一种减速器振动监测系统设计方案
一种新型矿用减速器试验台测控系统设计
试验 台 ，主要 进行 了数据采集系统和驱动 电机变频调速 系统 的设计 。该实验 台控 制精度高 、性 能稳定 、安全可靠 、操作方 便 ，在矿 山机械 、煤矿机械 、水泥机械等相关行业 中有重要 的使用价值 。
关键 词 ：矿用减 速器 ；变频 调速 ；试 验台 ；性能测试 中图分类号 ：Ｔ ２ ６ Ｐ０ 文献标识码 ：Ｂ 文章编 号 ：１０ — ８ １ （０ １ ２— ９ ３ ０ １ ３ ８ ２ １ ）２ ０ ３—
和输 出，可 满 足 系 统 使 用 要 求 ；选 用 研 华 的 ＩＣ Ｐ一
动调节 ，为了方便观察 电机转速 ，用智能转速表来显
示与编码器相连的主轴转速。
（ ）减速器转矩 、转速测 量 １
收 稿 日期 ：２ １ ０ ０—１ ０—１ ８ 作者简介 ：刘 守法 （９ ０ ） １８ 一 ，工学 硕士 ，研 究 方 向为机 械创 新设 计仿 真分 析 、新材 料加 工 工艺 研究 。Ｅ—ｍ ｉ ｉｓｏ ａ ：ｌ ｈ — ｌ ｕ
随着 科 技 的进 步 ，机械 设备 向着 高性 能 、高效 率 、高 自动化和高稳定性方 向发展 。由于减速器传动 比恒定 、传递功率大 、传动效率高 、结构 紧凑 ，被 广
泛应用 于 矿 山机械 、煤 矿 机 械 、水 泥机 械 等相 关行 业 ，是 机械设 备不可或缺的组成部分 。 作 者设计 的试验台可对多种型号减速器进行空载 试验 、负载试 验 、温升试 验 、油压 和振 动测 量实 验 ； 使用带有 变频 器 的 电气 控制 电路 ，实现 输 入 轴 ０～ １ ７ ｍ ｎ范 围 内无级 调速 ；根据 所得 数 据 ，可 对 ０ｒ ｉ ４ ／ 轴承 、齿轮及 紧固件 的装配质量做 出判 断 ，并判 断减
器 内部油温 、油压 Ｐ 、外部 温度 和减速 器振 动 平均振 幅值 Ａ，呵并记 录 历 史数 据 、生 成 图表 和 曲 线 ，设计 的软件界面见 图 ３ 。
减速器产品声振分析及噪声控制技术
减速器产品声振分析及噪声控制技术减速器是一种重要的机械设备，广泛应用于各个行业中的机械传动系统中。
然而，减速器在运行过程中可能会产生噪声和振动，给工作环境和人们的健康带来负面影响。
因此，声振分析和噪声控制成为设计和优化减速器产品重要的一环。
本文将讨论减速器产品声振分析及噪声控制技术，为减速器的设计和生产提供一定的参考。
一、声振分析声振分析是研究减速器产品振动和噪声产生机理及其传播途径的过程。
通过声振分析，可以深入了解减速器产品产生噪声和振动的原因，并为后续的噪声控制技术提供依据。
1.振动分析减速器的振动主要由齿轮啮合及轴承运动引起。
振动分析可以通过加速度传感器或振动测量仪进行测量。
通过获取振动信号并进行分析，可以得到减速器在运行过程中的振动情况，并识别存在的问题。
2.噪声分析减速器的噪声主要源于齿轮啮合、轴承摩擦和机械共振等因素。
噪声分析可以通过声音测量或声学模拟软件进行。
通过测量噪声频谱和声压级，可以确定减速器在运行过程中噪声的频率特性和强度，为噪声控制提供依据。
二、噪声控制技术减速器产品的噪声控制是减速器设计和制造过程中的重要环节。
下面将介绍几种常用的噪声控制技术。
1.结构优化通过结构优化可以降低减速器产品的噪声。
在设计过程中，可以针对减速器存在的振动和噪声问题，采用抗振动设计方法，如采用减振装置、减振材料等，减少振动的传播和噪声的产生。
2.材料选择减速器产品的材料选择也对产品噪声的控制起着重要作用。
合理选择低噪声的材料，如低噪声齿轮材料、低噪声轴承等，可以降低减速器的噪声产生。
3.精度控制减速器产品的制造精度对噪声控制有很大影响。
采用高精度的加工设备和工艺，严格控制产品加工精度，可以减少齿轮啮合时的振动和噪声，提高产品的整体质量。
4.降噪装置在减速器产品的设计和制造过程中，可以加装降噪装置来控制噪声。
常见的降噪装置包括吸声材料、消声器等。
这些装置可以吸收和消除噪声的产生，减少噪声对周围环境的影响。
振动监测方案
振动监测方案引言在工业生产和设备运行中，振动是一个重要的参数，可以用来监测设备的健康状况和预测故障。
通过对振动信号的监测和分析，可以提前发现并预防潜在的设备故障，避免产生不必要的损失和停机时间。
本文将介绍一种基于振动监测的方案，并说明其在工业领域中的应用。
方案概述振动监测方案是通过安装振动传感器来采集设备的振动信号，并通过数据处理和分析来监测设备的工作状态。
振动传感器可以安装在设备的关键部位，例如轴承和齿轮箱等，以获取准确的振动信息。
方案的基本步骤如下：1.安装振动传感器：振动传感器应根据设备的具体情况和振动特征来选取合适的位置和方式进行安装。
传感器的数量和布置应能覆盖到设备的关键部位，并保证传感器与设备之间的密切接触。
2.采集振动数据：通过振动传感器采集设备的振动数据，包括振动的加速度、速度和位移等参数。
采集的数据可以通过有线或无线方式传输到数据处理系统。
3.数据预处理：采集到的原始数据可能会受到设备自身振动或环境噪声的影响，需要进行预处理以提取设备的振动特征。
常用的预处理方法包括滤波、傅里叶变换和特征提取等。
4.振动信号分析：对预处理后的数据进行振动信号分析，可以使用各种算法和技术来提取振动信号的频域、时域和幅度等特征。
常用的分析方法包括谱分析、波形分析和包络分析等。
5.异常检测与预警：根据分析结果，判断设备的工作状态是否正常，并给出相应的异常检测和预警。
可以使用阈值、模式识别和机器学习等方法来实现异常检测和预警功能。
6.故障诊断与维修：当设备出现故障时，通过对振动信号的分析和比较，可以确定具体的故障类型和原因，并采取相应的维修措施。
故障诊断和维修可以通过建立故障数据库和专家系统等方式来支持。
应用案例振动监测方案在工业领域中有着广泛的应用，以下是一些典型的案例：1.电机故障监测：通过安装振动传感器在电机上，可以监测电机的运行状况和健康状态。
当电机发生故障时，例如轴承磨损或不平衡，会产生异常的振动信号，通过对振动信号的分析可以及时发现并进行维修。
一种减速器振动测试装置
专利名称：一种减速器振动测试装置专利类型：实用新型专利
发明人：赵永胜,秦森,王昊
申请号：CN202121543335.X
申请日：20210708
公开号：CN215726800U
公开日：
20220201
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型属于振动监测设备技术领域，公开了一种减速器振动测试装置，包括减速器，所述减速器的输出端连接有减速器转轴，所述减速器转轴的外表面套有检测外壳，所述检测外壳的内壁靠近减速器的一侧安装有安装块，所述安装块的内壁安装有磁场振动传感器，所述检测外壳的一侧开设有滑槽，所述滑槽的内部设置有测试轴，所述测试轴的一端安装有安装壳，所述安装壳的直径大于滑槽的宽度，本实用新型设置了安装块与轴槽，将减速器转轴插入检测外壳的轴槽中，并通过三个安装块中的磁场振动传感器对减速器转轴进行检测，并且三个安装块之间的角度为120°，能够形成等边三角形，从而增加检测减速器振动数据的准确性。
申请人：天津众伟科技有限公司
地址：300412 天津市北辰区宜兴埠科技园区华盛道18号305
国籍：CN
代理机构：天津盈佳知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：孙宝芸
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汽车主减速器噪声振动检测系统研究
收稿日期:2005-08-31 修订日期:2005-10-10作者简介:申屠斌(1976-),男,浙江宁波人,硕士研究生,研究方向:检测与控制。
汽车主减速器噪声振动检测系统研究申屠斌,杨绪剑,周晓军(浙江大学机械与能源工程学院,浙江杭州310027)摘 要:为测试汽车主减速器性能,采用计算机测控系统实现了对主减速器噪声、振动等指标的综合检测。
介绍了该系统的检测原理及相应的软硬件设计方案,并对噪声和振动因素进行了初步的分析。
关键词:主减速器;噪声;检测系统中图分类号:TP274;U463.212 文献标识码:A文章编号:1001-4551(2006)01-0044-03A Study on the No ise and V ibration Testi n g Syst e m for Aut om otive F inalD riveSHE Tu b i n ,YANG Xu ji a n,Z H OU X iao j u n(Zhejiang Universit y,H angzhou 310027,China)Abstrac t :A i m i ng at the perfor m ance o f automo ti ve fina l dr i ve ,this a rti c l e i n troduces a compu ter-based testi ng sys te m.The sy stem can prov i de overall detecti ng and testi ng on perfo r mance i ndicators i nc l ud i ng t he no ise and v i brati on .A l so the pr i nci p le o f testi ng and the desi gn sche m e of t he so ft wa re and hard w are are expla i ned ,and t he i n itia l analysis on no i se and v i brati on are presented .K ey word s :fi nal drive ;no ise ;testi ng syste m汽车主减速器是汽车总成的一个重要部件,其性能对整车质量有着直接影响,在生产线上对主减速器进行噪声、振动检测能够有效地保证产品质量。
汽车主减速器结构振动在线监测系统研制
要建立其完整的非线性振动模型是很困难的。在研 究齿轮传动系统时， 通常将齿轮传动副简化作为一个
［ &］ 振动系统， 根据振动理论， 其动力学方程为 5 6 71 8 69 41 （ :） 1 ; 9 （ :） < （ :）
（"）
! ! 式中 1 为沿啮合线方向上齿轮的相对位移， 1T 1( % 1" ； 4 为齿轮副的换算质量， 4T （ 4 " 4( ） （ = 4" U 4( ） ， 7 为齿轮啮合阻尼系数， （ :） 9 为齿轮啮合刚度， < （ :） 为由于轮齿弹性变形和误差或故障而造成的 主、 从动齿轮在啮合线方向上的相对位移。 驱动桥主减速器中的运动副包括主从齿轮、 主齿 轴承、 和差速齿轮， 工作时， 由于零件的制造误差， 运 动副的接触过程中将产生或大或小的非稳定冲击。 转速为 * （ 8 R D:9） ， 齿数为 > 的齿轮的啮合频率为 ? > ; *> = $# （(） ! ! 由于误差的随机存在， 在每次接触时发生冲击的 幅值各不相同， 高于一定幅值的接触冲击发生频率将 会是齿轮啮合频率 ?> 的整数分之一。另外， 由于减速 器中主从动弧齿锥齿轮的啮合过程是逐渐接触， 也可 能因齿面原因而在一次啮合中产生多次冲击， 即冲击 发生频率将会是齿轮啮合频率 ?> 的整 倍。 =? @> 主减速器振动与噪声的关系 ! ! 齿轮 噪声的产生是由于齿轮本身可以视为弹
= > 主减速器的振动与噪声
=? => 齿轮的简化振动模型 ! ! 齿轮的振动系统是一个相当复杂的非线性系统。
收稿日期： (##$L"# L(*； 修改日期： (##$L"" L() 作者简介： 姚立娟 （ "MN" % ） ， 女， 吉林长春市农安县 人， 硕士研究 生， 研究 向： 精密仪器及机械。
球磨机减速机振动测试和运行监控系统的研制和应用
１ 系统构成
球磨机减速机振动测试和运行监控设备有硬件系统和 程序两大部分组成。系统组成 图如 图 １ 所示。其 中硬 件系统 由振动传感器传感器 、 信号调理模块 、 基于无线 Ｉ ｅ ｅ 网络 的便携式 高速数据采集器 、 ｎｒ ｔ ｔｎ 无线发射和接 收系统 、 笔记本计算机等组成 。软件是在美 国 Ｎ 公司 Ｉ 的虚拟仪器软件系统 Ｌｂ ＩＷ 平台下开发的应用程 ａＶＥ 序。该系统综合 了无线 Ｉ ｅ ｅ技术 和 Ｎ 公 司高性能 ｎｒ ｔ ｔｎ Ｉ 的数据采集模板 Ｄ Ｑ， Ａ 同时具有携带方便 ， 数据通讯速 率高等特点， 使其在监测现场安装方便并 可实现远距 离或 异地遥 测 数据 和分 析 。硬件 的主要 配置 如下 ：
周期长， 如何能在不停机的情况下 ， 准确预报减速机的运 行状况， 建立设备运行档案 ， 对设备可能出现的故障进行 诊断与监控是使用厂家所希望解决的一个难题。了解球 磨机用减速器的的运行状态及对其进行故障诊断， 便于 厂家根据市场情况 ， 合理安排大修时间。 当机械的内部发生异常 时， 一般情况下都会 随之 出现振动大小及其性质的变化。６ ％以上 的机械故障 ０ 都通过振动反 映出来。所 以， 根据对振动 的测量和分 析， 不用停机和解体， 就可对机械设备的劣化程度和故 障性质进行判断。 目 前根据机械设备的运行状态对机 械故障诊断常用的方法是振动信号波形分析和频谱分
能、 多通道的信号调理与开关平 台， 主要 由 Ｓ Ｘ 机箱 、 ＣＩ Ｓ Ｘ 信号调理模 块 、Ｃ Ｉ ＣＩ Ｓ Ｘ 电缆 线 、 Ａ Ｄ Ｑ设 备和软 件
减速器检测试方案设计报告
减速器检测试方案设计
检测报告
Test Report
样品名称：一级减速器
检验人员：
所在院系：机械工程学院
所在班级：精密1201班
学号：
指导教师：
检测日期： 2014年6月9日-6月13日
目录
（一）检验说明 (2)
（二）二号零件检验报告 (3)
（三）三号零件检验报告 (4)
（四）四号零件检验报告 (5)
（五）五号零件检验报告 (6)
（六）六号零件检验报告 (7)
（七）附表 (8)
（八）零件图（零件图按零件编号装订在报告后面）
检验说明：
所检样品是一个传动机构，由六个零件组成，为方便检测对零件进行了编号（具体见零件装配图，装配图赋予检验报告后），除一号零件是标准件，不做检测外，其他零件均按技术要求检测。
检测结果的判定中“✓”表示“合格”；“✗”表示“不合格”；“—”表示“未检测”。
在检验报告的技术要求中，为区分相同的技术要求，根据要求量在图形里的相对位置简写成（上）（下）（左）（右），并标于要求量的后面由于区分。
例如：在二号图的检验报告中，会出现两个φ24g6，相对位置在右边的写成φ24g6（右），左边的就写成φ24g6（左）。
一号零件检测报告：零件小图：
检测报告：
2、大型工具显微镜测量结果见附表四。
零件小图：
检测报告：
零件小图：
检测报告：
四号零件检测报告：
检测报告：
五号零件检测报告：
检测报告：
六号零件检测报告：
检测报告：。
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一种减速器振动监测系统的设计-机械制造论文
一种减速器振动监测系统的设计
王美思
（南京农业大学，江苏南京210031）
摘要：减速器振动对机械传动危害巨大，现采用高性能处理器STM32F103ZET6和数字加速度传感器ADXL345设计了一套减速器振动监测系统，用于对减速器振动量进行快速检测，并运用高斯滤波算法对检测数据进行滤波处理，提高测量精度。
实时计算X、丫、Z三轴方向的加速度和瞬时速度并在LCD液晶上予以显示，给出减速器当前的振动信息。
试验表明，该系统响应速度快，测量精度较高，有良好的应用效果。
关键词：减速器；振动；加速度；监测
0引言
减速器在机械传动中发挥着至关重要的作用。
在实际使用过程中，减速器的振动直接影响着传动轴、发动机或电机等动力设备的安全运行，甚至可能产生严重后果[1],因而对减速器的振动量进行监测与故障分析对预防传动系统故障、降低故障损失有重要意义。
振动信号作为检测分析对象，对其进行敏感而精确的检测是后续处理的重要前提。
本文采用加速度传感器和高性能处理器构建了一套减速器振动监测系统，通
过对传感器输出的加速度信号进行滤波处理，获得准确的加速度输出信号，计算
完成后经串口打印输出。
1方案设计
监测系统由加速度传感器、处理器、电源模块、LCD显示模块和串行接口电
路组成，系统采用数字式加速度传感器，安装在减速器主轴上，系统由电源模块给
处理器和加速度传感器供电，上电初始化完成后，处理器即以固定的扫描频率f周
期检测加速度传感器的输出，并通过滤波处理提高检测精度，实时计算减速器的X、丫、Z三相加速度和瞬时速度，通过串行接口电路予以输出，并在液晶模块上实时
显示。
2硬件
监测系统以ST公司CortexM3内核的32位STM32F103系列低功耗处理器为核
心，配以3.2英寸液晶LCD模块和一路串行接口电路。
STM32F103ZET6 拥有
512kBFIash、64kBRAM、多路RS232串口和ADC转换功能等丰富的外设及接口资
源，外部采用8MHz晶振，可提供高达72MHz频率的时钟，满足系统实时性需求］
2］。
串行接口电路基于MAX3232串行芯片进行设计，可支持双工串行通信，具有
良好的经济实用性。
液晶模块采用基于ILI9320芯片的3.2英寸LCD模块，与处理器之间采用SPI
接口连接，通过01h和03h寄存器来控制GRAM的刷新方向，设置AM=1 ，ID=01，
输入地址更新方向为垂直方向。
加速度传感器采用ADLX345芯片的加速度传感器模块，ADXL345是ADI 公司推
出的采用MEMS技术具有SPI和IIC数字输出功能的三轴加速度传感器芯片］3］,
具有小巧轻薄、低功耗、量程可变和高分辨率等特点，可选量程为土± 4g、土
2g、8g、土160为重力加速度），可采用固定的4mg/LSB分辨率模式，可测量静态重力
加速度，也可测量运动或振动总的动态加速度，在手机等移动设备上应用广泛。
本系统中处理器采用IIC接口与ADXL345通信连接，进行数据读取。
使用
时，CS弓1脚连接至VDDI/O，ALTADDRESS弓1脚接任- 一VDDI/O 或接地，SCL
时钟设置输入设为400kHz，此时最大输出数据速率为800Hz，ADXL345 还支
持多种中断处理方式，可通过数据更新中断读取加速度值，也可定周期读寄存器查询加速度输出值，本文采用定周期读取方式实时读取加速度传感器值，周期设为
2s。
3软件
3.1模块及功能
MCU设定定时中断米样，米样频率为100Hz，即每秒进行100次米样，米样数据均存在数据缓冲区Buffer内，采样完成后调用滤波算法对采样数据进行滤波处理以减小偶然误差，紧接着再利用处理后的均值计算速度值并在LCD上
予以显示。
STM32程序采用MDK4.0开发环境以C语言进行开发，主要包括以下功能模块：
(1)Initial_device ():硬件资源(如时钟、定时器、I/O 口等)、串行接口和ADXL345加速度传感器等的初始化。
(2)Multiple_Read_ADXL345 ():连续读取ADXL345 的数据并进行数据校验，确保数据的正确性。
(3)Value_Convert ():加速度值转换函数，将读取的三轴加速度值进行
高斯滤波处理，然后对每组加速度值求均值，分别记为aX、aY、aZ，并计算X、
丫、Z方向的速度值vX、vY、vZ。
速度按式(1)计算:
v(f) = —工晞 4 ( 1)
由于毎秒的加速度均值分别为；所以式(「中的
A = 1十每秒的瞬时速度吐=心、塚=叭、攻=弧。
(4) U：D_I>splay( JJXDS示函数，毎次LCDS示均漏
用该甬数3次*分别显示XW忆二轴的加速度值和速度值。
仁31鸟AR匸SendO：
串口站印输出函数■调用该函数将计暮得到的速度和抑速度数据通过串口予以输
出.
32高斷滤波
将连续采集的100个加速度致据m皿“…,毗按式(2)利
丽)求谒拌本均值站和样本卞宾# :
对这W0个制速度数据按式G)计算柢率密工)：
阪本研究中将概率密度f (x) > 0.8勺数据认为是大概率事件，即有效数据，将此类数据保留，其他数据认为是扰动数据，予以删除。
求取有效数据的样本均值，即可得到高斯滤波后的优化值［4 ］。
系统上电后即对时钟及外部电路包括加速度传感器进行初始化，初始化完成
后,开启10ms定时器中断，即每10ms采样一次，每秒采样100次；完成100 次采样后进行一次高斯滤波处理，并根据滤波后的数据计算速度和加速度值，然后调用液
晶显示程序，在液晶模块上予以显示，并通过串口打印输出。
4试验结论
对设计的硬件和软件系统进行融合，并对集成的监测系统进行性能测试。
选
择一台MX18微型行星齿轮减速器(电机)来测试，减速器规格：外径180mm ，速比1 : 5〜1 : 18075，噪音5dB，效率70%，转矩20mN • m〜2N • nf^。
试验中采用笔记本电脑的AccessPort调试助手对系统的振动信息进行监测，记录10s内减速器加速度输出值，并在第5秒后加大减速器的输入功率，对试验
记录数据进行曲线拟合，得到加速度与时间的时域关系如图1所示
a 1初速庸时域关蔡駕
由于每两次采样时间间隔为1s，因而图1未完全反映减速器运行过程中的完整
振动响应关系。
但从图中趋势可以看出，第5秒后加速度输出幅值有明显变化，达到试验预期效果。
5结语
本系统采用嵌入式处理器和数字式加速度传感器设计实现了减速器振动监
测系统，系统对减速器主轴的三轴加速度和瞬时速度以固定周期进行扫描，并通过LCD液晶予以显示，同时通过串行接口电路予以输出。
试验表明，该系统对减速器的振动监测效果良好，是一种经济方便的监测方案。
[参考文献]
[1 ]殷芬.3R02型减速器箱体振动特性的数值模拟分析[J].价值工程，2012，31 (11 ): 22 23.
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[5]刘明红.边缘传动磨
机减速器振动监测及振动限值[J] •四川水泥，2014 (3): 146 150.
收稿日期：2015 07 21
作者简介：王美思(1993 —),女，辽宁人，本科在读，研究方向：机电。