大型机械压力机多连杆机构状态监测方法技术

技术编号:23874400 阅读:54 留言:0更新日期:2020-04-22 01:05
本发明专利技术公开了一种用于大型机械压力机多连杆的状态监测系统,阐述了大型机械压力机多连杆磨损后的信号特征,设计了各测点布置位置及传感器线缆布置方式,采用振温一体传感器对连杆销位置的振动信号进行采集,采用磁感应键相传感器对输出轴转速进行采集,将采集到的信号进行分析,以判断压力机多连杆结构当前磨损量、润滑状态和上下模间隙值。该方法相较于监测各级分配器柱塞动作次数,实现了对多连杆的磨损量的监测诊断,并弥补了润滑末端断裂及泄漏情况下的监测盲点。

State monitoring method of multi link mechanism of large mechanical press

【技术实现步骤摘要】
大型机械压力机多连杆机构状态监测方法
本专利技术属于大型机械压力机状态监测
,具体涉及一种用于诊断大型机械压力机多连杆状态及判断模具合模高度的监测方法。
技术介绍
大型机械压力机广泛应用于汽车制造行业,是汽车制造四大工艺(冲压、焊接、涂装、总装)中冲压工艺的重要设备,其工作状态较大程度上决定了汽车生产厂家的年生产量。冲压生产线属于连续性生产,各冲压生产线负责固定模具的冲压作业,机械压力机故障会导致整线停产检修,导致高昂的维修成本、较为繁琐的换线生产成本、巨大的停产损失。因此,监测机械压力机的运行状态,对降低经济损失和及时发现并排除故障有重要意义。大型机械压力机常采用递进式集中润滑系统,依靠分配器内部各柱塞在润滑油的压力作用下依次动作,将润滑油分配至各给油部位。当管系中发生堵塞或分配器柱塞卡死时,动作就会停止,从而可以根据接近开关记录的动作次数判断油路故障的发生。但当润滑末端管线发生渗漏、断裂或末级分配器管接头发生渗漏、断裂,则不影响分配器的正常工作,也无法依靠接近开关进行监测。同时,尽管冲压车间内有天车等吊装设备,但在设计时不考虑吊装压力机部件所需的高度,因此压力机多连杆机构一旦发生故障,只能依靠外部吊车进厂进行拆卸,这会进一步耽误维修工作。综上,需要一种大型机械压力机多连杆状态监测方法,来弥补现有监测方案的不足。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于大型机械压力机多连杆机构的监测方法,以解决现阶段多连杆机构运行状态、分配器末端供油状态无法监测、合模高度无调整参考依据的问题。本专利技术根据多连杆压力机传动结构及平衡器设计方式,确立多连杆机构的故障机理及故障信号特征,从而实现多连杆运行状态的监测。为实现上述目的,本专利技术采用以下的技术方案:本专利技术的一种大型机械压力机多连杆机构状态监测方法,包括以下步骤:(1)对多连杆机械压力机摆杆、连杆与平面三角架处进行间隙铰动力学仿真;(2)仿真得出换向冲击对应曲柄转角与磨损间隙及平衡力的关系曲线;(3)根据发生换向冲击的部位设计传感器测点及安装方式;(4)在凸轮开关处设置键相测点;(5)根据所采集每组振动信号和转速计算得到角域同步平均信号,之后结合记录生产线各模具具体冲压过程的曲柄转角,通过正交匹配得到各模具在下死点处的脉冲信号峰值及能量;(6)步骤(5)中所述匹配得到的下死点处的脉冲信号由冲压过程中限位块接触产生,根据模具调节高度与脉冲信号对应关系,得出上下模限位块间隙值(该间隙值为无下模时上模限位块位移与有下模时上模限位块位移之差,该间隙值为负);(7)根据限位块间隙值与冲压载荷关系曲线,结合下死点处的脉冲信号与限位块间隙值关系曲线得出下死点处的脉冲信号与冲压载荷关系曲线。并根据采集信号下死点脉冲信号的峰值及能量判断当前冲压载荷,用以指导上模高度调整。本专利技术的进一步改进在于,步骤(1)具体包括:对于六连杆压力机选取连杆与平面三角架连接处、偏心轮与平面三角架连接处、摆杆与平面三角架连接处共三处的刚柔耦合动力学仿真,对于八连杆压力机选取连杆与平面三角架连接处、偏心轮与平面三角架连接处、上摆杆与上拉杆连接处、下摆杆与下拉杆连接处、下摆杆与平面三角架连接处共五处的刚柔耦合动力学仿真。本专利技术的进一步改进在于,步骤(2)中仿真得出换向冲击对应曲柄转角与磨损间隙及平衡力的关系曲线,在机械压力机同结构类型不同额定载荷下适用。本专利技术的进一步改进在于,步骤(3)中的安装方式包含传感器防松措施、传感器线缆布置方式及压力机拆机维修时的传感器线缆拆卸方式。与现有技术相比,本专利技术具有以下有益效果:当前大型机械压力机监测箱体外部分配器工作主要依靠接近开关记录其动作次数,对于上横梁箱体内部的分配器则依靠将箱体内“主分配器”(即供给箱体内部所有次级分配器润滑油的分配器)的某一输油管接出箱体外,再接一小分配器记录其动作次数。如此,集中润滑系统中可监测箱体外部所有分配器和箱体内部“主分配器”的动作次数,但润滑末端的供油情况(除堵塞外)不影响任何一级分配器的正常工作,因此该监测方法存在缺陷。同时,现阶段没有针对大型机械压力机上横梁箱体内多连杆机构的监测方法,但行业内很多汽车制造业用户均发生过多连杆故障,由此造成的损失较大。本专利技术则针对上述大型机械压力机的监测盲点进行了补充。进一步的,本专利技术的监测方法还能监测到上横梁箱体内部两级齿轮啮合状态及两级轴(输入轴及中间轴)上的轴承状态。可与现有的上箱体电机、轴承监测系统融合,减少测点冗余,降低机械压力机传动设备的维护难度。附图说明图1是多连杆监测方法的简要示意图;图2是多连杆监测系统的简要示意图;图3是监测装置中键向测点的布置位置。其中1为编码器、2为齿轮箱、3为机械凸轮、4为传动齿轮、5为输出轴齿轮、6为键相传感器安装位置(齿轮箱输出轴与机械凸轮轴的联轴器处);图4是监测装置中振温一体传感器的布置位置(以六连杆压力机为例)。其中(a)为测点在多连杆上的分布位置,(b)为测点具体安装位置,7为连杆与平面三角架连接销处,8为偏心轮与平面三角架连接销处,9为摆杆与平面三角架连接销处;图5是监测装置中传感器线缆布置方式。其中10为压力机上横梁横向壁、11为传感器线缆、12为润滑管线、13为递进式分配器、14为振温一体传感器。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术效果及技术方案更加清楚,下面结合本专利技术实施例中的附图,对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。参照图1,本专利技术的监测方法由动力学仿真得到设置测点的位置及连杆销磨损后的故障机理,通过实验得到压力机的平衡力设置方式及各冲压过程对应的曲柄转角,结合实测信号经过信号处理得到压力机连杆机构的运行状态,包括:连杆销磨损量、润滑状态(脉动油压及频率)、上下模间隙值。参照图2,本专利技术的监测方法是依靠包括振温一体传感器、磁感应式键向传感器、VibSCANPro信号采集单元、单板电脑和4g无线传输模块,所述振温一体传感器采集多连杆机械压力机上横梁箱体中连杆的振动信号,磁感应式键向传感器采集上横梁箱体中输出轴的转速,所述ScanPro信号采集单元用于对振动信号进行放大、滤波,所述单板电脑为载体在本地存储振动及温度信号,并由4g无线传输模块进行远程访问。有经验者可由iCMS系统判断当前设备状态,一般用户可参考MATLAB程序自动识别当前磨损量及润滑状态。本专利技术实施例的一种大型机械压力机多连杆机构状态监测方式,包括以下工作过程:步骤1,根据多连杆机械压力机的结构形式(六连杆或八连杆)判断需要监测的位置;步骤2,仿真得出换向冲击对应曲柄转角与磨损间隙及平衡力的关系曲线;步骤3,在凸轮开关处安装键相传感器,并测量与压力机下死点处的角度差,用以后续非冲压信号段截取;步骤4,记录生产线所有模具冲压过程对应的曲柄转角,及各模具的上模重量;步骤5,采集并截取所选测点的整周期振动信号及温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.大型机械压力机多连杆机构状态监测方法,其特征在于,包括以下步骤:/n(1)对多连杆机械压力机摆杆、连杆与平面三角架处进行间隙铰动力学仿真,得出在平衡力小于被平衡质量,包括:滑块、导柱、连杆、轴瓦和上模等质量的重力时,多连杆结构会在冲压回程发生换向冲击;/n(2)步骤(1)中所述换向冲击对应曲柄转角与磨损间隙及平衡力相关,仿真得出换向冲击对应曲柄转角与磨损间隙及平衡力的关系曲线;/n(3)根据发生换向冲击的部位设计传感器测点及安装方式;/n(4)在凸轮开关处设置键相测点,用以测量转速并截取完整冲压周期信号;/n(5)根据所采集每组振动信号和转速计算得到角域同步平均信号,之后结合记录生产线各模具具体冲压过程的曲柄转角,通过正交匹配得到各模具在下死点处的脉冲信号峰值及能量;/n(6)步骤(5)中所述匹配得到的下死点处的脉冲信号由冲压过程中限位块接触产生,根据模具调节高度与脉冲信号对应关系,得出上下模限位块间隙值,该间隙值为无下模时上模限位块位移与有下模时上模限位块位移之差,该间隙值为负;/n(7)根据限位块间隙值与冲压载荷关系曲线,结合下死点处的脉冲信号与限位块间隙值关系曲线得出下死点处的脉冲信号与冲压载荷关系曲线,并根据采集信号下死点脉冲信号的峰值及能量判断当前冲压载荷,用以指导上模高度调整。/n...

【技术特征摘要】
1.大型机械压力机多连杆机构状态监测方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)对多连杆机械压力机摆杆、连杆与平面三角架处进行间隙铰动力学仿真,得出在平衡力小于被平衡质量,包括:滑块、导柱、连杆、轴瓦和上模等质量的重力时,多连杆结构会在冲压回程发生换向冲击;
(2)步骤(1)中所述换向冲击对应曲柄转角与磨损间隙及平衡力相关,仿真得出换向冲击对应曲柄转角与磨损间隙及平衡力的关系曲线;
(3)根据发生换向冲击的部位设计传感器测点及安装方式;
(4)在凸轮开关处设置键相测点,用以测量转速并截取完整冲压周期信号;
(5)根据所采集每组振动信号和转速计算得到角域同步平均信号,之后结合记录生产线各模具具体冲压过程的曲柄转角,通过正交匹配得到各模具在下死点处的脉冲信号峰值及能量;
(6)步骤(5)中所述匹配得到的下死点处的脉冲信号由冲压过程中限位块接触产生,根据模具调节高度与脉冲信号对应关系,得出上下模限位块间隙值,该间隙值为无下模时上模限位块位移与有下模时上模限位块位移之差,该间隙值为负;
(7)根据限位块间隙值与冲压载荷关系曲线,结合下死点处的脉冲信号与限位块间隙值关系曲线得出下死点处的脉冲信号与冲压载荷关系曲线,并根据采集信号下死点脉冲信号的峰值及能量判断当前冲压载荷,用以指导上模高度调整。


2.根据权利要求1所述的大型机械压力机多连杆机构监测方法,其特征在于,步骤(1)中所述间隙较动力学仿真采用碰撞铰模型,并通过ADAMS软件进行刚柔...

【专利技术属性】
技术研发人员:侯成刚张兆宁
申请(专利权)人:西安交通大学
类型:发明
国别省市:陕西;61

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