減速器運(yùn)行工況研究論文

1、減速器運(yùn)行工況研究論文一、引言 在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的測(cè)試中，除了常見(jiàn)的溫度、壓力信號(hào)需要測(cè)試外，轉(zhuǎn)速、扭矩及功率因是衡量不同工況工作的關(guān)鍵指標(biāo)，也占據(jù)著重要地位，有時(shí)為了潤(rùn)滑、冷卻的需要，流量參數(shù)的測(cè)試也會(huì)受到關(guān)注。這樣一來(lái)，需測(cè)試的通道數(shù)不僅增多，而且信號(hào)的種類也趨多樣化，從而使整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)建亦變得復(fù)雜起來(lái)。本文介紹的某大型減速器的測(cè)試，正是這類測(cè)試中極具代表性的一個(gè)，它除了要實(shí)現(xiàn)不同工況下的監(jiān)測(cè)外，還要完成從一個(gè)工況過(guò)渡到另一個(gè)工況（即：過(guò)渡過(guò)程）的測(cè)試，后者對(duì)大型旋轉(zhuǎn)機(jī)械的出廠實(shí)驗(yàn)是非常重要的。 二、測(cè)試方案 當(dāng)被測(cè)通道信號(hào)頻率較高時(shí)，通常用測(cè)頻法，其原理如圖1所示，圖2示出了測(cè)頻工作波形。

2、圖1中時(shí)基電路產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)基信號(hào)2，經(jīng)過(guò)門(mén)控電路后轉(zhuǎn)化為門(mén)控信號(hào)3，該門(mén)控信號(hào)在T1時(shí)間內(nèi)開(kāi)通閘門(mén)，使加在閘門(mén)輸入端的被測(cè)信號(hào)fx即1（通常整形為方波）通過(guò)閘門(mén)，得到被計(jì)數(shù)的方波4，進(jìn)而送到計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)；門(mén)控信號(hào)3在T2時(shí)間內(nèi)則會(huì)關(guān)閉閘門(mén)，禁止被測(cè)信號(hào)1通過(guò)閘門(mén)，從而禁止計(jì)數(shù)，同時(shí)計(jì)算機(jī)或微處理器則可利用該時(shí)間T2從計(jì)數(shù)器中取出所計(jì)的脈沖個(gè)數(shù)Nf，并作相關(guān)操作，為下一次計(jì)數(shù)做好準(zhǔn)備；當(dāng)已知時(shí)間T1及所計(jì)的脈沖個(gè)數(shù)Nf時(shí)，可由式fx=Nf/T1算得被測(cè)信號(hào)的頻率。當(dāng)T1一定時(shí)，若被測(cè)信號(hào)fx逐漸變小，Nf的值也會(huì)隨之減小，則采用測(cè)頻法引起的1誤差就會(huì)越來(lái)越大，當(dāng)fx低于一定值時(shí)，1誤差可能會(huì)大

3、得不能容忍，這時(shí)則應(yīng)選用測(cè)周法1。 測(cè)周原理方框圖如圖3所示，圖4示出了測(cè)周工作波形示意圖。因待測(cè)信號(hào)Tx（即波形2）的占空比不一定相等，故在門(mén)控電路中用二分頻電路盡可能地將其轉(zhuǎn)換為等占空比的方波3，然后去控制閘門(mén)，當(dāng)閘門(mén)開(kāi)通時(shí)，經(jīng)分頻器得到的時(shí)標(biāo)脈沖1（設(shè)其周期為T(mén)s）則會(huì)通過(guò)閘門(mén)，得到波形4，并送至計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，如計(jì)數(shù)值為NT，則Tx=NT*Ts，從而可計(jì)算出待測(cè)信號(hào)頻率fx=1/Tx；因?yàn)榇郎y(cè)信號(hào)頻率fx較小，故Tx較大，而時(shí)標(biāo)脈沖1的頻率可以很高，所以NT的值可以很大，即可使1誤差減小，這樣就提高了待測(cè)信號(hào)的測(cè)量精度。 三、并行、多通道頻率信號(hào)測(cè)試的設(shè)計(jì)思想 基于上述測(cè)頻、測(cè)周原理，

4、我們提出了一種并行、多通道頻率信號(hào)的測(cè)試方法，其設(shè)計(jì)思想為：在時(shí)間T內(nèi)，無(wú)論是測(cè)頻通道，還是測(cè)周通道，均要進(jìn)行一次完整而有效的計(jì)數(shù)，并且將各通道計(jì)數(shù)結(jié)果用中斷的方式快速地取出。其工作波形如圖5所示，為了討論簡(jiǎn)單且不失一般性，圖中只給出了兩路并行輸入的頻率信號(hào)，其中一路被測(cè)信號(hào)fXH的頻率較高，用測(cè)頻法；另一路TXL頻率較低（圖5中TXL為被測(cè)信號(hào)二分頻后的波形，以使其占空比盡量相等），考慮用測(cè)周法。時(shí)間T為每次測(cè)點(diǎn)的間隔，它決定了采樣率，T1為實(shí)際允許計(jì)數(shù)的時(shí)間限，T2為CPU中斷讀取各通道計(jì)數(shù)值及進(jìn)行相關(guān)操作的時(shí)間。因測(cè)頻、測(cè)周的門(mén)控信號(hào)互不相同，為實(shí)現(xiàn)上述設(shè)計(jì)思想，其關(guān)鍵在于各自門(mén)控信號(hào)的

5、設(shè)計(jì)。 相比較而言，測(cè)頻通道門(mén)控信號(hào)的設(shè)計(jì)較簡(jiǎn)單，可直接用時(shí)標(biāo)波形TC來(lái)合成，使其在T1時(shí)間內(nèi)開(kāi)通計(jì)數(shù)，在T2時(shí)間內(nèi)引發(fā)CPU中斷，以讀取所有通道計(jì)數(shù)值，并進(jìn)行相關(guān)操作以準(zhǔn)備下一次計(jì)數(shù)；很顯然，若采樣率一定，即測(cè)點(diǎn)的時(shí)間間隔T一定時(shí)，為了提高測(cè)頻精度，應(yīng)盡量增加T1時(shí)間，減少T2時(shí)間，但T2最小不能小于CPU執(zhí)行中斷程序所需的時(shí)間；因時(shí)標(biāo)波形TC可由標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間脈沖Tclk經(jīng)定時(shí)/計(jì)數(shù)器8254分頻得到，所以T2正好為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間脈沖信號(hào)Tclk的一個(gè)時(shí)鐘周期，故調(diào)整Tclk的頻率，即可改變T2的值。 對(duì)于測(cè)周通道，要在每次間隔時(shí)間T內(nèi)也完成一次采集，必需在時(shí)標(biāo)波形TC的T1時(shí)間內(nèi)，對(duì)測(cè)周通道進(jìn)行一次

6、完整而有效的計(jì)數(shù)，以便在T2時(shí)間內(nèi)，計(jì)算機(jī)能讀取其計(jì)數(shù)值，并為下一時(shí)間T內(nèi)的采集做好準(zhǔn)備。因?yàn)門(mén)XL在T1時(shí)間內(nèi)可能有一個(gè)或多個(gè)完整的Tx（TXL為被測(cè)信號(hào)二分頻后的波形，即Tx實(shí)際為被測(cè)信號(hào)的周期）到來(lái)，且Tx到來(lái)具體個(gè)數(shù)是不可預(yù)知的，所以不能直接用TXL來(lái)合成測(cè)周通道的門(mén)控信號(hào)。為了保證測(cè)周通道計(jì)數(shù)的有效性，其門(mén)控信號(hào)應(yīng)滿足如下條件：即在T1時(shí)間內(nèi)，無(wú)論被測(cè)信號(hào)TXL來(lái)了多少個(gè)Tx（但至少有一個(gè)完整的Tx），應(yīng)僅僅只在一個(gè)完整的Tx時(shí)間內(nèi)進(jìn)行計(jì)數(shù)。四、應(yīng)用舉例 根據(jù)上述思想，并針對(duì)某大型減速器的性能測(cè)試要求，我們?cè)O(shè)計(jì)了一基于ISA總線的八通道、并行頻率信號(hào)采集卡，以組成并行、多通道頻率信號(hào)

7、測(cè)試系統(tǒng)，該測(cè)試系統(tǒng)要求能進(jìn)行過(guò)渡過(guò)程測(cè)試和穩(wěn)態(tài)監(jiān)測(cè)，其測(cè)試精度要求為0.2%。其中采集卡上設(shè)計(jì)有兩路測(cè)頻通道，兩路測(cè)周通道，另有四路同時(shí)測(cè)頻、測(cè)周通道，用以分別測(cè)兩路扭矩、兩路流量及四路轉(zhuǎn)速信號(hào)。經(jīng)綜合考慮，兩路測(cè)周通道時(shí)標(biāo)脈沖TS取為250KHz。四路轉(zhuǎn)速測(cè)周時(shí)的時(shí)標(biāo)脈沖TS取為2.5MKHz。因現(xiàn)場(chǎng)條件惡劣，干擾大，所用傳感器均為頻率輸出型傳感器，其分別為： 1）、測(cè)輸入轉(zhuǎn)速、扭矩選用的是：JN338系列轉(zhuǎn)矩傳感器，它能同時(shí)輸出轉(zhuǎn)速、扭矩信號(hào)，其中轉(zhuǎn)速信號(hào)為50Hz7.2KHz的脈沖方波，扭矩信號(hào)為5KHz15KHz的脈沖方波。 2）、測(cè)流量選用的是：LWGY型渦輪流量傳感器，其輸出信號(hào)

8、頻率為40Hz450Hz。 3）、測(cè)輸出轉(zhuǎn)速選用的是：SZMB型轉(zhuǎn)速傳感器，其輸出信號(hào)頻率為50Hz5KHz。 在進(jìn)行過(guò)渡過(guò)程測(cè)試時(shí)，其采樣率要求每秒8點(diǎn)，即要求采樣間隔T為0.125S，因計(jì)算機(jī)讀取各通道計(jì)數(shù)值及作相關(guān)操作還需一定時(shí)間T2（參考圖二），若分配給T21mS(實(shí)際測(cè)得只需約70S)的時(shí)間，則T1只有0.124S，為此我們可以在保證其測(cè)量精度0.2%的前提下（即計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值N不小于500），得出各通道的測(cè)量范圍：、兩路測(cè)頻信號(hào)（即扭矩）的測(cè)試范圍為：4.033KHz528.6KHz；、兩路測(cè)周信號(hào)（即流量）的測(cè)試范圍為：25Hz500Hz；、四路測(cè)頻、測(cè)周（即轉(zhuǎn)速信號(hào)）的測(cè)試范圍

9、為：39Hz528.6KHz。 對(duì)于穩(wěn)態(tài)測(cè)試而言，要求每5分鐘記錄一次數(shù)據(jù)，為此我們實(shí)際采樣率設(shè)為每4秒測(cè)一點(diǎn)，這樣在5分鐘內(nèi)可采樣75點(diǎn)，然后取其平均值作為一次記錄數(shù)據(jù)。此時(shí)，T為4S，T2仍取1mS，則T1為3.999S，同理可計(jì)算出穩(wěn)態(tài)測(cè)試時(shí)各通道的測(cè)量范圍：、兩路測(cè)頻通道(扭矩)的測(cè)試范圍為：126Hz16.38KHz；、兩路測(cè)周通道（流量）的測(cè)試范圍為：3.9Hz500Hz；、四路測(cè)頻、測(cè)周通道（轉(zhuǎn)速信號(hào)）的測(cè)試范圍為：39Hz16.38KHz。 現(xiàn)在該測(cè)試系統(tǒng)已投入正常運(yùn)行，測(cè)試精度完全達(dá)到了預(yù)期的要求。 五、結(jié)語(yǔ) 本文所介紹的并行、多通道頻率信號(hào)測(cè)試方法，明顯具以下優(yōu)點(diǎn)： 1、不

10、僅能進(jìn)行并行、多通道頻率信號(hào)測(cè)試，且僅只占用一個(gè)系統(tǒng)中斷資源。文獻(xiàn)2為了實(shí)現(xiàn)雙通道的測(cè)試，每通道就占用了一個(gè)中斷，這在通道數(shù)少的情況下是可行的，如果通道數(shù)較多，由于系統(tǒng)可用中斷資源有限，這顯然是行不通的。此外，因本文設(shè)計(jì)的多通道采樣是由硬件電路通過(guò)時(shí)標(biāo)Tc統(tǒng)一來(lái)控制（見(jiàn)圖5）的，在時(shí)間上為等間隔采樣，所以可不用作任何數(shù)學(xué)處理，即可將多通道的測(cè)試數(shù)據(jù)同時(shí)顯示在一個(gè)時(shí)域窗內(nèi)，以便于分析、比較各通之間的相互關(guān)系。 2、測(cè)試范圍顯著增大。雖然變M法3能拓寬測(cè)頻范圍，但其拓寬的僅是高頻端，因它實(shí)質(zhì)上仍只是測(cè)頻法，受測(cè)頻精度所限，故不能從根本上解決測(cè)低頻問(wèn)題，而本文的設(shè)計(jì)思想是對(duì)頻率信號(hào)同時(shí)測(cè)頻、測(cè)周，頻

11、率較高取其測(cè)頻值，頻率低時(shí)取其測(cè)周值，因而只要簡(jiǎn)單增加測(cè)頻、測(cè)周計(jì)數(shù)器長(zhǎng)度，就能向高頻、低頻端拓寬其測(cè)量范圍，所以不僅適合于實(shí)時(shí)大范圍的穩(wěn)態(tài)監(jiān)測(cè)，而且還能廣泛應(yīng)用于頻率變化范圍較大的過(guò)渡過(guò)程測(cè)試。5 1、最靈夢(mèng)想是一個(gè)天真的詞，實(shí)現(xiàn)夢(mèng)想是個(gè)殘酷的詞。21.2.32.3.202110:1910:19:042月-2110:192、只有收獲，才能檢驗(yàn)耕耘的好處；只有貢獻(xiàn)，方可衡量人生的價(jià)值。二二一二二一年二月三日2021年2月3日星期三3、不要放棄，你要配的上自己的野心，也不要辜負(fù)了所受的苦難。10:192.3.202110:192.3.202110:1910:19:042.3.202110:192

12、.3.20214、找一個(gè)理由，否認(rèn)憂傷，笑容就會(huì)燦爛到無(wú)所不在。2.3.20212.3.202110:1910:1910:19:0410:19:045、成功與不成功之間有時(shí)距離很短只要后者再向前幾步。二月 21星期三, 二月 3, 20212/3/20216、只要努力抬起你的雙腳，勝利將屬于你。10時(shí)19分10時(shí)19分3-2月-212.3.20217、青春如此華美，卻在煙火在散場(chǎng)。21.2.321.2.321.2.3。2021年2月3日星期三二二一二二一年二月三日8、真正沒(méi)有資格談明天的人，是那個(gè)不懂得珍惜今日的人。10:1910:19:042.3.2021星期三, 二月 3, 20211、你

13、始終不屬于我，屬于我的只是我自己。21.2.32.3.202110:1910:19:042月-2110:192、一份信心，一份努力，一份成功；十分信心，十分努力，十分成功。二二一二二一年二月三日2021年2月3日星期三3、你是唯一的，你是十分獨(dú)特的，你就是你生命中的第一名。10:192.3.202110:192.3.202110:1910:19:042.3.202110:192.3.20214、要跟成功者有同樣的結(jié)果，就必須采取同樣的行動(dòng)。2.3.20212.3.202110:1910:1910:19:0410:19:045、我們的生命，就是以不斷出發(fā)的姿勢(shì)得到重生。二月 21星期三, 二月

14、3, 20212/3/20216、只要站起來(lái)的次數(shù)比倒下去的次數(shù)多，那就是成功。10時(shí)19分10時(shí)19分3-2月-212.3.20217、自知之明是最難得的知識(shí)。21.2.321.2.321.2.3。2021年2月3日星期三二二一二二一年二月三日8、勇氣通往天堂，怯懦通往地獄。10:1910:19:042.3.2021星期三, 二月 3, 20211、最靈繁的人也看不見(jiàn)自己的背脊。21.2.32.3.202110:1910:19:042月-2110:192、最困難的事情就是認(rèn)識(shí)自己。二二一二二一年二月三日2021年2月3日星期三3、有勇氣承擔(dān)命運(yùn)這才是英雄好漢。10:192.3.202110:192.3.202110:1910:19:042.3.202110:192.3.20214、與肝膽人共事，無(wú)字句處讀書(shū)。2.3.20212.3.202110:1910:1910