CN104374568A - 齿轮箱试验台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种齿轮箱试验台，包括：试验平台；固定模块；驱动系统；测量系统，控制系统，控制系统包括主控模块、输入模块和输出模块，主控模块向变频器发出携带输入参数的指令，以控制驱动系统多段速运行，所述输入参数包括多段速的各个段速下电机的运行时间和运行速度；主控模块接收测量系统测量到的齿轮箱运行参数；输入模块接收用户输入的指令并传递给主控模块；输出模块接收主控模块传递的齿轮箱的运行参数，将其输出给用户。相比于现有技术，本发明全自动的运行和监控齿轮箱，并图形化显示齿轮箱的运行参数，从而省时省力且测量精度高、结果显示直观。

Description

齿轮箱试验台

技术领域

本发明涉及一种齿轮箱试验台，具体涉及一种自动化的齿轮箱试验台。

背景技术

城轨、地铁、机车、矿山机械等领域所用的齿轮箱在组装后需要进行跑合试验，以检查齿轮箱的组装状态，及其润滑、密封、温升、振动和噪声等方面的情况，同时使润滑油充分粘附。目前，跑合试验基于一种简易的试验台，只能进行简单的电机运转，无其它功能，且每套试验需1～2小时（不含安装和拆卸时间）。试验台每次试验时，需要1名操作人员一直在现场，手动调节转速，根据试验大纲要求每隔15分钟，人工用仪表测量各点的温度和振动值并手工填写记录，费时费力，精度不高且不安全，不能满足客户和精益生产的要求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种自动化、精确的齿轮箱试验台。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种齿轮箱试验台，包括：试验平台，用于安放齿轮箱； 固定模块，用于将齿轮箱固定在试验平台； 驱动系统，输出动力以驱动齿轮箱，包括变频器和电机，所述变频器控制电机的输出转速；测量系统，测量齿轮箱的运行参数，所述齿轮箱试验台还包括控制系统，所述控制系统包括主控模块、输入模块和输出模块，所述主控模块连接前述的输入模块、输出模块、驱动系统和测量系统；所述主控模块向变频器发出携带输入参数的指令，以控制驱动系统多段速运行，所述输入参数包括多段速的各个段速下电机的运行时间和运行速度；所述主控模块接收测量系统测量到的齿轮箱运行参数；所述输入模块接收用户输入的指令并传递给主控模块；所述输出模块接收主控模块传递的齿轮箱的运行参数，将其输出给用户。

优选的，所述电机设置在试验平台台面的电机支架上，所述电机支架的位置可通过丝杠调节。

优选的，所述输入模块包括接收用户输入的预设的输入参数设置指令、程序自动运行的启动指令和停止指令的自动模式设置单元，自动模式下所述输入参数为预设值。

所述输入模块包括接收用户输入的手动设定的输入参数设置指令、程序单段运行的手动启动指令和停止指令的手动模式设置单元，手动模式下所述输入参数为手动设定值。

优选的，所述测量系统包括传感模块和智能巡检仪，所述传感模块将采集到的信号传递给智能巡检仪，所述智能巡检仪进行信号处理后将得到的运行参数传递给主控模块，所述传感模块包括：速度测量单元、多个温度测量单元和多个振动测量单元，所述运行参数包括速度测量单元、多个温度测量单元和多个振动测量单元测量的数据值。

优选的，所述多个温度测量单元包括：设置在齿轮箱的箱体轴承处的至少4个温度测量单元、设置在齿轮箱油脂储存位置的至少1个油温测量单元、设置离开齿轮箱位置的至少1个室温测量单元。

优选的，所述温度测量元件的测量范围为-10~+150℃。

优选的，所述多个振动测量单元包括彼此分离的设置的至少4个振动测量单元。

优选的，所述振动测量单元的测量范围为0~20mm/s。

优选的，所述输出模块包括实时数据输出单元、速度输出单元、温度输出单元、振动输出单元、汇总输出单元、历史数据输出单元和报警记录输出单元的至少其中之一；

所述实时数据输出单元动态输出当次试验的齿轮箱的运行参数；

所述速度输出单元输出当次试验的齿轮箱的速度测量单元测量的速度值和时间的对应数据；

所述温度输出单元输出当次试验的齿轮箱的、温度测量单元测量的温度值和时间的对应数据；

所述振动输出单元输出当次试验的齿轮箱的、振动测量单元测量的振动值和时间的对应数据；

所述汇总输出单元输出当次试验的齿轮箱的、速度测量单元、温度测量单元及振动测量单元测量的速度值、温度值及振动值和时间的对应数据；

所述历史数据输出单元输出往次试验的齿轮箱的、速度测量单元、温度测量单元及振动测量单元测量的速度值、温度值及振动值和时间的对应数据；

所述报警记录输出单元输出报警记录。相比于现有技术，本发明的齿轮箱试验台可全自动的运行和监控齿轮箱，图形化显示齿轮箱试验时的运行参数，还可用EXCEL文档形式显示和保存运行参数，从而省时省力且测量精度高、结果显示直观。

附图说明

图1是本发明的实施例的模块图。

图2是本发明的实施例的输入模块的模块图。

图3是本发明的实施例的输出模块的模块图。

图4是图3中速度输出单元输出的数据示意图。

图5是图3中温度输出单元输出的单个温度测量单元的数据示意图。

图6是图3中温度输出单元输出的多个温度测量单元的数据示意图。

图7是图3中振动输出单元输出的单个振动测量单元的数据示意图。

图8是图3中振动输出单元输出的多个振动测量单元的数据示意图。

图9是图3中汇总输出单元输出的速度数据示意图。

图10是图3中历史数据输出单元输出的速度数据示意图。

图11是图3中历史数据输出单元输出的温度数据示意图。

图12是图3中历史数据输出单元输出的振动数据示意图。

图13是图3中报警记录输出单元输出的数据示意图。

1、 试验平台	2、 驱动系统
		3、 测量系统	4、 控制系统
21、电机	22、变频器
		31、传感模块	32、智能巡检仪
311、速度测量单元	312、温度测量单元
		313、振动测量单元	41、主控模块
42、输入模块	43、输出模块
		421、自动模式设置单元	422、手动模式设置单元
431、实时数据输出单元	432、速度输出单元
		433、温度输出单元	434、振动输出单元
435、汇总输出单元	436、历史数据输出单元
		437、报警记录输出单元

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

参照图1，齿轮箱试验台主要包括：试验平台1、固定模块、驱动系统2、测量系统3和控制系统4。试验平台1用于安放齿轮箱，固定模块用于将齿轮箱固定在试验平台1。驱动系统2输出动力以驱动齿轮箱，包括变频器22和电机21，变频器22控制电机21的输出转速。测量系统3测量齿轮箱的运行参数。在本具体实施例中，变频器22选用西门子公司的MM440变频器；电机21选用西门子公司的型号为YVF2-200L2-2的变频调速三相异步电机。

控制系统4包括主控模块41、输入模块42和输出模块43，主控模块41连接前述的输入模块42、输出模块42、驱动系统2和测量系统3。主控模块41向变频器22发出携带输入参数的指令，以控制驱动系统2多段速运行，例如，以8段速运行。输入参数包括多段速的各个段速下电机21的运行时间和运行速度。主控模块41还接收测量系统3测量到的齿轮箱运行参数。输入模块42接收用户输入的指令并传递给主控模块41。输出模块43接收主控模块41传递的齿轮箱的运行参数，将其输出给用户。

具体的，试验平台1的尺寸规格为3000x2500x250mm，电机21为变频电机，设置在试验平台1台面的电机支架上，电机支架的位置可通过丝杠调节。电机21通过皮带带动齿轮箱轴旋转，电机的启动、停止、速度的调整、每段速度下的运行时间是由主控模块41向变频器22发出指令而由变频器22接受指令后控制。

测量系统3包括传感模块31和智能巡检仪32，传感模块31将采集到的信号传递给智能巡检仪32，所述智能巡检仪32进行信号处理后将得到的齿轮箱的运行参数传递给主控模块41。本实施例中，智能巡检仪选用北京汇邦科技有限公司的型号为XJY-160-RS485的智能巡检仪。传感模块包括：速度测量单元、多个温度测量单元和多个振动测量单元，齿轮箱的运行参数包括速度测量单元、多个温度测量单元和多个振动测量单元测量的数据值。

在本实施例中，多个温度测量单元的数量为6个，包括设置在齿轮箱的箱体轴承处的至少4个温度测量单元、设置在齿轮箱油脂储存位置的至少1个油温测量单元、设置离开齿轮箱位置的至少1个室温测量单元。轴承处的4个温度测量单元分别测量小轴承（车轮侧）温度、小轴承（电机侧）温度、大轴承（车轮侧）温度、大轴承（电机侧）温度。本实施例中，温度测量单元选用常州环宇百特自动化设备有限公司的型号为PT100 的磁吸式温度探头。

温度测量单元的测温范围为：-10 ～ +150℃，精度：±1℃；温度测量单元能稳固贴合在测量面，不会在工作过程中掉落。

在本实施例中，多个振动测量单元的数量为4个，包括彼此分离的设置，用于测量不同位置的振动的至少4个振动测量单元。该4个振动测量单元分别测量小轴承（电机侧）径向振动值、小轴承（电机侧）轴向振动值、大轴承（电机侧）径向振动值、大轴承（电机侧）轴向振动值。

振动测量单元的振动测量范围：0 ～ 20mm/s，精度±5%。振动测量单元能稳固贴合在测量面，不会在工作过程中掉落。本实施例中，振动测量单元选用上海东太传感器有限公司的型号为HN600-V-20-02-100的压电式一体化振动速度变送器。

控制系统4由工业控制计算机和开发的软件组成，能够自主完成调节工况、测量、记录数据、紧急制动以及试验后的数据处理等一系列工作，能实时显示齿轮箱当前的测试状态，具有良好的人机界面。本实施例中，工业控制计算机选用研华科技有限公司的型号为IPC-610H的工控机。控制系统4中，试验参数（如：产品编号、轴号、箱体编号、操作者、油量、日期等）可以人工填写，试验数据（如：速度、温度、温升、振动等）不可更改，上述所有数据被保存在数据库中，可以随时查看和打印。控制系统与传感系统之间设有数据端口，如：温度测量数据端口、转速测量数据端口、振动测量数据端口等。控制系统4的输出模块具有打印输出试验数据结果的功能，打印输出的格式可以根据需要进行设定。

具体的，如图2，控制系统4的输入模块用于供用户输入指令，其包括自动模式设置单元421和手动模式设置单元422。自动模式设置单元421接收用户输入的预设的输入参数设置指令、程序自动运行的启动指令和停止指令，所述自动模式下所述输入参数为预设值。手动模式设置单元422接收用户输入的手动设定的输入参数设置指令、程序单段运行的手动启动指令和停止指令，所述手动模式下输入参数为手动设定值。通过手动模式设置单元422，用户可以手动指定各个段速的运行时间和运行速度，尤其适用于维修或装配检测时用。

如图3，控制系统4的输出模块43包括：实时数据输出单元431、速度输出单元432、温度输出单元433、振动输出单元434、汇总输出单元435、历史数据输出单元436和报警记录输出单元437。

实时数据输出单元431动态输出当次试验的齿轮箱当前时刻的运行参数，包括各个温度测量单元测量的齿轮箱各位置的温度值，各个振动测量单元测量的齿轮箱各位置的振动值，速度测量单元测量到的转速值以及对应的时间。

如图4，速度输出单元输出当次试验的齿轮箱的、速度测量单元测量的速度值和时间的对应数据。例如在本实施例中，速度输出单元以曲线图方式输出齿轮箱在8段速下的运行状况，可以实时显示试验时齿轮箱跑合的各段速度值及该速度值下运行的时间。

如图5和图6，温度输出单元输出当次试验的齿轮箱的温度测量单元测量的温度值和时间的对应数据。在本实施例中，温度输出单元以曲线图方式输出齿轮箱在8段速的输入参数下，随着时间变化，温度值相应变化的示意图。温度输出单元优选的为每个温度测量单元输出单独的示意图，并且输出一个各个温度测量单元的汇总的温度数据曲线图。其中某一个温度测量单元的温度数据曲线图如图5所示，图中横轴为时间，纵轴为温度，曲线指示了随着时间变化，温度相应的值。各个温度测量单元的汇总的温度数据曲线图如图6所示。需指出，控制系统4共设有8个温度测量通道，其中6个分别对应于前述的6个温度测量单元，剩余两个为备用通道。图6中各名词解释如下：T1(PW):  小轴承（车轮侧）温度；T2(PM): 小轴承（电机侧）温度； T3(GW):  大轴承（车轮侧）温度；T4(GM): 大轴承（电机侧）温度；T5(0IL):润滑油温度；                T6：备用；T7：备用；T8（环境）：环境温度。上述名词在图中所对应的曲线即为相应的部位所设的温度测量单元测量到的数据。

如图7和图8，振动输出单元输出当次试验的齿轮箱的、振动测量单元测量的振动值和时间的对应数据。在本实施例中，振动输出单元以曲线图方式输出齿轮箱在8段速的输入参数下，随着时间变化，振动值相应变化的示意图。振动输出单元优选的为每个振动测量单元输出单独的示意图 ，并且输出一个各个振动测量单元的汇总的温度数据曲线图。其中某一个振动测量单元的振动数据曲线图如图7所示，各个振动测量单元的汇总的振动数据曲线图如图8所示。图中名词解释如下：Z1(PM垂向)：小轴承（电机侧）径向振动值；Z2(PM轴向)：小轴承（电机侧）轴向振动值；Z3(GM垂向)：大轴承（电机侧）径向振动值；Z4(GM轴向)：大轴承（电机侧）轴向振动值。上述名词在图中所对应的曲线即为相应的部位所设的振动测量单元测量到的数据。

如图9，汇总输出单元输出当次试验的齿轮箱的速度测量单元、温度测量单元及振动测量单元测量的速度值、温度值及振动值和时间的对应数据。在实施例中优选的以EXCEL表格形式表示。表格中，各行表示各个时间点，各列分别表示转速值、各个温度测量单元T1～ T8的数据值、各个振动测量单元ZD1～ ZD4的数据值。图9中T1～ T8、ZD1～ ZD4的含义同前所述。

如图10、图11、图12，历史数据输出单元用于查询往次试验的齿轮箱的速度测量单元、温度测量单元及振动测量单元测量的速度值、温度值及振动值和时间的对应数据。其中图10为往次测量齿轮箱的速度随时间变化的曲线图，速度1至速度8分别代表8个段速下的速度值。图11为往次测量齿轮箱的各个温度测量单元测量的温度随时间变化的曲线图，T1～ T8的含义同前所述，分别为8个温度测量通道的温度数据。图12为往次测量齿轮箱的各个振动测量单元测量的振动随时间变化的曲线图，PM垂向、PM轴向、GM垂向、GM轴向的含义同前所述。

如图13，报警记录输出单元输出历史上的历次报警记录。其优选的以表格形式显示报警的各个详细信息，包括报警日期、报警时间、变量名、报警类型、报警值/旧值、恢复值/新、界限值、优先级、变量描述、操作员、机器名等。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技术精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种齿轮箱试验台，包括：

试验平台，用于安放齿轮箱； 

固定模块，用于将齿轮箱固定在试验平台； 

驱动系统，输出动力以驱动齿轮箱，包括变频器和电机，所述变频器控制电机的输出转速；

测量系统，测量齿轮箱的运行参数，其特征在于：

所述齿轮箱试验台还包括控制系统，所述控制系统包括主控模块、输入模块和输出模块，所述主控模块连接前述的输入模块、输出模块、驱动系统和测量系统；

所述主控模块向变频器发出携带输入参数的指令，以控制驱动系统多段速运行，所述输入参数包括多段速的各个段速下电机的运行时间和运行速度；

所述主控模块接收测量系统测量到的齿轮箱运行参数；

所述输入模块接收用户输入的指令并传递给主控模块；

所述输出模块接收主控模块传递的齿轮箱的运行参数，将其输出给用户。

2.根据权利要求1所述的齿轮箱试验台，其特征在于，所述电机设置在试验平台台面的电机支架上，所述电机支架的位置可通过丝杠调节。

3.根据权利要求1所述的齿轮箱试验台，其特征在于，所述输入模块包括接收用户输入的预设的输入参数设置指令、程序自动运行的启动指令和停止指令的自动模式设置单元，自动模式下所述输入参数为预设值。

4.根据权利要求1所述的齿轮箱试验台，其特征在于，所述输入模块包括接收用户输入的手动设定的输入参数设置指令、程序单段运行的手动启动指令和停止指令的手动模式设置单元，手动模式下所述输入参数为手动设定值。

5.根据权利要求1所述的齿轮箱试验台，其特征在于，所述测量系统包括传感模块和智能巡检仪，所述传感模块将采集到的信号传递给智能巡检仪，所述智能巡检仪进行信号处理后将得到的齿轮箱运行参数传递给主控模块，所述传感模块包括：速度测量单元、多个温度测量单元和多个振动测量单元，所述运行参数包括速度测量单元、多个温度测量单元和多个振动测量单元测量的数据值。

6.根据权利要求5所述的齿轮箱试验台，其特征在于，所述多个温度测量单元包括：设置在齿轮箱的箱体轴承处的至少4个温度测量单元、设置在齿轮箱油脂储存位置的至少1个油温测量单元、设置离开齿轮箱位置的至少1个室温测量单元。

7.根据权利要求5或6所述的齿轮箱试验台，其特征在于，所述温度测量单元的测量范围为-10~+150℃。

8.根据权利要求5所述的齿轮箱试验台，其特征在于，所述多个振动测量单元包括用于测量不同位置振动的至少4个振动测量单元。

9.根据权利要求5或8所述的齿轮箱试验台，其特征在于所述振动测量单元的测量范围为0~20mm/s。

10.根据权利要求5所述的齿轮箱试验台，其特征在于，所述输出模块包括实时数据输出单元、速度输出单元、温度输出单元、振动输出单元、汇总输出单元、历史数据输出单元和报警记录输出单元的至少其中之一；

所述实时数据输出单元动态输出当次试验的齿轮箱的运行参数；

所述速度输出单元输出当次试验的齿轮箱的速度测量单元测量的速度值和时间的对应数据；

所述温度输出单元输出当次试验的齿轮箱的、温度测量单元测量的温度值和时间的对应数据；

所述振动输出单元输出当次试验的齿轮箱的、振动测量单元测量的振动值和时间的对应数据；

所述汇总输出单元输出当次试验的齿轮箱的、速度测量单元、温度测量单元及振动测量单元测量的速度值、温度值及振动值和时间的对应数据；

所述历史数据输出单元输出往次试验的齿轮箱的、速度测量单元、温度测量单元及振动测量单元测量的速度值、温度值及振动值和时间的对应数据；

所述报警记录输出单元输出报警记录。