基于LabVIEW的机床动力卡盘综合性能测量系统研究

发布时间：2017-10-08 00:18

  本文关键词：基于LabVIEW的机床动力卡盘综合性能测量系统研究

  更多相关文章： 机床动力卡盘 在线监测 虚拟仪器 动平衡 转动惯量

【摘要】：随着现代制造业的快速发展,我国对高性能数控机床的需求不断提升。机床动力卡盘作为数控车床中最常用的工件夹具,是工件与机床电主轴相互连接的接口,在加工过程中卡盘主轴的振动问题直接影响着零件的加工质量,因此监测卡盘主轴振动情况并进行诊断校正对于提高机床性能有着重要的现实意义。但是传统的测试仪器存在着成本高、扩展性差、便捷化程度低等缺陷,已经无法满足现代工业多样化的需求。据此,本文结合国家科技重大专项项目——“高档数控机床与基础制造装备”课题要求,以虚拟仪器技术为基础,开发了一套能够在线监测并且实现卡盘动平衡和转动惯量测量的机床动力卡盘综合性能测试系统。论文首先对动平衡测量、转动惯量测量以及虚拟仪器技术在卡盘综合性能测试中的应用进行了功能设计,深入研究了动平衡和转动惯量测量的相关理论及关键技术,在此基础上设计实现了一种机床动力卡盘综合性能测试方法,完成系统总体设计,包括硬件平台搭建和软件系统开发。在动平衡测量部分,采用影响系数法对机床动力卡盘主轴平衡进行理论推导、计算,建立不平衡量求解数学模型,并从混合信号中有效提取卡盘振动信号,在此基础上,基于相关分析方法对卡盘振动幅值和相位进行提取,并通过与传统FFT提取法仿真对比,验证了相关分析法良好的提取效果和可行性。在转动惯量测量部分,针对现有转动惯量测量需要拆卸转子和对测试环境要求高的缺陷,提出基于电机系统自由减速过程的卡盘转子转动惯量的测量方法,并进行了数学推理。完成了基于Lab VIEW平台的软件开发,同时,构建了相对应的SQL数据库,实现了测量数据的离线管理、查询和分析。作为机床动力卡盘综合测试系统,本文将动平衡测量部分、转动惯量测量部分和数据库查询部分进行了集成,用户在使用时根据功能需求,便可实现功能模块的切换。为了验证本文开发的综合测量系统的可行性,在基于PC-DAQ虚拟仪器系统的机床主轴模拟实验台进行测试实验,经实验证明:本系统平衡效果好、惯量测量精度高、可靠实用,具有一定的工程应用价值。
【关键词】：机床动力卡盘 在线监测 虚拟仪器 动平衡 转动惯量
【学位授予单位】：西安工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 1 绪论11-17
• 1.1 课题来源11
• 1.2 课题研究背景及意义11-12
• 1.3 国内外研究现状12-14
• 1.3.1 动平衡测量的国内外研究现状12-13
• 1.3.2 转动惯量测量的国内外研究现状13-14
• 1.4 虚拟仪器技术在现代测试技术中的应用14-16
• 1.5 课题研究内容16-17
• 2 机床动力卡盘综合性能系统测量原理方法研究17-29
• 2.1 动平衡测量原理及卡盘主轴平衡建模研究17-23
• 2.1.1 转子的不平衡17-18
• 2.1.2 刚性转子的动平衡方法18-21
• 2.1.3 机床卡盘主轴平衡建模21-23
• 2.2 卡盘转动惯量测量原理及建模研究23-26
• 2.2.1 转动惯量的计算法研究23
• 2.2.2 转动惯量常规测量法对比分析23-25
• 2.2.3 基于电机自由减速过程的卡盘转子转动惯量测量方法25-26
• 2.3 本章小结26-29
• 3 机床动力卡盘综合性能测量系统总体设计29-37
• 3.1 测试系统总体设计方案29-30
• 3.1.1 测试系统设计要求29
• 3.1.2 系统方案总体结构29-30
• 3.2 系统硬件配置30-33
• 3.2.1 传感器选型30-32
• 3.2.2 数据采集卡选择32-33
• 3.3 测试软件系统的要求及结构33-35
• 3.3.1 操作平台33-34
• 3.3.2 软件开发平台34
• 3.3.3 测试系统软件结构34-35
• 3.4 本章小结35-37
• 4 机床动力卡盘综合性能测量系统关键技术与实现37-47
• 4.1 振动信号的数据采集技术37-38
• 4.1.1 信号采样定理37
• 4.1.2 模拟信号的量化37
• 4.1.3 输入模式37-38
• 4.2 综合测量系统的转速测量技术38-39
• 4.2.1 基准信号的组成及应用38-39
• 4.2.2 编码器转速测量设计39
• 4.3 卡盘转子振动信号幅值和相位的提取技术39-44
• 4.3.1 基于相关分析的卡盘振动信号提取39-43
• 4.3.2 基于LabVIEW的卡盘振动信号提取仿真分析43-44
• 4.4 卡盘主轴转速特性数值处理算法研究44-45
• 4.5 本章小结45-47
• 5 机床动力卡盘综合性能测量系统软件开发47-63
• 5.1 软件系统总体设计47-48
• 5.2 基于LabVIEW的动力卡盘动平衡测量部分的设计48-54
• 5.2.1 动平衡测量流程48-49
• 5.2.2 动平衡前面板界面设计49-50
• 5.2.3 动平衡测量部分各个功能模块的设计及实现50-54
• 5.3 基于LabVIEW的动力卡盘转动惯量测量部分的设计54-58
• 5.3.1 转动惯量测量流程54-55
• 5.3.2 转动惯量测量前面板设计55-56
• 5.3.3 转动惯量测量部分各个功能模块的设计及实现56-58
• 5.4 基于LabSQL的LabVIEW数据库访问功能的实现58-62
• 5.5 本章小结62-63
• 6 系统实验与分析63-73
• 6.1 实验平台搭建63-64
• 6.2 动平衡测量实验与结果分析64-67
• 6.2.1 实验测试步骤64
• 6.2.2 动平衡结果及分析64-67
• 6.3 转动惯量测量实验与结果分析67-71
• 6.3.1 实验测试步骤67-68
• 6.3.2 转动惯量测量结果及分析68-71
• 6.4 本章小结71-73
• 7 结论与展望73-75
• 7.1 结论73
• 7.2 展望73-75
• 参考文献75-79
• 作者攻读学位期间发表论文清单79-81
• 致谢81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 李彤华;朱占刚;尚春民;周化文;张心明;;扭振法测弹体转动惯量的误差分析[J];长春理工大学学报(自然科学版);2007年03期

2 于治会;落体法测定转动惯量的问题[J];电机技术;1999年04期

3 宋超,潘钧俊,叶郁文,庄表中;用三线摆方法测试物体转动惯量的误差问题[J];力学与实践;2003年01期

4 郭长立,李三庆;落体法测刚体转动惯量的测量方法比较[J];力学与实践;2005年03期

5 吴斌,赵育善,马彩霞;用扭摆测试导弹惯性积的方法[J];上海航天;2000年02期

6 徐宾刚,屈梁生,孙瑞祥;基于影响系数法的柔性转子无试重平衡法研究[J];西安交通大学学报;2000年07期

7 吴晓慧;旋转电机转子转动惯量测定方法[J];中小型电机;2005年02期

，

本文编号：990918