高速锭子动态虚拟振动测试分析系统技术方案

一种高速锭子动态虚拟振动测试分析系统，属于纺织机械专件制造行业，将激光测速、动态振动测试、频谱分析、变频驱动、微机实时闭环测控、虚拟仪器、RS485/RS232、Modbus串口通信、机电一体化技术应用于锭子测试技术领域的动态振动测试、频谱分析专用设备。系统由变频电机驱动加载机构，锭子安装升降机构，X、Y方向振动位移传感器及其三坐标调整机构，激光转速传感器测速机构，驱动控制模块，数据采集模块，数据处理、显示、文件存储模块，现场监控模块，LabVIEW虚拟仪器前面板构成。系统采用模块化设计、现代振动频谱分析模型、加窗滤波技术，能够实时动态测试、直观显示高速锭子动态频谱曲线、合成利萨如波形。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于纺织机械专件制造行业将激光测速、动态振动测试、频谱分析、变频驱动、微机实时闭环测控、虚拟仪器、RS485/RS232、Modbus串口通信、机电一体化技术应用于锭子测试
的动态振动测试、频谱分析专用设备，是一种高速锭子动态虚拟振动测试分析系统。
技术介绍
锭子是纺织工业细纱机上高速回转的纺织机械专件，全国有数以亿计的锭子运转。研发和采用具有适应高速和超高速、广泛平坦幅频特性、较长使用寿命、节能的锭子是纺织机械制造业、纺织企业的追求。公正、科学、准确的评价锭子的幅频特性、对锭子的振动性能，尤其能动态的测试锭子的动态振动曲线及频谱分析，对于客观评价锭子使用性能，为锭子专件制造企业改进锭子设计，为纺织企业提供锭子最优运行参数显得尤为重要。目前国家纺织机械质量监督检验中心及锭子专件制造企业的锭子振动特性分析测试设备大都建于上世纪七、八十年代。其基本原理是采用光电振动位移传感器，当被测锭子在光束工作区内高速转动时，由于锭子的振幅使光电器件的受光面积变化，即光通量的变化，经AD转换送计算机处理。缺点是受当时锭子设计及生产技术条件的限制，锭子实际运转速度不高，因而测试设备的锭子设计最高运转转速设定在30000rpm，随着近年来高速及超高速锭子的研发需要，锭子的测试运转速度上限要求达到50000rpm以上，因此，原来的锭子振动特性分析测试设备的设计最高运转转速、高速下测试设备的防振动结构设计等技术条件已不能满足现行高速及超高速锭子研发测试分析的需求；且受当时软硬件技术条件限制(上位机采用386微机、12位AD芯片)，测试精度不高，测试振幅范围0. 01-2mm时，分辨率仅0. OOlmm0由于光通量易受外部环境光线干扰，且光电转换元件采用硅光电池，当光电池老化、灵敏度降低时，引起测量数据不准，测量系统稳定性、重复性较差；传感器光源部分的灯泡由于制作中的一致性较差，使得灯泡光路的安装调整较为繁琐，并需用电位器调整传感器的静态工作点，一旦灯泡烧毁，就需挑选合适灯泡，进行复杂的光路安装调整及静态工作点的调整；系统软件没有设传感器灵敏度校准程序模块，对具有不同灵敏度的传感器只有通过复杂的工作点调整硬件电路解决，且由于软件缺陷及传感器非模块化设计，使得该类传感器不能作为预先标定灵敏度的标准件使用；锭子驱动机构采用永磁直流电机，调速范围及精度不高，标称转速控制精度仅3% ;电机加载机构采用滚针导轨，没有间隙消除预加载结构，结构刚性较低，不能满足高速及超高速锭子测试分析中对测试设备结构设计的防振动需求；光电振动位移传感器三坐标调整机构的Z轴(垂直运动方向)调整采用配重块平衡，结构臃肿复杂，且导轨没设置摩擦力调整机构，测试台架易下滑溜动；X、Y向(水平运动方向)调整机构采用螺旋副，调整传感器位置时，需要拧许多圈，无法实现快速调整，且一旦螺旋副磨损，由于螺旋副间隙，前后调整时，会出现调整空程，给传感器正确定位造成困难；上位机软件缺少滤波功能，无法对锭子振动特性采用各种现代先进振动分析理论及模型进行测试分析(如加各种窗函数)；频谱分析功能仅有幅值谱，缺少功率谱及相位谱；没有锭子升速时间及采样周期设定功能，因此不能测试分析锭子升速速率和锭子幅频曲线间的关系，没有采样周期设定功能，受于内存限制，在额定测试转速范围，最大只能测试32个采样点，由于一个测试周期内采样点数较少，因此锭子升速振动特性或锭子幅值-频率分析功能较差，更不能在时域(横坐标时间轴、纵坐标振幅轴)进行锭子长时间(如几小时或几天)振动性能的测试分析；另外，还存在没有调整锭子安装中心高功能的缺陷，对于具有不同安装高度的锭子，只能通过加减垫片的方法解决。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种将激光测速、动态振动测试、频谱分析、变频驱动、微机实时闭环测控、虚拟仪器、RS485/RS232、Modbus串口通信、现场实时监控、机电一体化技术应用于高速锭子测试
的动态振动测试、频谱分析专用设备，以满足公正、科学、准确的评价高速及超高速锭子的幅频特性、对高速及超高速锭子的振动性能，尤其能动态的测试高速及超高速锭子的动态振动曲线及频谱分析，客观评价高速及超高速锭子振动特性，能动态的测试分析高速及超高速锭子长期运行稳定性的动态频谱曲线的需求。本技术的目的是这样实现的一种高速锭子动态虚拟振动测试分析系统，包括变频电机驱动加载机构，锭子安装升降机构，X、Y方向振动位移传感器，X、Y方向振动位移传感器三坐标调整机构，激光转速传感器测速机构，驱动控制模块，数据采集模块，数据处理、显示、文件存储模块，现场监控模块，LabVIEW虚拟仪器前面板，其中所述变频电机驱动加载机构上装有变频电机驱动机构、变频电机加载机构及变频电机加载运动机构，变频电机驱动机构中心线与变频电机加载运动机构运动平面中心线垂直。所述变频电机驱动机构上的变频电机轴上装有带轮，并通过锭带与锭子安装升降机构上的被测锭子相连，变频电机驱动机构中心线与锭子安装升降机构中心线平行。所述变频电机加载机构上装有加载砝码，并通过牵引线、滚轮与安装在变频电机加载运动机构上溜板上的牵引座相连，加载砝码依靠重力带动变频电机加载运动机构右移，并通过锭带与锭子间的张力，带动锭子旋转，变频电机加载机构隐藏于床身内部。所述变频电机加载运动机构包括上溜板、导轨基板，上溜板两侧分别装有轴心夹角成90° V型燕尾布置的滚动轴承，以及与90° V型燕尾布置的滚动轴承轴线成45°夹角，且轴线水平布置的滚动轴承，滚动轴承上装有可以调整燕尾式滚动轴承导轨间隙的偏心轴。所述锭子安装升降机构上装有被测锭子，锭子安装中心线与变频电机驱动机构中心线平行，锭子安装升降机构使被测锭子中心高度升降，调整锭子安装中心与变频电机驱动机构的相对高度。所述锭子安装升降机构侧面装有调整X、Y方向振动位移传感器坐标的三坐标调整机构，三坐标调整机构的Z轴调整机构包括支柱、框体、连接座，支柱内装有齿条，支柱外装有可沿支柱上下滑动的框体，框体两侧装有侧板、升降旋钮、齿轮轴、升降锁紧钮，侧板与框体间装有连接座，连接座内孔中装有可以调整与支柱间摩擦力的导向板，三坐标调整机构的支柱的中心线与锭子安装中心线及锭子安装升降机构中心线平行；所述X、Y方向振动位移传感器三坐标调整机构上装有两个相位差90°的X、Y方向振动位移传感器正交调整体，两个振动位移传感器正交调整体上分别装有径向导向轴和切向导向轴，径向导向轴的中心线与锭子安装中心线垂直，切向导向轴的中心线与径向导向轴的中心线垂直。所述径向导向轴和切向导向轴沿其轴线上开有V型槽，分别与装在正交调整体上的径向位移旋钮和切向位移旋钮一体的V型摩擦轮相接触，两者通过摩擦传动，转动径向位移旋钮和切向位移旋钮，径向导向轴和切向导向轴沿其轴线前后运动，可调整X、Y方向振动位移传感器的测量位置。所述X、Y方向振动位移传感器正交调整体的径向导向轴上装有振动位移传感器，振动位移传感器将所测得的实时动态数据送数据采集模块处理。所述锭子安装升降机构侧面的X、Y方向振动位移传感器三坐标调整机构的支柱上装有激光转速传感器测速机构，激光转速传感器将所测得的锭子转速实时动态数据送数据采集模块处理。所述激光转速传感器，以反射激光脉冲信号下降沿作为微机INT本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高速锭子动态虚拟振动测试分析系统，其特征在于，包括：变频电机驱动加载机构，锭子安装升降机构，X、Y方向振动位移传感器，X、Y方向振动位移传感器三坐标调整机构，激光转速传感器测速机构，驱动控制模块，数据采集模块，数据处理、显示、文件存储模块，现场监控模块，LabVIEW虚拟仪器前面板，其中：?所述变频电机驱动加载机构上装有变频电机驱动机构、变频电机加载机构及变频电机加载运动机构，变频电机驱动机构中心线与变频电机加载运动机构运动平面中心线垂直；?所述变频电机驱动机构上的变频电机轴上装有带轮，并通过锭带与锭子安装升降机构上的被测锭子相连，变频电机驱动机构中心线与锭子安装升降机构中心线平行；?所述变频电机加载机构上装有加载砝码，并通过牵引线、滚轮与安装在变频电机加载运动机构上溜板上的牵引座相连，变频电机加载机构隐藏于床身内部；?所述锭子安装升降机构侧面装有调整X、Y方向振动位移传感器坐标的三坐标调整机构，三坐标调整机构的Z轴调整机构包括：支柱、框体、连接座，支柱内装有齿条，支柱外装有可沿支柱上下滑动的框体，框体两侧装有侧板、升降旋钮、齿轮轴、升降锁紧钮，侧板与框体间装有连接座，连接座内孔中装有可以调整与支柱间摩擦力的导向板，三坐标调整机构的支柱的中心线与锭子安装中心线及锭子安装升降机构中心线平行；?所述数据采集模块经RS485/RS232、Modbus串口通信协议与数据处理、显示、文件存储模块相连接，并将动态实时采集的X、Y方向振动位移传感器、激光转速传感器测量数据打包处理，送数据处理、显示、文件存储模块；?所述数据处理、显示、文件存储模块与LabVIEW虚拟仪器前面板相连接，并将处理后的高速锭子的时域及频域动态频谱曲线、合成利萨如波形及现场实时监控模块采集的实时画面显示在LabVIEW虚拟仪器前面板上。...

【技术特征摘要】
1.一种高速锭子动态虚拟振动测试分析系统，其特征在于，包括变频电机驱动加载机构，锭子安装升降机构，X、Y方向振动位移传感器，X、Y方向振动位移传感器三坐标调整机构，激光转速传感器测速机构，驱动控制模块，数据采集模块，数据处理、显示、文件存储模块，现场监控模块，LabVIEW虚拟仪器前面板，其中 所述变频电机驱动加载机构上装有变频电机驱动机构、变频电机加载机构及变频电机加载运动机构，变频电机驱动机构中心线与变频电机加载运动机构运动平面中心线垂直； 所述变频电机驱动机构上的变频电机轴上装有带轮，并通过锭带与锭子安装升降机构上的被测锭子相连，变频电机驱动机构中心线与锭子安装升降机构中心线平行； 所述变频电机加载机构上装有加载砝码，并通过牵引线、滚轮与安装在变频电机加载运动机构上溜板上的牵引座相连，变频电机加载机构隐藏于床身内部； 所述锭子安装升降机构侧面装有调整X、Y方向振动位移传感器坐标的三坐标调整机构，三坐标调整机构的Z轴调整机构包括支柱、框体、连接座，支柱内装有齿条，支柱外装有可沿支柱上下滑动的框体，框体两侧装有侧板、升降旋钮、齿轮轴、升降锁紧钮，侧板与框体间装有连接座，连接座内孔中装有可以调整与支柱间摩擦力的导向板，三坐标调整机构的支柱的中心线与锭子安装中心线及锭子安装升降机构中心线平行； 所述数据采集模块经RS485/RS232、Modbus串口通信协议与数据处理、显示、文件存储模块相连接，并将动态实时采集的X、Y方向振动位移传感器、激光转速传感器测量数据打包处理，送数据处理、显示、文件存储模块； 所述数据处理、显示、文件存储模块与LabVIEW虚拟仪器前面板相连接，并将处理后的高速锭子的时域及频域动态频谱曲线、合成利萨如波形及现场实时监控模块采集的实时画面显示在LabVIEW虚拟仪器前面板上。2.根据权利要求1所述的高速锭子动态虚拟振动测试分析系统，其特征在于，所述变频电机加载运动机构包括上溜板、导轨基板，上溜板两侧分别装有轴心夹角成90° V型燕尾布置的滚动轴承，以及与90° V型燕尾布置的滚动轴承轴线成45°夹角，...

【专利技术属性】
技术研发人员：缪山林，缪崯森，曹秀成，胡传勇，
申请(专利权)人：河南二纺机股份有限公司，缪崯森，
类型：实用新型
国别省市：