基于LabVIEW的陶瓷電主軸檢測系統(tǒng)研究與實驗分析.pdf

1、電主軸是高速數(shù)控機床的核心部件，是決定機床性能的第一要素。電主軸的振動特性、模態(tài)特性、溫升特性等都是評價電主軸的綜合性能的關鍵指標，這些指標直接決定著電主軸的加工精度、穩(wěn)定性、使用壽命，因此，對這些性能參數(shù)做出準確的測量，對電主軸研發(fā)技術的深入，制造水平的提升，性能及結構的優(yōu)化有著重要的意義。
　　本文以170SD30型全陶瓷高速電主軸為主要研究對象，以虛擬儀器LabVIEW為開發(fā)平臺，設計出一套全陶瓷高速電主軸綜合性能檢測系統(tǒng)，

2、該系統(tǒng)包括振動信號采集模塊、溫度檢測模塊、振動信號預處理模塊、溫度場分析模塊、模態(tài)參數(shù)識別模塊等。目的是為了對全陶瓷高速電主軸的振動、溫升、模態(tài)等方面特性做多角度全方位的檢測，為電主軸技術的深入研究和優(yōu)化提供有力的數(shù)據(jù)支持。
　　振動信號采集模塊利用調用動態(tài)鏈接庫的技術實現(xiàn)了軟硬件的兼容，并對電主軸振動信號進行了檢測；溫度檢測模塊采用調用VISA庫函數(shù)的方法實現(xiàn)了LabVIEW對第三方硬件的通信，并檢測了電主軸在不同轉速下關鍵部位

3、的溫升變化情況。振動信號采集模塊和溫度檢測模塊作為檢測系統(tǒng)的信號采集部分，為溫度場分析模塊及模態(tài)參數(shù)識別模塊這兩個分析模塊提供了必要的數(shù)據(jù)來源。
　　振動信號預處理模塊是振動信號采集模塊的輔助模塊，采用數(shù)學形態(tài)法與傳統(tǒng)濾波器相結合的方法對混雜有噪聲的振動信號進行濾波降噪以提高其信噪比，通過對仿真信號的定量分析后，得出使用數(shù)學形態(tài)法與傳統(tǒng)濾波器相結合的方法形誤差降低了30.4％～42.8％，且比單一使用一種降噪方法其波形誤差多降低了

4、26.2％。
　　溫度場分析模塊兼有實時性和可視性的特點，彌補了當前通用溫度檢測設備可視性不強，溫度場分析軟件實時性不高的缺點。通過實際檢測和基于傳熱學理論的邏輯分析，繪制了電主軸溫度場分布圖，并得出電主軸30000r/min時內部溫度最高處在轉子，溫度為102.5℃；軸承滾道部位溫度約為78.65℃，定子溫升為48.95℃的結論，最后用ANSYS有限元分析軟件求得的溫度場結果與本模塊的分析相互對比，結果驗證了分析結果的準確性。<

5、br>　　模態(tài)參數(shù)識別模塊采用分量分析法和峰值提取法相互結合的算法，分析電主軸的模態(tài)特性，在整個分析過程中，相互彌補兩種識別方法的不足，提高識別精度，最終測得了全陶瓷高速電主軸前三階固有頻率依次為1315Hz、2640Hz、4795Hz，前三階阻尼比依次為0.245％、0.4702％、0.1063％。
　　綜上，全陶瓷高速電主軸綜合性能檢測系統(tǒng)以LabVIEW為軟件平臺，融合了機械、通信、計算機等多學科領域知識，分別采用兩種編程方