一種配對(duì)齒輪振動(dòng)性能檢測(cè)系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種齒輪檢測(cè)系統(tǒng)及方法，尤其涉及一種配對(duì)齒輪振動(dòng)性能檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的配對(duì)齒輪振動(dòng)性能檢測(cè)完全靠人耳感官判斷，這樣存在以下問(wèn)題:
[0003](I)該技術(shù)方案完全依賴于技術(shù)工人的嫻熟程度和主觀判斷，由于每個(gè)人的判斷能力具有差異性，因而難以分析和評(píng)判故障點(diǎn)及其原因，易出現(xiàn)誤判。
[0004](2)對(duì)于評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)是單一化的，只能判斷配對(duì)齒輪是否合格，且精度低。
[0005](3)針對(duì)實(shí)際量產(chǎn)化需求，對(duì)技術(shù)工人勞動(dòng)強(qiáng)度高，效率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種配對(duì)齒輪振動(dòng)性能檢測(cè)系統(tǒng)，還提供了一種基于該系統(tǒng)的配對(duì)齒輪振動(dòng)性能檢測(cè)方法。
[0007]本發(fā)明配對(duì)齒輪振動(dòng)性能檢測(cè)系統(tǒng)包括加速度傳感器、信號(hào)放大裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、工控機(jī)、PLC控制器及配對(duì)齒輪檢測(cè)機(jī)，所述信號(hào)放大裝置分別與所述加速度傳感器和數(shù)據(jù)采集裝置相連，所述工控機(jī)分別與所述數(shù)據(jù)采集裝置和所述PLC控制器相連，所述配對(duì)齒輪檢測(cè)機(jī)與所述PLC控制器相連。
[0008]本發(fā)明作進(jìn)一步改進(jìn)，還包括故障報(bào)警裝置，所述故障報(bào)警裝置與所述PLC控制器相連。
[0009]本發(fā)明作進(jìn)一步改進(jìn)，所述故障報(bào)警裝置為指示燈和/或蜂鳴器。
[0010]本發(fā)明作進(jìn)一步改進(jìn)，所述加速度傳感器為2個(gè)，其中一個(gè)測(cè)量配對(duì)齒輪的垂直振動(dòng)加速度，另外一個(gè)測(cè)量配對(duì)齒輪的水平振動(dòng)加速度。
[0011]本發(fā)明作進(jìn)一步改進(jìn)，測(cè)量配對(duì)齒輪的垂直振動(dòng)的加速度傳感器設(shè)置在與主軸連接的齒輪的上方，測(cè)量配對(duì)齒輪的水平振動(dòng)的加速度傳感器設(shè)置在主軸連接的齒輪旁邊。
[0012]本發(fā)明作進(jìn)一步改進(jìn)，所述工控機(jī)設(shè)有測(cè)試系統(tǒng)，所述測(cè)試系統(tǒng)包括用戶管理模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、狀態(tài)檢測(cè)模塊、數(shù)據(jù)管理模塊和幫助模塊，所述用戶管理模塊包括用戶設(shè)置模塊、用戶登陸模塊和密碼管理模塊；所述參數(shù)設(shè)置模塊包括系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置模塊、檢測(cè)齒輪信息輸入模塊和閾值設(shè)置模塊；所述狀態(tài)檢測(cè)模塊包括工況檢測(cè)模塊、合格顯示模塊和不合格報(bào)警模塊；所述數(shù)據(jù)管理模塊包括數(shù)據(jù)查詢模塊和數(shù)據(jù)備份模塊；所述幫忙模塊包括使用說(shuō)明和PLC測(cè)試模塊。
[0013]本發(fā)明還提供了一種實(shí)現(xiàn)上述配對(duì)齒輪振動(dòng)性能檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)的方法，包括如下步驟:
[0014]S1:將齒輪安裝到配對(duì)齒輪檢測(cè)機(jī)上；
[0015]S2:PLC控制器控制齒輪檢測(cè)機(jī)帶動(dòng)齒輪配對(duì)嚙合，配對(duì)齒輪檢測(cè)機(jī)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)主軸帶動(dòng)主動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而對(duì)配對(duì)齒輪進(jìn)行檢測(cè)；
[0016]S3:加速度傳感器檢測(cè)配對(duì)齒輪的振動(dòng)信號(hào)，并傳輸給信號(hào)放大裝置；
[0017]S4:信號(hào)放大裝置對(duì)加速度傳感器采集的信號(hào)進(jìn)行放大處理，傳輸給數(shù)據(jù)采集裝置；
[0018]S5:所述信號(hào)采集裝置將采集的信號(hào)發(fā)送給工控機(jī)；
[0019]S6:工控機(jī)接收數(shù)據(jù)采集裝置的信號(hào)，進(jìn)行信號(hào)分析與處理，并與工控機(jī)內(nèi)的測(cè)試系統(tǒng)設(shè)置的閾值進(jìn)行比較；
[0020]S7:判斷信號(hào)值是否超過(guò)閾值，如果是，配對(duì)齒輪不合格；如果否，配對(duì)齒輪合格。
[0021]本發(fā)明作進(jìn)一步改進(jìn)，還包括故障報(bào)警步驟，當(dāng)配對(duì)齒輪不合格時(shí)，進(jìn)行故障報(bào)塾目ο
[0022]本發(fā)明作進(jìn)一步改進(jìn)，在步驟S2中，配對(duì)齒輪檢測(cè)機(jī)的檢測(cè)流程包括:(I)啟動(dòng)電機(jī)，正轉(zhuǎn)運(yùn)行20S ; (2)延時(shí)0.5S開(kāi)始采樣，系統(tǒng)開(kāi)始判斷并顯示分析結(jié)果；(3)電機(jī)停止運(yùn)行5S ; (4)電機(jī)反轉(zhuǎn)運(yùn)行20S ; (5)延時(shí)0.5S開(kāi)始采樣，系統(tǒng)開(kāi)始判斷并顯示分析結(jié)果；(6)卸下配對(duì)齒輪，檢測(cè)結(jié)束。
[0023]本發(fā)明作進(jìn)一步改進(jìn)，PLC控制器控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)、停止和反轉(zhuǎn)。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:摒棄了傳統(tǒng)低效率，低精度的、且勞動(dòng)強(qiáng)度高的人工耳判的感知方式，建立了基于計(jì)算機(jī)的振動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，對(duì)采集齒輪嚙合時(shí)的振動(dòng)加速度信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻定量分析，實(shí)現(xiàn)了主減速器配對(duì)齒輪檢測(cè)的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、可靠性；測(cè)試系統(tǒng)具有振動(dòng)數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理，振動(dòng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示的功能，同時(shí)提供數(shù)據(jù)的時(shí)域分析與頻域分析，能夠方便直觀的觀察出配對(duì)齒輪的質(zhì)量高低并且分析產(chǎn)生故障的原因；通過(guò)主軸帶動(dòng)主動(dòng)齒輪正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)來(lái)模擬汽車實(shí)際的工作狀態(tài)，以檢測(cè)配對(duì)齒輪運(yùn)行過(guò)程中的振動(dòng)加速度信號(hào)；檢測(cè)的配對(duì)齒輪不合格時(shí)有視覺(jué)或/和聽(tīng)覺(jué)警報(bào)；不僅能夠?qū)X輪故障進(jìn)行診斷，還能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行記錄整理，以方便對(duì)數(shù)據(jù)的查詢和統(tǒng)計(jì)。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為本發(fā)明配對(duì)齒輪振動(dòng)性能檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為本發(fā)明工控機(jī)內(nèi)功能模塊示意圖；
[0027]圖3為本發(fā)明配對(duì)齒輪振動(dòng)性能檢測(cè)方法流程圖；
[0028]圖4為本發(fā)明配對(duì)齒輪檢測(cè)機(jī)檢測(cè)流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0030]如圖1所示，本發(fā)明配對(duì)齒輪振動(dòng)性能檢測(cè)系統(tǒng)包括加速度傳感器、信號(hào)放大裝置、數(shù)據(jù)采集裝置、工控機(jī)、PLC(可編程邏輯控制器)控制器及配對(duì)齒輪檢測(cè)機(jī)，所述信號(hào)放大裝置分別與所述加速度傳感器和數(shù)據(jù)采集裝置相連，所述工控機(jī)分別與所述數(shù)據(jù)采集裝置和所述PLC控制器相連，所述配對(duì)齒輪檢測(cè)機(jī)與所述PLC控制器相連。
[0031]其中，加速度傳感器對(duì)主減速器配對(duì)齒輪振動(dòng)加速度信號(hào)進(jìn)行采集并利用信號(hào)分析技術(shù)和智能方法，提煉出配對(duì)齒輪振動(dòng)特征信號(hào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)配對(duì)齒輪品質(zhì)的檢測(cè)。為了使測(cè)量數(shù)據(jù)和結(jié)果更加準(zhǔn)確，所述加速度傳感器為2個(gè)，其中一個(gè)測(cè)量配對(duì)齒輪的垂直振動(dòng)，安裝在主軸連接的齒輪的上方；另外一個(gè)測(cè)量配對(duì)齒輪的水平振動(dòng)，安裝在主軸齒輪旁邊。
[0032]所述信號(hào)放大裝置可以為前置放大器、電荷放大器、調(diào)理儀、電壓放大器等，在本實(shí)施例中優(yōu)選電荷放大器。所述數(shù)據(jù)采集裝置可以為數(shù)據(jù)采集卡。因加速度傳感器測(cè)量配對(duì)齒輪機(jī)械振動(dòng)量一一加速度，輸出的電荷信號(hào)比較微弱，不能直接被數(shù)據(jù)采集卡3采集，需要用電荷放大器把較弱的電荷信號(hào)轉(zhuǎn)化為較強(qiáng)的能被數(shù)據(jù)采集卡采集的電壓信號(hào)，數(shù)據(jù)采集卡連接工控機(jī)，工控機(jī)接收采集的數(shù)據(jù)。
[0033]優(yōu)選的，本發(fā)明還包括故障報(bào)警裝置，所述故障報(bào)警裝置與所述PLC控制器相連，所述故障報(bào)警裝置可以為紅、綠指示燈和/或蜂鳴器。如果配對(duì)齒輪檢測(cè)合格，指示燈顯示為綠色，如果配對(duì)齒輪檢測(cè)不合格，指示燈顯示為紅色，如果同時(shí)設(shè)有蜂鳴器，那么會(huì)出現(xiàn)蜂鳴報(bào)警聲。使工作人員可以不看檢測(cè)結(jié)果而更加直觀方便的知道檢測(cè)的配對(duì)齒輪是否合格，還可以設(shè)有黃色指示燈，當(dāng)正在檢測(cè)時(shí)，指示燈顯示黃色，用來(lái)指示配對(duì)齒輪檢測(cè)機(jī)的工作狀態(tài)。
[0034]如圖2所示，所述工控機(jī)設(shè)有測(cè)試系統(tǒng)，所述測(cè)試系統(tǒng)包括用戶管理模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、狀態(tài)檢測(cè)模塊、數(shù)據(jù)管理模塊和幫助模塊，所述用戶管理模塊包括用戶設(shè)置模塊、用戶登陸模塊和密碼管理模塊；所述參數(shù)設(shè)置模塊包括系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置模塊、檢測(cè)齒輪信息輸入模塊和閾值設(shè)置模塊；所述狀態(tài)檢測(cè)模塊包括工況檢測(cè)模塊、合格顯示模塊和不合格報(bào)警模塊；所述數(shù)據(jù)管理模塊包括數(shù)據(jù)查詢模塊和數(shù)據(jù)備份模塊；所述幫忙模塊包括使用說(shuō)明和PLC測(cè)試模塊。
[0035]檢測(cè)之前，在測(cè)試系統(tǒng)中進(jìn)行【PLC測(cè)試】，如果出現(xiàn)塔燈紅燈閃亮，并伴隨蜂鳴器“滴，滴，滴”的叫聲，然后塔燈綠燈閃亮，則工控機(jī)與PLC通訊正常，系統(tǒng)初始化正常。
[0036]【系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置】中輸入檢測(cè)夾具、采集系統(tǒng)參數(shù)、齒輪參數(shù)、運(yùn)行時(shí)間參數(shù)及通訊參數(shù)等，在【檢測(cè)齒輪信息輸入】中輸入待檢測(cè)齒輪的信息參數(shù)，在【閾值設(shè)置】中輸入閾值參數(shù)，對(duì)配對(duì)齒輪檢測(cè)時(shí)，對(duì)檢測(cè)的信號(hào)進(jìn)行比較，判斷其合格與否。然后，將控制命令輸入PLC控制器中，PLC控制器內(nèi)部的控制電路連接主軸，通過(guò)電路的通斷控制主軸正、反轉(zhuǎn)帶動(dòng)配對(duì)齒輪檢測(cè)機(jī)7的主動(dòng)齒輪正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)來(lái)模擬汽車實(shí)際的工作狀態(tài)。
[0037]測(cè)試系統(tǒng)用于對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)域、頻域分析，時(shí)域分析形成配對(duì)齒輪振動(dòng)加速度一一時(shí)間關(guān)系曲線，在測(cè)試系統(tǒng)中對(duì)檢測(cè)信號(hào)的加速度幅值設(shè)置一定大小的閾值，通過(guò)采集的加速度信號(hào)幅值與閾值的比較來(lái)判斷配對(duì)齒輪是否合格，同時(shí)可以通過(guò)故障報(bào)警裝置的紅、綠指示燈以及蜂鳴器來(lái)直觀評(píng)判齒輪是否合格。
[0038]因此，在測(cè)試系統(tǒng)的時(shí)域界面上，橫坐標(biāo)為時(shí)間，縱坐標(biāo)為加速度，每一個(gè)通道的兩條紅線為設(shè)置的齒輪加速度閾值。振動(dòng)加速度幅值低于規(guī)定閾值，控制柜塔燈顯示為綠燈，配對(duì)齒輪合格；振動(dòng)加速度幅值高于規(guī)定閾值，控制柜塔燈顯示為紅燈，出現(xiàn)蜂鳴“滴，滴，滴”配對(duì)齒輪不合格。頻域分析形成配對(duì)齒輪振動(dòng)的頻譜圖，描述了信號(hào)的頻率與該頻率信號(hào)振動(dòng)加速度幅度的關(guān)系。分析頻譜圖中各種頻率成份，確定振動(dòng)幅值較大的頻率段，根據(jù)各種齒輪故障時(shí)的頻率特征，判斷齒輪故障類型。以下介