机械毕业设计924基于虚拟仪器的液压系统故障快速诊断装置设计2Word格式.docx

机械毕业设计924基于虚拟仪器的液压系统故障快速诊断装置设计2Word格式.docx

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关键词：

虚拟仪器；

硬件；

故障；

液压；

检测

ABSTRACT

Withthenewandhightechnologywidelyusedinalltransmissionsystems,transmissionhasbeendevelopedintocomplextransmissionassemblies.Hydraulicsystem’sadvantagesincludingdexterouslystructures,hightransmissionratio,smoothandsteady,preventoverloadeffectively,andit’seasytoeffectuatesteplessspeedregulationandautomation,automaticcontrolandremotemanipulate,etc.Itisalsobewidelyusedinconstructionmachinery.Hydraulicsystemhasacomplexstructure,andit’sdifficulttoobserveitsinternalstate,soit’seasytohavetroubles.Itbringssomedifficultiestothehydraulicsystem’sconditionmonitoringandroutinemaintenance.It’sdifficulttohavefaultdiagnosisanddetection.Thisthesiswilldesignahardwarepartofhydraulicsystem’srapiddiagnosisoffailuredeviceswhichbasedonvirtualinstrument.Itwillbeusedfordetectingthehydraulicsystem’soperatingtemperature,pressureandflow.Atfirst,thisthesisdesignthestructureofthevirtualinstrument,andthenselecttheappropriateacquisitionmode,connections,theplatformofstructurediagnosticdevice;

Onthisbasis,thisthesiswilldesignthecollectionofthedevice,includingdataacquisitioncardandthesensorselection,designofcircuitconnectionandthedevice.Itfocusesonstrengtheningthereliabilityandstability.Theultimategoalsincludingdatacollection.

KEYWORDS:

VirtualInstrument；

Hardware；

Fault；

Hydraulic；

Detection

目录

第一章绪论4

1.1研究的目的和意义4

1.1.1设计目的4

1.1.2本项目的研究意义4

1.2国内外的发展状况5

1.3基本内容、拟解决的主要问题7

1.3.1设计基本内容7

1.3.2拟解决的主要问题7

1.4技术路线或研究方法8

1.5本章小结8

第二章总体设计9

2.1方案9

2.2硬件系统设计9

2.2.1系统组成9

2.2.2测量10

2.2.3调理11

2.2.4采集12

2.3总结15

第三章详细设计16

3.1总电路图16

3.2调理电路18

3.3USB6009连接19

3.4本章小结19

第四章装置设计20

4.1整体设计20

4.2油路装配.21

4.3螺纹校核21

4.4本章小结22

结论23

致谢24

参考文献25

第1章绪论

1.1研究的目的和意义

1.1.1设计目的

随着高新技术在各个传动系统中的广泛应用，传动装置已经发展为复杂集合体。

若液压系统在运行过程中一旦发生意外故障，不能及时诊断维修将会给用户造成重大经济损失。

传统的诊断方法是在各检测部位安装压力表、流量计、功率表等检测仪器，通过人工观察的方式进行，其方法落后、速度慢、精度低、可靠性差、人为影响因素多，需要花费大量的人力和财力，而基于虚拟仪器的智能诊断方法由于利用领域专家丰富的经验和知识，在液压系统的故障诊断中充分显示出其优越性。

因此，对液压系统检测和故障设备的开发和研制有着很急迫的需求。

本文将虚拟仪器技术运用到液压系统的在线监测中，设计液压系统故障诊断系统，有效地提取液压系统的特征信号，对故障信息进行分析比较。

1.1.2本项目的研究意义

液压系统具有体积小、重量轻、运动平稳的特点，可以容易地获得较大的力和力矩，并能在较大的范围内方便地实现无级调速，采用液压传动的程度现在已成为衡量一个国家工业化水平的重要标志之一。

但生产设备的液压系统因油液的易污染性和液压元件对污染油液的敏感性而故障频发，液压系统对油液污染十分敏感，油温及粘度的变化也会对液压系统的工作性能造成很大影响，由于液压系统结构复杂，其内部状态又难以观测，容易发生故障，给液压系统的运行状态监测和日常维护保养带来一定的困难。

因此如何有效地对液压系统进行状态检测，提取系统的特征信号，及时发现故障或隐患有着十分重要的工程意义。

液压系统故障快速检测的任务就是在液压系统运行过程中在不拆卸或少拆卸的情况下对压力、温度、流量等计量仪表的动作及噪声、振动、液压油的污染度等状态参数进行监测，掌握设备运转状态和发现异常现象。

如果能随时采集关键部位的运行数据，并进行分析，及时地发现故障征兆并加以控制排除，则系统的故障就可相对减少，甚至排除，使液压设备随时处于完好状态，保证安全正常生产。

而对液压系统的状态监测，除了要定性观察一些物理现象外，更重要的是要对运行过程中许多有关的物理参数进行精确地定量测量并进行性能分析。

液压系统现场快速检测因现场条件的特殊性而具有其自身的一些特点。

其一是要求快速诊断。

生产现场设备一旦发生故障，影响的不仅是此台设备本身的生产，而往往是整个生产系统，特别是自动化生产上的生产设备一旦出现故障，往往造成整个生产线的瘫痪，由此而带来巨大的经济损失。

这就要求生产现场设备一旦出现故障要在很少拆装的情况下就能快速准确诊断，迅速便捷排除。

其二是生产现场受技术条件的限制，无法像实验室内那样能方便地使用众多复杂的仪器来进行测试检查，最好只需用单台便携式仪器就能进行准确的检查诊断。

其三是现场生产人员受知识的限制，很难借助于诸如逻辑推理和神经网络等方法进行故障诊断，而只能采用操作简便的实用诊断方法，很难对液压系统的性能进行准确的检测分析。

因此，生产科研实践提出了开发液压系统现场快速检测系统的要求，随着计算机软硬件技术和计算机辅助测试（CAT）技术的发展，使测试技术与计算机技术进行了深层次的结合，完全改变了传统的测量模式。

由于CAT技术是使用虚拟仪器来组成测试系统，而该系统的功能主要靠软件实现，避免了传统测量方法中必不可少的许多分立的测量仪器。

因此，CAT技术减少了测量环节测量精度,而对被测信号进行的实时分析和输出显示等均由软件完成，具有强大的图形显示和数据处理能力，测试过程准确，操作简单，测试数据和结果输出迅速、直观,能够直接通过软件进行系统的性能分析处理，提高了测试效率，满足在线检测需要处理大量数据的要求，为开发通用的多功能、体积小和重量轻的便于携带的“万用表”式的液压元件、系统计算机辅助现场快速检测系统提供了便利条件，对于液压元件和系统的研发以及液压产品的推广应用具有重要作用。

1.2国内外的发展状况

随着液压技术、控制理论、微型计算机、测量测试技术、数字信息处理、可靠性技术的发展，液压计算机辅助测试（CAT）也正向着高速、高效、智能化、多功能化、多样化发展。

基于虚拟仪器技术的液压CAT系统，继承了传统液压CAT系统在数据采集与处理方面的优点，而避开其控制及测试参数显示部分硬件系统复杂的不足之处，利用计算机Windows所拥有强大的编程、控制、通讯功能，将硬件尽量虚拟化、软件化。

作为现代仪器仪表发展的方向，虚拟仪器己迅速发展成为一种新的产业。

美国是虚拟仪器的诞生地，也是全球最大的虚拟仪器制造国，生产虚拟仪器的主要厂家NI、HP等公司，目前都生产数百个型号的虚拟仪器产品。

这些产品在国际市场上有较强的竞争力，己进入中国市场。

虚拟仪器技术的不断发展，各国也在液压系统的测试、控制、仿真、故障诊断等方面成功地应用了虚拟仪器技术，提高了液压系统的工作效率。

麻省理工学院和加利福尼亚理工学院联合建立的LIGOLivingstonObservatory研制了基于虚拟仪器的液压阀测试试验台，密西西比州立大学研制了由计算机控制的液压系统试验台。

并且有许多液压元件制造公司已经把CAT用于产品的研制开发、设计定型、生产定型和出厂检验。

如美国的SUNDSTRON公司的液压传动试验室的CAT系统，日木制钢所的柱塞泵效率试验台，英国国家实验室拥有计算机控制的ISO标准试验台，法国机械工业研究中心（ETTT）也做了类似的工作。

虚拟仪器已经成为21世纪测试技术与仪器技术发展的一个重要方向，并且在研究、制造和开发等众多领域得到广泛应用。

从20世纪90年代中期以来，国内的重庆大学、哈尔滨工业大学、西安交通大学、中科泛华电子科技公司等院校和高科技公司，在研究开发仪器产品和虚拟式仪器设计平台以及引进和消化NI公司、HP公司的产品等方面做了一系列有益的工作。

经过多年研究，我国己经在虚拟仪器开发方面形成了自己的特色，国家自然科学基金委员会己将虚拟仪器研究作为现代机械工程科学前沿学科之一，并被列为“十五”期间优先资助领域。

我国国民经济的持续快速发展，加快了企业的技术升级步伐，先进仪器设备的需求更加强劲；

同时计算机的普及，为虚拟仪器在我国的普及奠定了良好的基础。

因此，我国的虚拟仪器存在巨大的发展潜力。