CN106546426A - 一种齿轮传动故障诊断系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种齿轮传动故障诊断系统，所述齿轮传动故障诊断系统包括底座、驱动电机、动态扭矩传感器、编码器、两级行星齿轮箱、平行加行星齿轮箱、磁粉制动器、驱动齿轮、平行齿轮、振动传感器组件和控制系统，系统中齿轮箱特殊的结构设计，便于快速更换齿轮零部件，多个相同轴并行安装，可以获得单个故障信号以及不同故障同时存在的综合信号，外部平行齿轮数量的调节，可以获得不同故障齿轮以及相同故障齿轮在带载和空载状态下的振动信号，通过程序自动控制和手动控制来调节电机的起动、停车及运行速度，并进行闭环反馈控制。本系统集成化设计可以有效满足齿轮传动故障诊断研究分析工作中对硬件设备需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种故障诊断系统，特别是指一种齿轮传动故障诊断系统。
背景技术
齿轮传动是机械传动中应用最广的一种传动形式，由于其在工作过程中长期承受各种交变载荷、冲击和摩擦力的作用或其本身在制造过程中留下的缺陷，因此容易出现故障甚至损坏，而对于出现故障的齿轮传动系统，轻的会产生噪音，加速设备磨损，减少设备寿命，严重的会直接损坏设备，影响生产，带来经济损失，特别是对一些特殊重要的应用场合，一旦设备出现故障，其损失不可估量。因此，为了尽可能降低这些不确定的齿轮机械故障所引起的经济损失，我们需要在故障初期就能做出诊断，为尽早安排检修提供科学的依据。对齿轮振动信号进行分析就是一种比较科学适用的方法。
对于齿轮箱故障诊断而言，其最根本任务就是通过对齿轮箱的观测信号进行分析、处理，以识别齿轮箱的状态，在一定程度上也可以说齿轮箱故障诊断就是齿轮箱的状态识别，而对于齿轮箱故障的识别需要基于一定的理论基础，因此相关理论的研究与分析是故障识别的前提；在研究过程中，如果以实际应用中的齿轮箱作为研究对象，其所出现的故障可能是单一的或是几种故障的综合，但齿轮故障的种类非常多，基本上不可能在一个实际应用中的齿轮箱中同时出现，而理论研究所要设计的故障种类应尽可能的多，因此一种可以同时包含多种齿轮故障的实验系统对于研究而言就显得尤为重要。
发明内容
为了解决齿轮传动故障诊断研究中对多故障同时出现的要求，本发明提出一种齿轮传动故障诊断系统，以满足齿轮故障研究的需求。
为解决上述技术问题，本发明提供一种齿轮传动故障诊断系统，其特征在于：包括底座(1)、驱动电机(2)、动态扭矩传感器(3)、编码器(4)、两级行星齿轮箱(5)、平行加行星齿轮箱(6)、磁粉制动器(7)、驱动齿轮(8)、平行齿轮(9)、振动传感器组件(10)和控制系统(11)，所述驱动电机(2)与动态扭矩传感器(3)一端相连，所述两级行星齿轮箱(5)输入轴(501)与动态扭矩传感器(3)另一端相连，所述编码器(4)套装在两级行星齿轮箱(5)一级太阳轮轴(501)上，所述平行加行星齿轮箱(6)行星架(607)与两级行星齿轮箱(5)第二级行星架(509)相连，驱动电机(2)、动态扭矩传感器(3)、两级行星齿轮箱(5)、平行加行星齿轮箱(6)、磁粉制动器(7)以及控制系统(11)都安装在底座(1)上。
进一步的，所述两级行星齿轮箱(5)包括第一级太阳轮轴(501)、输入端盖(502)、第一级行星架(503)、第一级行星轮(504)、第一级齿圈(505)、行星箱体(506)、第二级齿圈(507)、第二级行星轮(508)、第二级行星架(509)、输出端盖(510)，所述第一级行星轮(504)安装于第一级行星架(503)上，并一起安装在行星箱体(506)内部，所述第一级齿圈(505)安装于输入端盖(502)上，所述输入端盖(502)安装在行星箱体(506)上，所述第一级太阳轮轴(501)穿过输入端盖(502)安装在第一级行星架(503)内部，并与第一级行星轮(504)相啮合，所述第二级齿圈(507)安装于输出端盖(510)上，所述输出端盖(510)安装在行星箱体(506)上，所述第二级行星轮(508)安装于第二级行星架(509)上，并一起安装在行星箱体(506)内部。
进一步的，所述平行加行星齿轮箱(6)包括输出大端盖(601)、输出齿轮轴(602)、中间齿轮(603)、第一级大齿轮(604)、箱体(605)、输入齿圈(606)、输入行星架(607)、输入行星轮(608)、输入大端盖(609)，中间齿轮轴(610)，所述输出齿轮轴(602)总共有相同的五根，分别穿过输出大端盖(601)上的五个安装孔，与三个相同的中间齿轮(603)相啮合，中间齿轮(603)安装在中间齿轮轴(610)上，所述第一级大齿轮(604)与三个中间齿轮(603)相啮合，所述输入齿圈(606)安装于输入大端盖(609)上，并一起安装在箱体(605)上。
进一步的，所述振动传感器组件(10)包括振动传感器安装座(1001)和三个振动传感器(1002)，所述振动传感器安装座(1001)安装于两级行星齿轮箱(5)和平行加行星齿轮箱(6)上不同位置的端盖上，振动传感器(1002)安装于振动传感器安装座(1001)的三个不同方向的孔内。
进一步的，所述平行齿轮(9)总共有五个，分别安装在平行加行星齿轮箱(6)的五个输出齿轮轴端部，所述驱动齿轮(8)安装在磁粉制动器(7)输入轴上，并居于与五个平行齿轮(9)中间，与五个行齿轮(9)同时相啮合。
进一步的，所述控制系统(11)包括变频器和PLC控制器，对电机的转速进行自动控制。
与现有齿轮箱或诊断系统相比，本发明具有以下有益效果：
(1)特殊的结构设计，便于快速更换齿轮零部件，满足研究工作中对频繁更换零部件的需求。
(2)平行加行星齿轮箱内多个相同轴并行安装，可以根据实际情况更换一至五个不同故障的齿轮，从而可以获得单个故障信号以及不同故障同时存在的综合信号。
(3)通过更换平行加行星齿轮箱体外部输出轴上的平行齿轮数量，可以获得不同故障齿轮以及相同故障齿轮在带载和空载状态下的振动信号。
(4)通过PLC内部控制程序自动控制电机的起动、停车及运行速度，也可以通过手动来调节电机的速度，并进行闭环反馈控制。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明实例提供的齿轮传动故障诊断系统的轴测图一；
图2为本发明实例提供的齿轮传动故障诊断系统的轴测图二；
图3为本发明实例提供的齿轮传动故障诊断系统的两级行星齿轮箱内部零件爆炸图；
图4为本发明实例提供的齿轮传动故障诊断系统的平行加行星齿轮箱内部零件爆炸图；
图5为本发明实例提供的齿轮传动故障诊断系统的振动传感器组件轴测图；
在图1至图5中，
1：底座，2：驱动电机；3：动态扭矩传感器；4：编码器；5：两级行星齿轮箱；501：第一级太阳轮轴；502：输入端盖；503：第一级行星架；504：第一级行星轮；505：第一级齿圈；506：行星箱体；507：第二级齿圈；508：第二级行星轮；509：第二级行星架；510：输出端盖；6：平行加行星齿轮箱；601：输出大端盖；602：输出齿轮轴；603：中间齿轮；604：第一级大齿轮；605：箱体；606：输入齿圈；607：输入行星架；608：输入行星轮；609：输入大端盖；610：中间齿轮轴；7：磁粉制动器；8：驱动齿轮；9：平行齿轮；10：振动传感器组件；1001：振动传感器安装座；1002：振动传感器；11：控制系统
具体实施方式
为了使专利局的审查员尤其是公众能够更加清楚地理解本发明的技术实质和有益效果，申请人将在下面以实施例的方式作详细说明，但是对实施例的描述均不是对本发明方案的限制，任何依据本发明构思所做出的仅仅为形式上的而非实质性的等效变换都应视为本发明的技术方案范畴。
本发明的核心思想在于，提供一种齿轮传动故障诊断系统，请参考图1至图5。
本发明提供一种齿轮传动故障诊断系统，包括底座(1)、驱动电机(2)、动态扭矩传感器(3)、编码器(4)、两级行星齿轮箱(5)、平行加行星齿轮箱(6)、磁粉制动器(7)、驱动齿轮(8)、平行齿轮(9)、振动传感器组件(10)和控制系统(11)，所述驱动电机(2)与动态扭矩传感器(3)一端相连，所述两级行星齿轮箱(5)输入轴(501)与动态扭矩传感器(3)的另一端相连，所述编码器(4)套装在两级行星齿轮箱(5)一级太阳轮轴(501)上，所述平行加行星齿轮箱(6)行星架(607)与两级行星齿轮箱(5)第二级行星架(509)相连，驱动电机(2)、动态扭矩传感器(3)、两级行星齿轮箱(5)、平行加行星齿轮箱(6)、磁粉制动器(7)以及控制系统(11)都安装在底座(1)上。
进一步的，所述两级行星齿轮箱(5)包括第一级太阳轮轴(501)、输入端盖(502)、第一级行星架(503)、第一级行星轮(504)、第一级齿圈(505)、行星箱体(506)、第二级齿圈(507)、第二级行星轮(508)、第二级行星架(509)、输出端盖(510)，所述第一级行星轮(504)安装于第一级行星架(503)上，并一起安装在行星箱体(506)内部，所述第一级齿圈(505)安装于输入端盖(502)上，所述输入端盖(502)安装在行星箱体(506)上，所述第一级太阳轮轴(501)穿过输入端盖(502)安装在第一级行星架(503)内部，并与第一级行星轮(504)相啮合，所述第二级齿圈(507)安装于输出端盖(510)上，所述输出端盖(510)安装在行星箱体(506)上，所述第二级行星轮(508)安装于第二级行星架(509)上，并一起安装在行星箱体(506)内部；此结构设计使得箱体内的零件安装和拆卸非常简便，只需把输入端盖(502)和输出端盖(510)与相同固定的连接螺栓拆掉，即可将所有的内部零件从两边抽出，满足故障研究过程中频繁更换零部件的需求。
进一步的，所述平行加行星齿轮箱(6)包括输出大端盖(601)、输出齿轮轴(602)、中间齿轮(603)、第一级大齿轮(604)、箱体(605)、输入齿圈(606)、输入行星架(607)、输入行星轮(608)、输入大端盖(609)，中间齿轮轴(610)，所述输出齿轮轴(602)总共有相同的五根，分别穿过输出大端盖(601)上的五个安装孔，与三个相同的中间齿轮(603)相啮合，中间齿轮(603)安装在中间齿轮轴(610)上，所述第一级大齿轮(604)与三个中间齿轮(603)相啮合，所述输入齿圈(606)安装于输入大端盖(609)上，并一起安装在箱体(605)上；类似于两级行星齿轮箱(5)的端部拆卸方式，使得内部零件的更换工作变得简单易行。
进一步的，所述振动传感器组件(10)包括振动传感器安装座(1001)和三个振动传感器(1002)，所述振动传感器安装座(1001)安装于两级行星齿轮箱(5)和平行加行星齿轮箱(6)上不同位置的端盖上，振动传感器(1002)安装于振动传感器安装座(1001)的三个不同方向的孔内，分别对应三维空间的X、Y、Z方向，从而可以测量出齿轮箱在三个方向的振动信号。
进一步的，所述平行齿轮(9)总共有五个，分别安装在平行加行星齿轮箱(6)的五个输出齿轮轴端部，所述驱动齿轮(8)安装在磁粉制动器(7)输入轴上，并居于与五个平行齿轮(9)中间，与五个平行齿轮(9)同时相啮合，从而可以通过磁粉制动器(7)的制动力矩给五个平行齿轮(9)同时加载。
进一步的，所述控制系统(11)包括变频器和PLC控制器，通过变频器和PLC的程序控制，可以调节电机启动停车的快慢以及电机工作转速的变化，从而模拟实际工况。
在实际操作时，可以根据研究的实际需求，更换上不同故障的齿轮，通过故障齿轮的实际运行测量出振动信号，以进行信号分析处理。通过调节磁粉制动器制动扭矩的大小来模拟齿轮传动系统在不同负载状况下的带载振动信号。对于平行加行星齿轮，可以更换上一至五个带故障的齿轮，从而获得不同故障同时参与运行时的综合振动信号；通过调节平行齿轮的安装数量，来改变带载或空载运行输出轴的数量，从而获得故障齿轮在带载和空载状态下的复合振动信号。系统中的动态扭矩传感器和编码器可以精确地测量出运行的转速以及输入扭矩值，并实时地将数据发送给控制系统，形成闭环控制。通过PLC内部控制程序自动控制电机的起动、停车及运行速度，也可以通过手动来调节电机的速度，从而模拟出齿轮箱在实际工作中的运行状况。
Claims (6)
1.一种齿轮传动故障诊断系统，其特征在于：包括底座(1)、驱动电机(2)、动态扭矩传感器(3)、编码器(4)、两级行星齿轮箱(5)、平行加行星齿轮箱(6)、磁粉制动器(7)、驱动齿轮(8)、平行齿轮(9)、振动传感器组件(10)和控制系统(11)，所述驱动电机(2)与动态扭矩传感器(3)一端相连，所述两级行星齿轮箱(5)输入轴(501)与动态扭矩传感器(3)另一端相连，所述编码器(4)套装在两级行星齿轮箱(5)一级太阳轮轴(501)上，所述平行加行星齿轮箱(6)行星架(607)与两级行星齿轮箱(5)第二级行星架(509)相连，驱动电机(2)、动态扭矩传感器(3)、两级行星齿轮箱(5)、平行加行星齿轮箱(6)、磁粉制动器(7)以及控制系统(11)都安装在底座(1)上。
2.根据权利要求1所述的一种齿轮传动故障诊断系统，其特征在于：所述两级行星齿轮箱(5)包括第一级太阳轮轴(501)、输入端盖(502)、第一级行星架(503)、第一级行星轮(504)、第一级齿圈(505)、行星箱体(506)、第二级齿圈(507)、第二级行星轮(508)、第二级行星架(509)、输出端盖(510)，所述第一级行星轮(504)安装于第一级行星架(503)上，并一起安装在行星箱体(506)内部，所述第一级齿圈(505)安装于输入端盖(502)上，所述输入端盖(502)安装在行星箱体(506)上，所述第一级太阳轮轴(501)穿过输入端盖(502)安装在第一级行星架(503)内部，并与第一级行星轮(504)相啮合，所述第二级齿圈(507)安装于输出端盖(510)上，所述输出端盖(510)安装在行星箱体(506)上，所述第二级行星轮(508)安装于第二级行星架(509)上，并一起安装在行星箱体(506)内部。
3.根据权利要求1所述的一种齿轮传动故障诊断系统，其特征在于：所述平行加行星齿轮箱(6)包括输出大端盖(601)、输出齿轮轴(602)、中间齿轮(603)、第一级大齿轮(604)、箱体(605)、输入齿圈(606)、输入行星架(607)、输入行星轮(608)、输入大端盖(609)，中间齿轮轴(610)，所述输出齿轮轴(602)总共有相同的五根，分别穿过输出大端盖(601)上的五个安装孔，与三个相同的中间齿轮(603)相啮合，中间齿轮(603)安装在中间齿轮轴(610)上，所述第一级大齿轮(604)与三个中间齿轮(603)相啮合，所述输入齿圈(606)安装于输入大端盖(609)上，并一起安装在箱体(605)上。
4.根据权利要求1所述的一种齿轮传动故障诊断系统，其特征在于：所述振动传感器组件(10)包括振动传感器安装座(1001)和三个振动传感器(1002)，所述振动传感器安装座(1001)安装于两级行星齿轮箱(5)和平行加行星齿轮箱(6)上不同位置的端盖上，振动传感器(1002)安装于振动传感器安装座(1001)的三个不同方向的孔内。
5.根据权利要求1所述的一种齿轮传动故障诊断系统，其特征在于：所述平行齿轮(9)总共有五个，分别安装在平行加行星齿轮箱(6)的五个输出齿轮轴端部，所述驱动齿轮(8)安装在磁粉制动器(7)输入轴上，并居于与五个平行齿轮(9)中间，与五个行齿轮(9)同时相啮合。
6.根据权利要求1所述的一种齿轮传动故障诊断系统，其特征在于：所述控制系统(11)包括变频器和PLC控制器，对电机的转速进行自动控制。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510611240.XA CN106546426A (zh) | 2015-09-23 | 2015-09-23 | 一种齿轮传动故障诊断系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201510611240.XA CN106546426A (zh) | 2015-09-23 | 2015-09-23 | 一种齿轮传动故障诊断系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN106546426A true CN106546426A (zh) | 2017-03-29 |
Family
ID=58365539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN201510611240.XA Pending CN106546426A (zh) | 2015-09-23 | 2015-09-23 | 一种齿轮传动故障诊断系统 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN106546426A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107687945A (zh) * | 2017-08-31 | 2018-02-13 | 施阿丹 | 一种行星减速器检查装置 |
| CN110231167A (zh) * | 2019-07-09 | 2019-09-13 | 南京农业大学 | 一种双齿轮箱故障诊断试验台 |
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2015
- 2015-09-23 CN CN201510611240.XA patent/CN106546426A/zh active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107687945A (zh) * | 2017-08-31 | 2018-02-13 | 施阿丹 | 一种行星减速器检查装置 |
| CN107687945B (zh) * | 2017-08-31 | 2019-07-26 | 施阿丹 | 一种行星减速器检查装置 |
| CN110231167A (zh) * | 2019-07-09 | 2019-09-13 | 南京农业大学 | 一种双齿轮箱故障诊断试验台 |
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Legal Events
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