随着大型转盘轴承市场竞争的加剧, 对产品性能可靠性要求愈加严格。如何检测轴承运转过程中的各种性能, 得到相关试验数据, 从而在设计、制造、加工中加以改进, 达到提高大型转盘轴承的质量、改善性能、提高产品竞争力的最终目的, 笔者所在单位研制的大型转盘轴承试验机就应运而生。本试验机可测试大型转盘轴承的摩擦力矩, 也可在轴承安装钢球或轴承跑合时使用。
1 试验机的硬件构成
数据采集卡: A- 823PGL, 125KS /s, 16 通道 12 位模拟输入 2 通道 12 位模拟输出, 外带 16 个数字输入 /输出;信号汇接板: DN- 47, 带 DIN 安装导轨的 I/O 接线板, 2 个37 针 D 型插头;工控机: 主板 1713, CPU2.4G, 硬盘 80G, 内存 256M;扭矩传感器: CYB803S, 量程 200NM, 精度 0.25%FS;伺服电机: EMS 50AM- F32, 5KW;伺服驱动器: EDB 50S- F32
2 试验机的测试原理
本试验机的测控系统以研祥 IPC- 810 工控机为主控单元,由传感器单元、信号前置处理单元、数据采集单元、伺服控制单元、应用软件组成。测试结构图如图 1 所示。
(1) 研祥 IPC- 810 工控机测控系统
作为系统核心, 实施整个测控系统的监测、控制、处理、管理分析等功能, 是现场数据采集、处理及控制的主要部分。整个系统以研祥 IPC- 810 工控机为硬件, 满足了工业现场苛刻的作业环境, 以 VB6.0 为软件开发平台, 完成整个系统的软件开发。
(2) 传感器单元
选用的扭矩传感器 CYB- 803S 是专门用于测量扭矩参数的传感器。它采用了应变桥电测技术, 输出为方波频率信号或4～20mA 电流信号, 抗干扰能力强、稳定性好、检测精度高, 不需反复调零即可连续测量正反转扭矩。扭矩传感器固定在伺服电机输出轴上。
(3) 数据采集和信号调理单元
选用凌华 A- 823PG 数据采集卡, 对传感器的输出信号进行隔离、滤波、变换放大、驱动的处理, 输出可供直接进行 A/D采集的模拟信号, 然后对所采集的模拟量信号进行数字化处理,将数字化信号转化为可分析处理、记录储存的数据信息。
(4) 伺服控制单元
工控机通过与伺服驱动器通讯, 对伺服电机的转速进行监控, 将轴承的实时转速反馈回工控机。在伺服驱动器的控制模式中, 我们选择带零钳位的速度控制模式, 伺服驱动器外接电位器( 输入电压为±5V) 。所以在操作面板上, 我们既可控制伺服电机的起、停, 又可调整伺服电机的转速, 也可调节伺服电机转向。
(5) 系统支持平台
系统支持平台采用的是可靠性高、安全性强、通用性好的WinXP 操作系统, 整个软件采用基于 VB6.0 的编程语言, 特别适用于测控系统的开发, 结合相应的硬件功能模块, 实时采集和分析相关测试数据, 并能实时显示、记录、回放、打印最终的测试结果。系统分为参数设置、数据采集、数据分析与综合、数据显示、数据存盘及报告生成等。
3 软件设计
本试验机测试软件遵循简明化、智能化、可视化、人机界面友好的原则, 采用了 Visual Basic6.0 进行开发。主要包括通讯、数据采集、数据处理部分。具体由测试控制、数据采集、数据分析、数据记录、查看记录文件、文件打印组成。测试系统的软件流程框图如图 2 所示。由于采用了 VB6.0 编程, 使数据传输和处理周期大大缩短, 采样一组数据约需 100ms, 而用组态软件却需大约 1s, 速度提高约 10 倍。
本测试系统在主界面显示所有测试内容, 简单直观。系统主画面如图 3 所示。在程序设计中, 通过工控机与伺服驱动器之间的 RS- 232 串行通讯, 遵循通讯双方的通讯协议, 通讯协议是指通信双方的一种约定。约定包括对数据格式、同步方式、传送速度、传送步骤、检纠错方式以及控制字符定义等问题做出统一规定。我们利用 VB6.0 的 MSComm 控件实现工控机与伺服驱动器的串行通讯功能, 在通信过程中, 需要设置恰当硬件设备启动的延时时间和从缓冲区里接受数据时的接收延时时间。在数据传输过程中, 可能受到干扰而使原来的数据信号发生扭曲, 为了侦侧数据在传输过程中发生的错误, 传送和接受的双方必须对数据需要用校验码作进一步的确认。通过通讯, 读出伺服电机的实时转速, 再换算成轴承的实时转速, 显示在测试系统的主界面上。
4 结束语
我们所研制的大型转盘轴承试验机能成功的对轴承的摩擦力矩进行测量。测试结果表明: 该测试系统运行可靠、操作简单,可以满足大型转盘轴承摩擦力矩的测试要求。该试验机的研制成功, 为我们提高产品的可靠性、完善产品设计、改进加工工艺提供实验数据。
参考文献
[1] 刘圣才.Visual Basic6 程序设计导学[M].北京: 清华大学出版社,2002
