滾動(dòng)軸承強化壽命試驗的數據采集系統設計

摘要：介紹了滾動(dòng)軸承加速度強化壽命試驗數據采集系統的硬件和軟件結構，分析了VC++程序設計中的關(guān)鍵問(wèn)題，并給出了軟件設計中定時(shí)數據采集的步驟。數據采集系統通過(guò)查詢(xún)采集卡內部緩存的數據長(cháng)度，在硬件沒(méi)有提供可供用戶(hù)使用的中斷源情況下，通過(guò)控制用戶(hù)緩存中的數據長(cháng)度，實(shí)現了定時(shí)自動(dòng)數據存儲功能。
關(guān)鍵詞：軸承故障診斷；數據采集；AC6622；定時(shí)功能

滾動(dòng)軸承是旋轉機械的重要零部件之一，其工作狀態(tài)直接決定機械系統的性能及運行情況。在工程實(shí)踐中，滾動(dòng)軸承的一個(gè)微小故障都可能導致生產(chǎn)線(xiàn)的停機或損壞設備，造成嚴重的經(jīng)濟損失。因而對滾動(dòng)軸承工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，及時(shí)發(fā)現故障并制定可靠的維修策略具有重要意義。
為獲得不同故障程度的數據，通常先用電火花加工不同直徑的點(diǎn)蝕故障，再測量缺陷軸承的振動(dòng)加速度數據。而滾動(dòng)軸承的疲勞失效是長(cháng)期漸變過(guò)程，點(diǎn)蝕故障與軸承疲勞剝落的機理不同，也難以模擬性能失效的緩慢變化過(guò)程。因傳統滾動(dòng)軸承壽命試驗方法具有周期長(cháng)、費用高且試驗結果可靠性差等缺陷。文中采用能在保持疲勞失效機理一致的前提下，大大縮短試驗時(shí)間、降低試驗成本的滾動(dòng)軸承強化壽命試驗方法。國內滾動(dòng)軸承數據采集系統多數是芯片級的連續實(shí)時(shí)采集和保存的數據采集系統。這類(lèi)采集系統的穩定性需要反復測試、存儲數據量大。而軸承強化壽命試驗也是耗時(shí)長(cháng)、數據采集量大。為了準確可靠檢測疲勞失效，要求數據采集系統實(shí)時(shí)多點(diǎn)檢測，在連續采集數據的同時(shí)還能以固定時(shí)間間隔存儲固定時(shí)間長(cháng)度的數據。試驗采集系統應節約存儲空間，并能有效提取滾動(dòng)軸承疲勞失效漸變過(guò)程數據。這樣就提出了比一般數據采集系統更高的要求。文中設計的采集系統為板卡級，具有抗干擾力強、性能穩定的優(yōu)點(diǎn)。在滿(mǎn)足系統設計要求的前提下，采用國產(chǎn)采集卡和傳感器，縮減了采集系統的成本，較之同類(lèi)數據采集系統有著(zhù)較大的價(jià)格優(yōu)勢。并在精確定時(shí)定量保存數據方面作了改進(jìn)，彌補了一般軸承故障診斷采集系統不具備在連續采集的同時(shí)進(jìn)行精確定時(shí)定量的數據保存工作，因而大大節省了存儲空間，并能有效提取有用信息。文中設計的采集系統在軸承強化壽命試驗中成功采集到了有效振動(dòng)數據。

1 系統硬件設計
根據上述要求文中設計的采集系統總體框架如圖1所示。

滾動(dòng)軸承強化壽命試驗是在杭州軸承測試中心ABLT-1型試驗機上進(jìn)行的，如圖2所示。

1．1 加速度傳感器
滾動(dòng)軸承的振動(dòng)信號屬于高頻信號，因此采用加速度傳感器進(jìn)行信號的拾取。壓電加速度傳感器是利用壓電效應原理，將作用于其上的加速度轉換為與之成正比的電荷量，再經(jīng)過(guò)電荷放大、變換成輸出電壓信號?？紤]到本系統的頻率在4kHz以下，軸承載荷負載的加速度不會(huì )超過(guò)10g，采集工作現場(chǎng)環(huán)境溫度高、試驗環(huán)境惡劣、要求精度高等因素，所以本系統選用上海北智公司100系列15117型壓電式加速度傳感器。該型號傳感器具有測量信號質(zhì)量好、噪聲小、抗外界干擾能力強、輸出電壓范圍為±5V等優(yōu)點(diǎn)。其主要性能參數如表1所示。