王興明 王成軍

【摘 要】多維振動(dòng)鑄造機(jī)的振動(dòng)頻率和振幅大小影響鑄件的品質(zhì)和力學(xué)性能，因而對(duì)振動(dòng)頻率和振幅的研究是多維鑄造機(jī)設(shè)計(jì)中非常重要的內(nèi)容，以此提高鑄件的質(zhì)量。采用壓電式加速度傳感器對(duì)多維鑄造機(jī)振動(dòng)進(jìn)行在線測(cè)試，利用LabVIEW軟件開發(fā)平臺(tái)，采用擬合多項(xiàng)式消除趨勢(shì)項(xiàng)，實(shí)現(xiàn)多維鑄造機(jī)振動(dòng)頻率信號(hào)和位移信號(hào)的處理和顯示。實(shí)驗(yàn)表明，該試驗(yàn)平臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度快、抗干擾能力強(qiáng)，具有較高的可靠度。

【Abstract】The vibration frequency and the amplitude of multidimensional vibrating casting machine can influence the quality and mechanical properties of the casting， so， to research the vibration frequency and the amplitude is an important content of multidimensional vibrating casting machine design， to improve the quality of the casting. The vibration of multi dimensional casting machine is tested on-line by using piezoelectric accelerometer. LabVIEW software development platform is adopted to eliminate the trend items by fitting polynomial， and to realize the processing and display of vibration frequency signal and displacement signal of multidimensional casting machine. The experimental results show that the platform has the advantages of simple structure， fast response， strong anti-interference ability and high reliability.

【關(guān)鍵詞】多維振動(dòng)鑄造機(jī)；時(shí)域積分；頻率；加速度；趨勢(shì)項(xiàng)；LabVIEW

【Keywords】multi-dimensional vibration casting machine； time domain integral； frequency； acceleration； trend term； LabVIEW

【中圖分類號(hào)】TP391 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2018）03-0156-02

1 引言

鑄造水平的高低能衡量一個(gè)國家的工業(yè)水平[1]。經(jīng)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，振動(dòng)的幅度和頻率會(huì)對(duì)鑄件的性能和質(zhì)量產(chǎn)生顯著影響。振幅的大小及振動(dòng)頻率的高低對(duì)鑄件的影響規(guī)律研究需要通過實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量、分析，因此，需要開發(fā)專用的多維振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)多維振動(dòng)鑄造機(jī)的振動(dòng)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試、分析，為多維振動(dòng)鑄造機(jī)的產(chǎn)品開發(fā)和多維振動(dòng)鑄造工藝設(shè)計(jì)提供參考。

2 編程語言

LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Work-bench） 是由美國NI公司（ National Instruments，國家儀器公司）開發(fā)出的一款功能強(qiáng)大且易于編程的儀器和分析軟件，編程語言為G語言（圖形化編程語言）。

3 測(cè)試對(duì)象

測(cè)試的對(duì)象是安徽理工大學(xué)自主開發(fā)研制的具有三個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的多維振動(dòng)鑄造機(jī)，其激振機(jī)構(gòu)采用一種完全解耦的混聯(lián)機(jī)構(gòu)2PRRR—P（2R），能夠?qū)崿F(xiàn)砂箱沿X、Y、Z三個(gè)方向進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。振動(dòng)鑄造機(jī)的振動(dòng)頻率和振動(dòng)幅度與負(fù)載密切相關(guān)，為了更直觀地觀測(cè)砂箱在各方向上位移的大小，采取空載測(cè)試方式，優(yōu)選Z軸方向。

4 測(cè)試條件

采用的是壓電式晶體三軸加速度傳感器測(cè)量；采用歸一化電荷放大器，且自帶低通濾波器；采集卡為NI USB-6242，采集信號(hào)為模擬電壓信號(hào)。由于實(shí)際的采樣振動(dòng)加速度信號(hào)，在去直流信號(hào)后仍存在偏差， 因此對(duì)加速度信號(hào)積分后會(huì)產(chǎn)生趨勢(shì)項(xiàng)[2]。

5 信號(hào)處理

加速度求位移，常用的處理方法有頻域分析法和時(shí)域分析法兩種。對(duì)加速度信號(hào)直接在時(shí)域上進(jìn)行積分可可避免傅里葉變換引起的截?cái)嗾`差。

6 加速度信號(hào)處理程序

7 結(jié)論

本文利用壓電式加速度傳感器、信號(hào)調(diào)理設(shè)備、數(shù)據(jù)采集卡、PC機(jī)組成測(cè)量振動(dòng)位移信號(hào)的硬件系統(tǒng)，采用圖形化編程軟件LabVIEW開發(fā)數(shù)據(jù)采集程序及基于擬合多項(xiàng)式極值消除趨勢(shì)算法程序。在多維振動(dòng)鑄造機(jī)試驗(yàn)臺(tái)上完成了實(shí)際振動(dòng)位移測(cè)量。結(jié)果證明了該方法可以有效地將振動(dòng)加速度信號(hào)變換成振動(dòng)位移信號(hào)，很好地抑制了積分過程中趨勢(shì)項(xiàng)的影響，能夠達(dá)到實(shí)際振動(dòng)測(cè)試的任務(wù)要求。

【參考文獻(xiàn)】

【1】王成軍，何濤，陳蕾，等.三維并聯(lián)振動(dòng)鑄造機(jī)的設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)性能分析[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與研究，2012，28（5）：100-102.

【2】曾杰，黃河清，朱石沙，等.基于頻域積分的振動(dòng)參量轉(zhuǎn)換的波形基線修正算法[J].機(jī)床與液壓，2010，38（11）：147-148.