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139-6923-6095主軸是機(jī)床的要害零部件，而主軸軸承則是主軸正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要部件，當(dāng)機(jī)床長(zhǎng)時(shí)刻處于工作狀況時(shí)，很簡(jiǎn)單造成軸承的損壞乃至燒瓦、停機(jī)的惡性事故.軸承的使用壽命遵循典型的浴盆曲線規(guī)則，實(shí)習(xí)工作中，常選用人工守時(shí)巡檢和守時(shí)維修的辦法來(lái)確保運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性，對(duì)于一些直接影響到機(jī)床安全運(yùn)轉(zhuǎn)的重要軸承，通常報(bào)價(jià)很高，選用傳統(tǒng)的人工巡檢無(wú)法滿意機(jī)床長(zhǎng)時(shí)刻安全運(yùn)轉(zhuǎn)的需求，因而只有對(duì)主軸軸承溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)才干確保主軸的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，然后可進(jìn)一步進(jìn)步機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性，機(jī)床主軸軸承溫度的在線監(jiān)測(cè)體系就是通過(guò)在線收集軸承運(yùn)轉(zhuǎn)的溫度數(shù)據(jù)，通過(guò)處理器進(jìn)行對(duì)比和剖析，及時(shí)把握軸承運(yùn)轉(zhuǎn)工況。
2.機(jī)床主軸軸承溫度升高緣由及約束
機(jī)床主軸在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，因?yàn)橹鬏S轉(zhuǎn)速較高、主軸潤(rùn)滑缺乏、潤(rùn)滑油太粘稠、以及主軸加工、裝置如主軸曲折或裝置與尾架不同心等要素，都會(huì)致使主軸軸承溫度升高，致使機(jī)械空隙變小而呈現(xiàn)噪音和機(jī)械損害，軸承溫度通常約束在溫度升高不超越45℃，監(jiān)測(cè)中若發(fā)現(xiàn)軸承的溫度超越70-80℃，應(yīng)立即停機(jī)查看。
3.總體規(guī)劃思路
該體系規(guī)劃首要是由MCS-51單片機(jī)構(gòu)成的機(jī)床主軸溫度丈量體系。其選用的核心技術(shù)是使用V/F變換收集溫度信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)床主軸溫度丈量精度操控，并使用相對(duì)差值核算技術(shù)，通過(guò)軟件調(diào)整守時(shí)計(jì)數(shù)時(shí)刻來(lái)準(zhǔn)確操控丈量精度，然后使得體系測(cè)溫精度與電路元件參數(shù)無(wú)關(guān)。
測(cè)溫體系首要由溫度變送器、測(cè)溫電路和軟件3有些構(gòu)成。其間測(cè)溫電路首要由MCS-51系列中80C51單片機(jī)電路和LM331V/F變換電路構(gòu)成。測(cè)溫體系原理框圖如圖1所示，溫度變送器輸出的0～5V電壓信號(hào)對(duì)應(yīng)于0～+100℃的機(jī)床主軸實(shí)習(xí)溫度。這個(gè)信號(hào)經(jīng)具有屏蔽辦法的傳輸線送至測(cè)溫電路，通過(guò)低通濾波器濾除高頻攪擾。而后經(jīng)LM331V/F變換電路變換為頻率信號(hào)輸入至80C51單片機(jī)。體系對(duì)頻率脈沖進(jìn)行守時(shí)計(jì)數(shù)，再依據(jù)0℃時(shí)對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)數(shù)進(jìn)行相對(duì)差值核算，得到0～10000的相對(duì)數(shù)，這個(gè)相對(duì)數(shù)即代表0～+100℃的機(jī)床主軸溫度信號(hào)，由此核算出溫度值。一起還要進(jìn)行溫度批改，批改值是在測(cè)溫標(biāo)守時(shí)由用戶輸入的。丈量值存于80C51RAM中，可供溫度計(jì)量核算調(diào)用，一起經(jīng)MC14489驅(qū)動(dòng)顯現(xiàn)電路送至LED顯現(xiàn)其時(shí)的機(jī)床主軸溫度。
4.硬件規(guī)劃
本規(guī)劃的硬件有些首要包括六大有些，它們是溫度收集電路、低通濾波電路、V/F變換電路、單片機(jī)接口電路、晶體管顯現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電路、溫度顯現(xiàn)電路。
限于篇幅詳細(xì)各有些電路在此不進(jìn)行臚陳。
5.軟件規(guī)劃
本規(guī)劃項(xiàng)意圖硬件思路是通過(guò)溫度傳感器來(lái)丈量機(jī)床主軸溫度，由溫度變送器輸出電壓信號(hào)，將電壓信號(hào)送人測(cè)溫電路的取樣有些，將電壓信號(hào)經(jīng)低通濾波電路濾除高頻攪擾。再經(jīng)V/F變換電路將其變換為頻率信號(hào)送入80C51單片機(jī)接口。經(jīng)單片機(jī)核算處理后輸出的數(shù)值存儲(chǔ)在單片機(jī)的RAM中供溫度計(jì)量核算調(diào)用，一起輸出信號(hào)再經(jīng)MC14489驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯現(xiàn)。
軟件思路是使用模塊規(guī)劃辦法，選用C語(yǔ)言編程。全部軟件有些需求完結(jié)三大塊的規(guī)劃，它們是：溫度核算模塊，精度操控模塊和數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)模塊。
本次規(guī)劃的難點(diǎn)是被測(cè)溫度的精度操控，通常的測(cè)溫體系中是將V/F變換電路輸出的頻率脈沖數(shù)規(guī)模對(duì)應(yīng)于被測(cè)溫度規(guī)模，但在溫度丈量中要進(jìn)步丈量體系的最低分辨率就必須增大頻率脈沖規(guī)模。國(guó)內(nèi)大有些此類體系是通過(guò)元件的選取和硬件的合理來(lái)增大頻率脈沖的規(guī)模，此辦法雜亂且作用不是很好。本規(guī)劃采納的辦法使用軟件辦法來(lái)增大頻率脈沖規(guī)模。通過(guò)體系對(duì)頻率脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，再依據(jù)給定的基準(zhǔn)數(shù)進(jìn)行相對(duì)差核算，得到丈量溫度。
6.精度操控
在本方案中用于進(jìn)步溫度丈量精度的首要辦法是通過(guò)對(duì)溫度傳感器收集的模仿信號(hào)進(jìn)行了V/F變換，然后用單片機(jī)對(duì)變換后的頻率計(jì)數(shù).以此來(lái)到達(dá)進(jìn)步丈量精度。
本規(guī)劃中選用由美國(guó)NS公司生產(chǎn)的LM331性價(jià)對(duì)比高的集成芯片，可用作精細(xì)頻率電壓變換器、A/D變換器、線性頻率調(diào)制解調(diào)器，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。
f0=（Vi×RS）/（2.09×Rt×RL×Ct）
（1-1）
如以頻率信號(hào)直接核算溫度值，且確保測(cè)溫的最小分辨率為0.02℃，由式（1-1）可知，當(dāng)V在0～5V之間改變時(shí)，需求F的改變量為5000Hz，即在0～+100℃間相差5000個(gè)頻率脈沖，每個(gè)頻率脈沖對(duì)應(yīng)0.02℃。實(shí)現(xiàn)這一方針是適當(dāng)艱難的，需求準(zhǔn)確調(diào)整、調(diào)配各電路元件的參數(shù)值，也就是說(shuō)測(cè)溫精度及分辨率將徹底依賴于電路元件參數(shù)絕對(duì)值的準(zhǔn)確度，采納守時(shí)計(jì)數(shù)的辦法能夠處理這個(gè)疑問(wèn)。在守時(shí)時(shí)刻τ內(nèi)對(duì)頻率脈沖計(jì)數(shù)，得到數(shù)字信號(hào)N，以N值作為最終的溫度信號(hào)，也能夠說(shuō)對(duì)溫度信號(hào)又進(jìn)行了一次F/N變換，N與F之間的聯(lián)系由下式核算：
N=2πf（1-2）
式中，乘2的緣由是1個(gè)頻率脈沖計(jì)2個(gè)數(shù)，要確保0.02℃的分辨率，則應(yīng)滿意下式：
N100-N0=10000（1-3）
式中，N100對(duì)應(yīng)軸溫在+100℃時(shí)的計(jì)數(shù)值，N0對(duì)應(yīng)軸溫在0℃時(shí)的計(jì)數(shù)值.依據(jù)式（1-2）的聯(lián)系將（1-3）式變換為：2πF100-2πF0=10000
π（F100-F0）=5000（1-4）
式中，F(xiàn)100對(duì)應(yīng)軸溫在+100℃時(shí)的頻率數(shù)，F(xiàn)0對(duì)應(yīng)軸溫在0℃時(shí)的頻率數(shù)。在電路元件參數(shù)值斷定之后，F(xiàn)100及F0即為斷定值，兩者的頻率差值也為斷定數(shù)，此刻不用嚴(yán)格需求電路元件參數(shù)的準(zhǔn)確值，即不用嚴(yán)格需求頻率信號(hào)差值為5000Hz，只要在某一合適的規(guī)模即可。通過(guò)軟件調(diào)整計(jì)數(shù)守時(shí)時(shí)刻τ，就能滿意式（1-3）的條件，確保在0～+100℃的溫度改變規(guī)模內(nèi)，信號(hào)相差5000個(gè)頻率脈沖，則最小測(cè)溫分辨率為0.02℃，足以滿意測(cè)溫精度的需求。選用此辦法將調(diào)整電路元件參數(shù)（即振蕩電路中電阻、電容）的準(zhǔn)確值來(lái)確保頻率差值轉(zhuǎn)變?yōu)檐浖{(diào)整計(jì)數(shù)守時(shí)時(shí)刻τ，調(diào)整電路元件參數(shù)的準(zhǔn)確值是適當(dāng)艱難的，而由軟件調(diào)整計(jì)數(shù)守時(shí)時(shí)刻τ是對(duì)比簡(jiǎn)單的。由此可知，振蕩電路中電阻、電容斷定后，頻率差的準(zhǔn)確度與電阻、電容的準(zhǔn)確值無(wú)關(guān)。
7.傳感器的選型、裝置
因?yàn)楸疽?guī)劃不只要進(jìn)行軸承溫度丈量還要實(shí)現(xiàn)精度操控。精度操控的辦法是首要對(duì)傳感器輸出的電壓信號(hào)實(shí)施V/F變換，然后用單片機(jī)對(duì)頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)以此來(lái)到達(dá)必定的丈量精度。所以模仿溫度傳感器是首選溫度傳感器，其次溫度傳感器所處的環(huán)境具有強(qiáng)電磁攪擾的特色。歸納思考本規(guī)劃選用PT100鉑熱電阻溫度傳感器，導(dǎo)電導(dǎo)熱性好，靈敏度高，延展性強(qiáng)；耐熔、耐沖突、耐腐蝕。
熱電阻是使用物質(zhì)在溫度改變時(shí)自身電阻也隨著發(fā)生改變的特性來(lái)丈量溫度的。熱電阻的受熱有些是用細(xì)金屬絲均勻地雙繞在絕緣材料制成的骨架上，當(dāng)被測(cè)介質(zhì)中有溫度梯度存在時(shí)，所測(cè)得的溫度是感溫元件地點(diǎn)規(guī)模內(nèi)介質(zhì)層中的平均溫度。PT100鉑熱電阻溫度傳感器是熱電阻溫度傳感器的一種，適用于測(cè)-200～+650℃之間的溫度。鉑的物理和化學(xué)功能十分穩(wěn)定，具有高的熔化溫度和電阻率，溫度規(guī)模寬。傳感器的精度和穩(wěn)定性依賴于感溫元件的特性及精度等級(jí)。傳感器配有5m，10m的屏蔽電纜，廣泛使用于氣候，勘探，農(nóng)業(yè)，制造業(yè)等范疇。
選用WZP-P系列貼片式Pt100溫度傳感器，丈量規(guī)模為-50～200℃，在主軸前、中、后軸承處，通過(guò)螺栓或其它固定方法將3個(gè)溫度傳感器裝置在軸承或軸承座表面上，留意裝置時(shí)螺栓緊固程度不宜太大，防止溫度傳感器受力太大致使損壞。
8.軸承溫度的檢查與維護(hù)的實(shí)習(xí)使用
8.1使用規(guī)模
機(jī)床主軸軸承溫度的檢查與維護(hù)電路首要改造了10臺(tái)車(chē)床、5臺(tái)刨床，使用作用較好，但因?yàn)楣疽荒甓嗪髾C(jī)構(gòu)改革、調(diào)整，取消了機(jī)械加工工段，因而未能得以更大規(guī)模的使用。
8.2使用作用
通過(guò)一年多的使用實(shí)習(xí)的證實(shí)，機(jī)床主軸軸承溫度的檢查與維護(hù)電路在各式機(jī)床上的使用十分成功，據(jù)這一年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯現(xiàn)每年每臺(tái)機(jī)床為公司節(jié)省電機(jī)修理費(fèi)1.6萬(wàn)元擺布，每臺(tái)機(jī)床節(jié)省替換主軸軸承等直接費(fèi)用1.2元以上。
9.定論
基于本規(guī)劃的機(jī)床主軸軸承溫度丈量的精度能夠操控在0.01度，這樣就有效地進(jìn)步了機(jī)床主軸軸承溫度的準(zhǔn)確核算，然后及時(shí)把握軸承運(yùn)轉(zhuǎn)工況，能夠在軸承沒(méi)有損壞之前宣布溫度超限報(bào)警及跳車(chē)信號(hào)，然后防止發(fā)生設(shè)備事故，到達(dá)大大下降值班人員的巡檢強(qiáng)度，進(jìn)步了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性的意圖。
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