章小结83-84
• 5 轴向加载装置动力学特性分析84-97
• 5.1 轴承振动的动力学模型84-86
• 5.2 弹簧加载装置动力学特性分析86-93
• 5.2.1 轴承与弹簧加载装置动力学模型86-87
• 5.2.2 系统固有频率分析87-89
• 5.2.3 加载装置与轴承外圈作用力动力学分析89-91
• 5.2.4 加载装置受外界动载荷时动力学分析91-92
• 5.2.5 测振仪基础振动对轴承外圈振动影响分析92
• 5.2.6 弹簧加载装置动力学特性综合分析92-93
• 5.3 气缸加载装置动力学特性分析93-95
• 5.3.1 轴承与气缸加载装置动力学模型93-94
• 5.3.2 系统固有频率分析94
• 5.3.3 气缸加载装置与弹簧加载装置动力学性能对比分析94-95
• 5.4 气缸加载装置动力学性能验证95-96
• 5.5 本章小结96-97
• 结论及展望97-99
• 参考文献99-102
• 附录A 轴承振动在线自动检测仪整体装配图102-103
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况103-104
• 致谢104-105

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