機械故障診斷實驗報告

-z.課程名稱：機械故障診斷技術(shù)院系：機械工程系學(xué)號：姓名：指導(dǎo)教師：**********校區(qū)********校區(qū)實驗報告課程名稱：機械故障檢測技術(shù)實驗實驗名稱：轉(zhuǎn)子實驗臺綜合實驗指導(dǎo)教師：***學(xué)號：*******班級：****班**：***實驗日期：20**年**月**日成績：實驗報告要求：簡述上述每個實驗?zāi)康暮驮?。答、?〕轉(zhuǎn)子實驗臺底座振動測量目的和原理對于多功能轉(zhuǎn)子實驗臺底座的振動，可采用加速度傳感器和速度傳感器兩種方式進展測量。將帶有磁座的加速度和速度傳感器放置在試驗臺的底座上，將傳感器的輸出接到變送器相應(yīng)的端口，再將變送器輸出的信號接到采集儀的相應(yīng)通道，輸入到計算機中。啟動轉(zhuǎn)子試驗臺，調(diào)整轉(zhuǎn)速。觀察并記錄得到的振動信號波形和頻譜，觀察改變轉(zhuǎn)子試驗臺轉(zhuǎn)速后，振動信號、頻譜的變化規(guī)律。〔2〕實驗臺轉(zhuǎn)速測量目的和實驗對于多功能轉(zhuǎn)子實驗臺轉(zhuǎn)速，可以分別采用光電轉(zhuǎn)速傳感器和磁電轉(zhuǎn)速傳感器進展測量。1〕采用光電傳感器測量：將反光紙貼在圓盤的側(cè)面，調(diào)整光電傳感器的位置，一般推薦把傳感器探頭放置在被測物體前2～3cm，并使其前面的紅外光源對準反光紙，使在反光紙經(jīng)過時傳感器的探測指示燈亮，反光紙轉(zhuǎn)過后探測指示燈不亮〔必要時可調(diào)節(jié)傳感器后部的敏感度電位器〕。當(dāng)旋轉(zhuǎn)部件上的反光貼紙通過光電傳感器前時，光電傳感器的輸出就會跳變一次。通過測出這個跳變頻率f，就可知道轉(zhuǎn)速n。編寫轉(zhuǎn)速測量腳本，將傳感器的信號將通過采集儀輸入到計算機中。啟動轉(zhuǎn)子試驗臺，調(diào)節(jié)到一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，點擊實驗平臺面板中的“開場〞按鈕進展測量，觀察并記錄得到的波形和轉(zhuǎn)速值，改變電機轉(zhuǎn)速，進展屢次測量。2〕采用磁電傳感器測量：將磁電傳感器安裝在轉(zhuǎn)子試驗臺上專用的傳感器架上，使其探頭對準測速用15齒齒輪的中部，調(diào)節(jié)探頭與齒頂?shù)木嚯x，使測試距離為1mm。在發(fā)訊齒輪齒數(shù)的情況下，測得的傳感器輸出信號脈沖的頻率就可以計算出測速齒輪的轉(zhuǎn)速。如設(shè)齒輪齒數(shù)為N，轉(zhuǎn)速為n，脈沖頻率為f，則有：n=f/N。通常，轉(zhuǎn)速的單位是轉(zhuǎn)/分鐘，所以要在上述公式的得數(shù)再乘以60，才能轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)，即n=60×f/N。在使用60齒的發(fā)訊齒輪時，就可以得到一個簡單的轉(zhuǎn)速公式n=f。所以，就可以使用頻率計測量轉(zhuǎn)速。這就是在工業(yè)中轉(zhuǎn)速測量中發(fā)訊齒輪多為60齒的原因。編寫轉(zhuǎn)速測量腳本，將傳感器的信號將通過采集儀輸入到計算機中。啟動轉(zhuǎn)子試驗臺，調(diào)節(jié)到一穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，點擊實驗平臺面板中的“開場〞按鈕進展測量，觀察并記錄得到的波形和轉(zhuǎn)速值，改變電機轉(zhuǎn)速，進展屢次測量。〔3〕軸心軌跡測量目的和原理。軸心軌跡是轉(zhuǎn)子運行時軸心的位置，在忽略軸的圓度誤差的情況下，可以將兩個電渦流位移傳感器探頭安裝到實驗臺中部的傳感器支架上，相互成90度，并調(diào)好兩個探頭到主軸的距離〔約1.6mm〕，標準是使從前置器輸出的信號剛好為0〔mV〕。這時，轉(zhuǎn)子實驗臺啟動后兩個傳感器測量的就是它在兩個垂直方向(*,Y)上的瞬時位移，合成為李沙育圖就是轉(zhuǎn)子的軸心拷貝上述每個實驗系統(tǒng)運行界面，插入到Word格式的實驗報告中。圖1轉(zhuǎn)速測量波形圖圖2振動測量波形圖圖3軸心軌跡測量波形圖2.在MATLAB中編程計算速度測量結(jié)果之均方植、有效植、裕度指標、歪度指標、峭度指標有關(guān)特征參數(shù)，并繪制其副頻譜圖。(1)MATLAB程序*=[];%導(dǎo)入信號數(shù)組fs=1024;%采樣頻率N=length(*);n=0:N-1;*rms2=mean(sum(*.^2))%均方值*rms=sqrt(*rms2)%有效值Ce=*rms/mean(*)%裕度Cw=skewness(*)%歪度Cq=skewness(*)%峭度y=fft(*,N);%進展fft變換m=abs(y(1:N/2))*2/N;%求信號的真實幅值f=n*fs/N;%進展對應(yīng)的頻率轉(zhuǎn)換stem(f(1:N/2),m(1:N/2));%繪出頻譜圖*label('頻率/Hz');ylabel('幅值');title('信號頻譜圖');gridon;運行結(jié)果*rms2=22084968，*rms=4.6995e+003，Ce=382.0460，Cw=-0.1044，Cq=-0.1044圖3信號頻譜圖即均方植22084968、有效植4699.5、裕度指標382.0460、歪度指標-0.1044、峭度指標-0.1044。利用磁電速度測量記錄數(shù)據(jù)，繪制其時域波形圖，并計算其頻率及轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速MATLAB程序：*=[];%信號數(shù)組subplot(2,1,1);plot(*);%時域波形*label('時間序列');ylabel('幅值');title('信號時域圖');fs=12000;%采樣頻率N=length(*);n=0:N-1;y=fft(*,N);%進展fft變換m=abs(y(1:N))*2/N;%求信號的真實幅值f=n*fs/N;%進展對應(yīng)的頻率轉(zhuǎn)換subplot(2,1,2)stem(f(1:N),m(1:N));%繪出頻譜圖*label('頻率/Hz');ylabel('幅值');title('信號頻譜圖');gridon;根據(jù)信號頻域圖可知，頻率為147HZ，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為n=60×f/N=60×147/16=551.25r/min。***********校區(qū)實驗報告課程名稱：機械故障檢測技術(shù)實驗實驗名稱：超聲波測距實驗指導(dǎo)教師：****學(xué)號：*****班級：*****班**：***實驗日期：20**年**月**日成績：實驗報告要求：簡述實驗?zāi)康暮驮恚捍穑?.實驗?zāi)康模和ㄟ^本實驗了解和掌握超聲波傳感器測量的原理和方法。2.實驗原理：聲波是一種能在氣體、液體和固體中傳播的機械波。根據(jù)振動頻率的不同，可分為次聲波、聲波、超聲波和微波等。1)次聲波：振動頻率低于l6Hz的機械波。2)聲波：振動頻率在16—20KHz之間的機械波，能為人耳所聞。3)超聲波：高于20KHz的機械波。超聲波與一般聲波比擬，振動頻率高，波長短，因而具有束射特性，方向性強，可以定向傳播，其能量遠遠大于振幅一樣的一般聲波，并且具有很高的穿透能力。超聲波在反射、折射過程中，其能量及波型都將發(fā)生變化。超聲波在界面上的反射能量與透射能量的變化，取決于兩種介質(zhì)聲阻抗特性。超聲波在介質(zhì)中傳播時，隨著傳播距離的增加，能量逐漸衰減，能量的衰減決定于波的擴散、散射(或漫射)及吸收。擴散衰減，是超聲波隨著傳播距離的增加，在單位面積內(nèi)聲能的減弱；散射衰減，是由于介質(zhì)不均勻性產(chǎn)生的能量損失；超聲波被介質(zhì)吸收后，將聲能直接轉(zhuǎn)換為熱能，這是由于介質(zhì)的導(dǎo)熱性、粘滯性及彈性造成的。超聲波傳感器測量物體距離原理示意圖超聲波傳感器的測距原理：超聲波發(fā)射器向*一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時刻的同時開場計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停頓計時。設(shè)超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，根據(jù)計時器記錄的時間t，就可以計算出發(fā)射點距障礙物的距離S，即：S=340t/2。需要說明的是，超聲波傳感器發(fā)射的波束比擬窄〔<10°〕，反射后仍然很窄，如果被測物體被旋轉(zhuǎn)一定角度放置，其外表與省束不再垂直，有可能反射波束會偏離出接收探頭的位置，導(dǎo)致探頭接收不到反射波信號，測距將失敗。超聲波測距傳感器包括有發(fā)射超聲波和接收超聲波的兩局部裝置，習(xí)慣上稱為超聲波換能器或超聲波探頭。常用的超聲波傳感器有兩種，即壓電式超聲波傳感器和磁致式超聲波傳感器。本實驗采用的是壓電式超聲波傳感器,主要由超聲波發(fā)射器(或稱發(fā)射探頭)和超聲波接收器(或稱接收探頭)兩局部組成，它們都是利用壓電材料(如石英、壓電陶瓷等)的壓電效應(yīng)進展工作的。利用逆壓電效應(yīng)將高頻電振動轉(zhuǎn)換成高頻機械振動，產(chǎn)生超聲波，以此作為超聲波的發(fā)射器。而利用正壓電效應(yīng)將接收的超聲振動波轉(zhuǎn)換成電信號，以此作為超聲波的接收器。本實驗所用的DRUL-12-A型超聲波傳感器的發(fā)射波頻率是40KHz，它由單片機控制發(fā)射探頭發(fā)射一組5個超聲波脈沖后，輸出電平由高電平轉(zhuǎn)為低電平；等到接收探頭接收到足夠強度的反射超聲波信號時，輸出信號由低電平轉(zhuǎn)為高電平。所以在實驗的過程中，可以觀察到隨著反射板到探頭的距離變化，傳感器輸出波形的“脈沖〞寬度也會對應(yīng)的發(fā)生變化，測試距離越遠，脈沖的寬度越寬。因此，計算出脈沖的寬度就可以計算出反射板到探頭的距離。發(fā)射的兩組脈沖間隔的最大時間約為18ms，對應(yīng)的測試距離為3.069m。所以，該型號的超聲波傳感器的最遠測試距離是3米。為了消除發(fā)射電路強電磁脈沖對接收電路的影響，在發(fā)射電路發(fā)射脈沖后，接收電路需延時大約1ms，才能正常接收信號。在設(shè)計中這個時間被設(shè)計成1.6ms，對應(yīng)的最短測試距離約為0.28m，所以DRUL-12-A型超聲波傳感器的測試范圍在0.3～2.5米。對于DRUL-12-B型超聲波傳感器，參數(shù)稍有改變，測試的范圍是0.2～2米。另外，空氣中的聲音傳播速度不是一個固定的值，在不同的溫度下這個數(shù)據(jù)會有一些變化。通常我們說的340m/s是一個近似數(shù)據(jù)，傳播速度的修正公式為