镗孔振动测量系统设计

目录

1 引言 (3)

1.1课题的任务和意义 (3)

1.2振动测量现状及趋势 (5)

1.2.1振动测量在机器状态监测中的应用 (6)

1.2.2振动测量仪器的发展 (7)

2 方案制定 (9)

2.1方案一 (9)

2.1.1 整体设计 (10)

2.1.2 弓形位移式测试装置的测试 (10)

2.2方案二 (11)

2.2.1 整体设计 (12)

2.2.2 功能模块设计 (13)

2.3方案三 (14)

2.3.1 整体设计 (15)

2.3.2 功能模块设计 (15)

2.4 设计方案论证 (16)

2.5 方案选择 (17)

3 总体设计 (17)

3.1传感器模块 (18)

3.1.1电涡流传感器 (18)

3.1.2 BENTLY电涡流传感器 (19)

3.1.3 轴的径向振动测量 (20)

3.2转换器模块 (21)

3.2.1 ADC0809工作原理 (21)

3.2.2 ADC0809的主要特性 (22)

3.2.3 ADC0809的内部结构及引脚 (22)

3.2.4 ADC0809工作过程 (24)

3.2.5 ADC0809与单片机的接口 (25)

3.3控制器模块 (27)

3.3.1 AT89C51单片机 (28)

3.3.2 时钟电路 (30)

3.3.3 复位电路 (31)

3.3.4 应用举例 (32)

3.3.5人机接口模块 (34)

3.4显示器模块 (38)

3.4.1 LED显示器 (38)

3.4.2 LCD显示器 (39)

4 系统调试 (45)

4.1 Keil C 软件使用 (45)

4.2 Proteus 软件 (50)

4.2.1 Proteus 软件特点 (51)

4.2.2 Proteus软件仿真 (52)

4.3 标度变换 (53)

4.4 硬件调试 (54)

4.3.1 硬件电路整体布线 (54)

4.3.2 制作电源 (54)

4.3.3 检查电路 (55)

4.3.4 按键接错 (55)

4.3.5 ADC0809输入通道的外围电路 (55)

5 设计参数及使用说明 (57)

5.1 产品参数 (58)

5.2 使用方法 (58)

5.3 注意事项 (58)

总结 (59)

致谢 (61)

外文翻译 (61)

设计实物及CAD图 (74)

附录 (78)

1 引言

1.1课题的任务和意义

高速旋转机械在工作中引起的超限振动往往是机器破坏的主要原因。因此需要利用测振仪表实时测量旋转机械的振动状态。对于高速旋转机械主轴系统振动的测量，目前可选的仪表有国产ZZF型系列振动仪表和进口TM301系列振动传送保护表等。前者为传统的模拟仪表，特点为价格低、体积大、测量数据波动大；后者性能稳定、功能多、精度高，而价格高。因此，为提高企业经济效益，确保生产稳步提高，随时掌握设备运行状态是非常重要的。根据实际需要研制一款测量精度高、稳定性好、成本低、动态响应快

的智能测振仪表具有重要意义。

振动在设备故障中占了很大比重，是影响设备安全稳定运行的重要因素。振动直接反映了设备运行状况，是设备精度评估的重要指标。振动的监测在旋转机械中应用十分广泛。能引起振动的原因很多，一般来说机械振动是由于不平衡、不对中、轴弯曲、松动、裂纹或腐蚀坑等原因造成的，因此，研究振动的测量，是为了保证我们生产的高效及产品的优质。

能引起机械振动的原因很多，当然也有其规律，一般来说，引起各类机械设备振动的原因有有：回转件不平衡、不对中、设备联接部分的机械松动和轴承故障。

（1）回转件不平衡

机械中有很多构件是绕固定的轴线回转的，这类回转运动的构件称为回转件（或称转子），每个回转件可看作是有是由若干质量构成的，当回转件的质量和几何中心不重合时，就会产生离心力，方向是随着轴承的变化而发生周期性的变化，并在轴承中一起一种附加的动压力，使整个的机械产生周期性性的变化。不平衡的类型主要有质量分布在同一平面内的静平衡和质量分布不在同一平面内的动平衡。

不平衡时频谱的表象：波形为正弦波；轴心轨迹为圆或椭圆；1X频率为主；径向（水平和垂直）振动为主；振幅随转速升高而增大；过临界转速有共振峰；悬臂转子不平衡水平和垂直轴向振动都很大。另外，如果滑轮、齿轮、轴承或转子的旋转中心偏离几何中心线就会出现偏心。

（2）不对中

零件在加工误差、不正确装配、或长时间使用后变形等原因产生的不对中的现象较为普遍，主要类型有两轴线，两轴线呈一定角度的角度不对中，和两轴线不平行和位移引起的综合不对中，主要危害是旋转时会增加对轴承或密封的应力，减少使用寿命。实际上大多数不对中案例都是轴线角度不对中和平行不对中的组合。一般原则是：诊断应该根据轴向和垂直（或水平）方向上随着1X转速的增加，对应的2X处的振动级的变化情况来判断。对于设备上安装的联轴器，一般认为存在以下振动特征：

1）对中不良引起转子2倍频振动分量，不对中越严重，2倍频分量所占比例越大；2）不对中量和联轴器内阻尼越大，倍频振动的幅值越大；

3）不对中产生的振动幅值，随着转速的升高而增大；

（3）机械松动

由于松动会产生非常明显的1X基频波峰。在实际中存在有两种类型的松动：旋转松动和非旋转松动。轴承长时间使用后磨损可能会导致出现滚珠和其它零件间隙过大，就会引起振动。此故障在检测时首先会测到轴承磨损的迹象，然后才能出现轴承松动。