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丝杠摩擦力矩动态测量系统设计与分析

杜朝水  
【摘要】: 摩擦力矩是反映滚珠丝杠副加工质量、设计参数及性能的一项综合机械工作性能指标,精确测量滚珠丝杠副摩擦力矩并深入研究其特性,对滚珠丝杠副产品质量的提高和开发新型滚珠丝杠副具有重要意义。 论文结合实际工程项目——汉江机床有限公司HJZ-044A丝杠摩擦力矩动态测量系统的设计,采用模块化的硬件和软件设计了测量及控制系统,使其适应工厂现代化生产质量检验、控制与管理的要求。 结合项目要求,测量仪主轴控制系统设计采用了“工业控制计算机—DIO多功能卡—变频器—三相异步电动机”的控制模式,工控机通过PCI1716卡的14个数字I/O口和2个AO口控制变频器运行,实现上位机对主轴运行的软件控制。单片机和工控机之间通过并口通讯实现对主轴的联合控制。 滚珠丝杠副摩擦力矩数据采集系统由应变式扭矩传感器及PCI1716卡构成。论文分析了滚珠丝杠副摩擦力矩测量原理和测量数据采集原理,完成了测量采集电路设计和信号滤波设计,并对摩擦力矩数据信号进行了直方图分析、均值—标准偏差控制图分析和频域的FFT分析,提出了滚珠丝杠副摩擦力矩性能改进措施。 开发了测量控制系统操作软件,由工控机控制整个测量过程及数据处理,可以实时显示摩擦力矩变动曲线、存储测量数据和分析结果、查询历史数据和打印报表,实现了测量系统的自动化和智能化。 工厂实际应用证明,该项目达到和超过了设计要求,已顺利通过验收。


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