基于LabVIEW的电主轴状态监测系统研制

发布时间：2016-12-21 17:29

  本文关键词：基于LabVIEW的电主轴状态监测系统研制，由笔耕文化传播整理发布。

《吉林大学》 2015年

基于LabVIEW的电主轴状态监测系统研制

杨川贵  

【摘要】：电主轴作为加工中心的关键功能部件之一，其工作状态影响着加工中心的可靠性和加工精度。通过对电主轴的状态进行监测，有助于电主轴的故障预警、维修策略制定和可靠性提升，因此，电主轴状态监测系统的研制具有较高的工程应用价值。目前相关研究单位多以机械主轴为研究对象，进行主轴系统的状态监测技术研究，而针对加工中心电主轴的状态监测研究尚未完全开展。 本文以国产电主轴为研究对象，通过对其轴承和定转子的故障特征进行分析，确定了各自的状态特征量和故障特征频率变化规律，提出了基于电主轴转速波动性的小波包分解层数确定条件，提高了小波包分解算法对电主轴故障状态的区分精度，开发了基于LabVIEW平台的电主轴状态监测系统，并进行了170XDS30Y22型电主轴的状态监测实验，实验结果表明该系统能准确地对电主轴的状态进行监测和识别。本文主要研究工作如下： 1.电主轴故障分析。通过电主轴的结构分析和工作原理分析，将电主轴划分为机械系统和电气系统两个子系统；通过调研和现场采集的数据，进行了电主轴的故障分析，得出了电主轴的常见故障类型及故障部位。 2.电主轴故障特征分析。在完成轴承失效形式分析和振动机理分析的基础上，利用Abaqus对轴承进行动力学仿真，并采用离散傅里叶变换(DFT)对节点应力进行频谱分析，确定了轴承的状态特征量和故障特征频率变化规律；通过Ansoft Maxwell软件，建立了电主轴匝间短路故障、相间短路故障和转子导条断裂故障的仿真模型，并利用DFT对三相电流的包络线进行频谱分析，确定了定转子的状态特征量和故障特征频率变化规律。 3.电主轴故障状态识别算法研究。在完成自相关分析、幅值域分析、频谱分析、时频分析等方法原理分析的基础上，为了提高小波包分解算法对电主轴状态的区分精度，提出了基于电主轴转速波动性的小波包分解层数确定条件，并采用p阶标准熵对小波包的分解结果进行量化处理。 4.电主轴状态监测系统总体方案设计。提出了电主轴状态监测系统的总体设计方案，并对所用硬件的性能参数和工作原理进行说明，最后确定了LabVIEW和Matlab为状态监测系统软件开发平台和故障状态识别算法运行平台，并给出了数据采集卡PCI8602在LabVIEW平台下的采样实现方法。 5.电主轴状态监测系统研制及其试验分析。开发了一套电主轴状态监测系统，并给出了该系统的结构、功能、软件操作和程序代码。并开展了电主轴170XDS30Y22的状态监测实验，完成了该电主轴的状态分析，并验证了该系统能够准确地对电主轴的状态进行监测和区分。 通过本文的研究，研制的电主轴状态监测系统全面、实时、简单实用，，为电主轴的状态分析和故障预警提供了技术支持，具有较高的工程应用价值。

【关键词】：
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG659
【目录】：

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