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1. 項(xiàng)目概述
本方案旨在為工業(yè)打磨機(jī)設(shè)備建立一套的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)性維護(hù)系統(tǒng)。通過集成振動(dòng)、傾角、位移等多種傳感器,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)打磨機(jī)核心部件(如主軸電機(jī)、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、夾持機(jī)構(gòu))的運(yùn)行狀態(tài),實(shí)現(xiàn)對(duì)潛在故障(如軸承磨損、主軸失衡、結(jié)構(gòu)松動(dòng))的早期預(yù)警與精確定位,從而變被動(dòng)維修為主動(dòng)維護(hù),有效減少非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間,降低維護(hù)成本,保障生產(chǎn)安全與產(chǎn)品質(zhì)量。
2. 監(jiān)測(cè)需求分析
打磨機(jī)在運(yùn)行過程中,主要面臨以下機(jī)械問題:
主軸軸承磨損與失效: 高速旋轉(zhuǎn)的主軸軸承是核心部件,其磨損會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)加劇、溫度升高,最終卡死或斷裂。
主軸動(dòng)平衡失衡: 由于砂輪磨損不均或安裝不當(dāng),主軸失衡會(huì)產(chǎn)生巨大離心力,導(dǎo)致振動(dòng)異常,影響加工精度并損壞設(shè)備。
安裝基礎(chǔ)與結(jié)構(gòu)松動(dòng): 設(shè)備長期振動(dòng)可能導(dǎo)致地腳螺栓或內(nèi)部連接結(jié)構(gòu)松動(dòng),改變?cè)O(shè)備姿態(tài),引入額外應(yīng)力。
夾持機(jī)構(gòu)松動(dòng): 工件夾持機(jī)構(gòu)的微小位移會(huì)導(dǎo)致加工精度下降,甚至引發(fā)工件飛脫的安全事故。
3. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
本方案采用分層式系統(tǒng)架構(gòu),由感知層、傳輸層和應(yīng)用層構(gòu)成。
3.1 傳感器選型與配置(感知層)
根據(jù)上述需求,選用森瑟(SENTHER)公司的三款傳感器構(gòu)建監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò):
316A工業(yè)防水型加速度傳感器(用于振動(dòng)監(jiān)測(cè))

監(jiān)測(cè)對(duì)象: 打磨機(jī)主軸軸承座(徑向和軸向)、電機(jī)殼體。
選型理由:
防水耐腐蝕: 適應(yīng)打磨車間多粉塵、可能使用冷卻液的環(huán)境。
寬頻帶響應(yīng)(0.3 - 7000 Hz): 能有效捕捉軸承磨損(高頻)和失衡(低頻)等不同故障特征頻率。
抗沖擊保護(hù): 耐受設(shè)備啟停時(shí)的意外沖擊。
IEPE輸出: 簡(jiǎn)化系統(tǒng)集成,信號(hào)傳輸距離長,抗干擾能力強(qiáng)。
建議型號(hào): 316A-20-LF-10B(量程±20g,低頻響應(yīng),10米電纜,BNC接頭),用于捕捉更豐富的低頻失衡信號(hào)。
T220高精度雙軸傾角傳感器(用于姿態(tài)監(jiān)測(cè))

監(jiān)測(cè)對(duì)象: 打磨機(jī)主機(jī)身或底座。
選型理由:
高精度(±0.05°): 能靈敏檢測(cè)設(shè)備因基礎(chǔ)松動(dòng)或結(jié)構(gòu)變形導(dǎo)致的微小角度變化。
寬測(cè)量范圍(可選±10°或±30°): 滿足設(shè)備傾斜監(jiān)測(cè)需求。
內(nèi)置濾波器: 有效抑制打磨振動(dòng)本身對(duì)傾角測(cè)量的干擾。
堅(jiān)固外殼: 適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境。
建議型號(hào): T220-10-E-5(量程±10°,電壓輸出,5米線纜),電壓輸出便于與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)直接連接。
L3001-6.35微型LVDT位移傳感器(用于精密位移監(jiān)測(cè))

監(jiān)測(cè)對(duì)象: 工件夾持機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵部位。
選型理由:
高分辨率、高精度: 可檢測(cè)微米級(jí)的位移變化,精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)夾持松動(dòng)。
尺寸緊湊: 易于在空間有限的夾持機(jī)構(gòu)附近安裝。
可靠性封裝: 耐受振動(dòng)和沖擊。
配套要求: 需搭配森瑟LC001 LVDT信號(hào)調(diào)理器使用,將交流信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)直流電壓信號(hào)。
3.2 數(shù)據(jù)采集與傳輸(傳輸層)
數(shù)據(jù)采集器: 選用森瑟IN-SDG 8通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)或多套IN-03 3通道IEPE信號(hào)調(diào)理器組合。該設(shè)備負(fù)責(zé)為IEPE傳感器(316A)提供恒流激勵(lì),并同步采集所有傳感器的電壓輸出信號(hào)。
傳輸方式: 采集器通過以太網(wǎng)或USB接口將數(shù)字信號(hào)傳輸至工控機(jī)或邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)。
3.3 狀態(tài)分析與預(yù)警平臺(tái)(應(yīng)用層)
軟件平臺(tái): 在工控機(jī)或云平臺(tái)上部署狀態(tài)監(jiān)測(cè)軟件,實(shí)現(xiàn)以下功能:
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示: 波形、頻譜、傾角、位移值實(shí)時(shí)可視化。
數(shù)據(jù)存儲(chǔ): 歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ),用于趨勢(shì)分析。
智能報(bào)警:
振動(dòng)報(bào)警: 設(shè)置振動(dòng)速度/加速度的有效值(RMS)或峰值作為閾值。進(jìn)一步進(jìn)行頻譜分析,當(dāng)軸承故障特征頻率(如BPFO, BPFI)的幅值顯著升高時(shí)觸發(fā)預(yù)警。
傾角報(bào)警: 設(shè)置傾角變化量的閾值,超過即報(bào)警。
位移報(bào)警: 設(shè)置夾持位移的閾值,超過即報(bào)警。
趨勢(shì)分析: 繪制關(guān)鍵指標(biāo)(如振動(dòng)總值、傾角)的歷史趨勢(shì)圖,預(yù)測(cè)部件剩余壽命。
4. 安裝實(shí)施建議
316A加速度傳感器: 使用配套的PM0008安裝螺柱(M6轉(zhuǎn)1/4-28)或粘接底座(PM0445),牢固安裝在軸承座和電機(jī)外殼的加工平面上,傳感器軸線應(yīng)對(duì)準(zhǔn)監(jiān)測(cè)方向。
T220傾角傳感器: 使用標(biāo)配的M4螺絲將其水平安裝在打磨機(jī)穩(wěn)固的底座或機(jī)身上,確保安裝面平整。
L3001位移傳感器: 通過定制安裝架,將傳感器本體固定,使其鐵芯與夾持機(jī)構(gòu)的活動(dòng)部分接觸,監(jiān)測(cè)其徑向或軸向間隙變化。
5. 預(yù)期效益
提高設(shè)備可靠性: 實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù),避免突發(fā)性故障,將非計(jì)劃停機(jī)降低50%以上。
降低維護(hù)成本: 從定期維修和事后維修轉(zhuǎn)變?yōu)榘葱杈S修,減少備件消耗和人工成本。
保障生產(chǎn)安全: 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)夾持狀態(tài)和設(shè)備穩(wěn)定性,有效預(yù)防工件飛脫等安全事故。
提升產(chǎn)品質(zhì)量: 通過維持設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),保證打磨加工的一致性和精度。
6. 總結(jié)
本方案充分利用了森瑟公司高性能傳感器產(chǎn)品線的優(yōu)勢(shì),構(gòu)建了一個(gè)多層次、的打磨機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)體系。通過振動(dòng)、傾角、位移信號(hào)的協(xié)同分析,能夠精準(zhǔn)診斷設(shè)備健康狀態(tài),為工廠的智能化升級(jí)和安全生產(chǎn)提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支撐。森瑟科技可提供從傳感器、采集設(shè)備到系統(tǒng)集成的技術(shù)支持。