CN109029986A - 旋转机械多故障模拟与检测实验装置 - Google Patents

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张洪鑫
初思明
吕星宇
仇浩然
张旭
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    • G01M13/02—Gearings; Transmission mechanisms
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    • G—PHYSICS
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    • G01M13/04—Bearings
    • G01M13/045—Acoustic or vibration analysis

Abstract

本发明公开一种旋转机械多故障模拟与检测实验装置，它涉及旋转机械故障诊断技术领域。该实验装置主要包括电动机、联轴器、齿轮箱、发电机、磁粉制动器、带传动件、支撑轴承、主轴和负载圆盘；同时还包括加速度传感器、磁电传感器、电涡流传感器和传感器支撑架。该实验装置能够同时模拟主轴、齿轮和轴承多个机械故障，也能模拟单一机械故障，通过多种传感器还能够对多个故障信号进行检测。

Description

旋转机械多故障模拟与检测实验装置
技术领域
本发明涉及机械故障诊断领域，特别涉及旋转机械故障模拟与检测。
背景技术
随着机械设备向着高速、重载、精密方向发展，其组成和结构也变得越来越复杂，发生故障的概率也越来越大，因此对大型旋转机械设备的安全性和可靠性的要求也越来越高。
由于传动机械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，应尽可能降低机械设备故障所引起的经济损失。目前的旋转机械故障诊断装置，只能针对一种故障类型进行模拟与诊断，但在实际工程应用中，机械设备有可能出现多种故障类型，研究多故障模拟与诊断非常重要。
发明内容
本发明提出旋转机械多故障模拟与检测实验装置，用于解决传统机械故障诊断装置功能单一，只能模拟与诊断一种故障的弊端。模拟旋转机械多种故障现象，更符合实际机械设备出现故障时的复杂工作状态。
本发明旋转机械多故障模拟与检测实验装置，其特征在于：包括底板(1)，电动机(2)，所述电动机(2)通过联轴器Ⅰ(11)与齿轮箱(3)相连，所述齿轮箱(3)通过联轴器Ⅱ(12)与发电机(4)相连，所述发电机(4)通过联轴器Ⅲ(13)与磁粉制动器(5)相连；所述电动机(2)通过带传动件(16)与传动轴(9)相连，所述传动轴(9)通过联轴器Ⅳ(14)与主轴(10)相连，所述主轴(10)穿过支撑轴承Ⅰ(6)、支撑轴承Ⅱ(7)和支撑轴承Ⅲ(8)，所述主轴(10)上安装有齿形圆盘(15)，所述齿形圆盘(15)表面上均匀排布有用于安装配重螺钉的通孔，所述齿形圆盘(15)的边缘圆周上排布有均匀齿形槽。
旋转机械多故障模拟与检测实验装置，其特征还在于：所述底板(1)上安装有传感器支撑架Ⅰ(17)，所述传感器支撑架Ⅰ(17)上固定有支撑杆Ⅰ(17.1)，所述支撑杆Ⅰ(17.1)上安装有电涡流传感器Ⅰ(20.1)；所述传感器支撑架Ⅰ(17)上固定有支撑杆Ⅱ(17.2)，所述支撑杆Ⅱ(17.2)上安装有电涡流传感器Ⅱ(20.2)，所述电涡流传感器Ⅰ(20.1)与电涡流传感器Ⅱ(20.2)所处位置相互垂直；所述底板(1)上安装有传感器支撑架Ⅱ(18)，所述传感器支撑架Ⅱ(18)上安装有磁电传感器(19)；所述支撑轴承Ⅱ(7)上安装有加速度传感器Ⅰ(20)，所述齿轮箱(3)上安装有加速度传感器Ⅱ(21)。
本发明的有益效果：
1.本发明不同于现有的单一故障模拟实验装置，可实现在一个多故障模拟实验装置上，模拟多种旋转机械故障，如齿轮故障、轴承故障、主轴偏心故障和联轴器故障等；也可以在实验装置上模拟单一故障现象；
2.本发明在多故障模拟实验装置上安装了多个传感器，可同时检测多个参数，如齿轮箱振动信号，轴承振动信号，轴的径向振动位移，轴心轨迹，主轴转速等；
3.本发明结构简单，易于组合安装或者拆卸零件。
附图说明：
附图1为旋转机械多故障模拟与检测实验装置结构示意图；
附图2为图1中A部轴向图；
附图3为齿形轮盘轴向图。
具体实施方式
本发明旋转机械多故障模拟与检测实验装置，包括底板(1)，电动机(2)通过联轴器Ⅰ(11)与齿轮箱(3)相连，所述齿轮箱(3)通过联轴器Ⅱ(12)与发电机(4)相连，所述发电机(4)通过联轴器Ⅲ(13)与磁粉制动器(5)相连；所述电动机(2)通过带传动件(16)与传动轴(9)相连，所述传动轴(9)通过联轴器Ⅳ(14)与主轴(10)相连，所述主轴(10)穿过支撑轴承Ⅰ(6)，支撑轴承Ⅱ(7)和支撑轴承Ⅲ(8)，所述主轴(10)上安装有齿形圆盘(15)，所述齿形圆盘(15)表面上均匀排布有用于安装配重螺钉的通孔，所述齿形圆盘(15)的边缘圆周上排布有均匀齿形槽；
所述底板(1)上还安装有传感器支撑架Ⅰ(17)，所述传感器支撑架Ⅰ(17)上固定有支撑杆Ⅰ(17.1)，所述支撑杆Ⅰ(17.1)上安装有电涡流传感器Ⅰ(20.1)；所述传感器支撑架Ⅰ(17)上固定有支撑杆Ⅱ(17.2)，所述支撑杆Ⅱ(17.2)上安装有电涡流传感器Ⅱ(20.2)，所述电涡流传感器Ⅰ(20.1)与电涡流传感器Ⅱ(20.2)所处位置相互垂直；所述底板(1)上安装有传感器支撑架Ⅱ(18)，所述传感器支撑架Ⅱ(18)上安装有磁电传感器(19)；所述支撑轴承Ⅱ(7)上安装有加速度传感器Ⅰ(20)，所述齿轮箱(3)上安装有加速度传感器Ⅱ(21)。
其实施方式在于，对于旋转机械多故障模拟与检测实验装置，所述齿轮箱(3)内部为一级齿轮传动，从动齿轮作为故障齿轮，用于模拟齿轮常见故障。齿轮箱(3)端盖上安装有加速度传感器Ⅱ(21)，用于检测齿轮箱振动信号。
其实施方式还在于，支撑轴承Ⅱ(7)作为故障轴承，用于模拟轴承常见故障。在支撑轴承Ⅱ(7)侧面，安装有加速度传感器Ⅰ(20)，用于检测轴承振动信号。
其实施方式还在于，所述齿形圆盘(15)表面上均匀排布有用于安装配重螺钉的通孔，可在齿形圆盘(15)一侧通孔内安装配重螺钉，用于模拟主轴(10)旋转时质量偏心现象；齿形圆盘(15)边缘圆周上排布有均匀齿形槽，在底板(1)上安装有传感器支撑架Ⅱ(18)，传感器支撑架Ⅱ(18)上安装有磁电传感器(19)，磁电传感器(19) 以非接触方式靠近齿形圆盘(15)边缘，用于测量主轴(10)的转速。
其实施方式还在于，底板(1)上还安装有传感器支撑架Ⅰ(17)，传感器支撑架Ⅰ(17)上固定有支撑杆Ⅰ(17.1)和支撑杆Ⅱ(17.2)，支撑杆Ⅰ(17.1)上安装有电涡流传感器Ⅰ(20.1)，支撑杆Ⅱ(17.2)上安装有电涡流传感器Ⅱ(20.2)，电涡流传感器Ⅰ(20.1)与电涡流传感器Ⅱ(20.2)均以非接触方式靠近主轴(10)，并且二者所处位置相互垂直；当主轴(10)旋转时，电涡流传感器Ⅰ(20.1)电涡流传感器Ⅱ(20.2)可在相互垂直的2个方向上，同时测量主轴(10)在径向方向的振动位移。
其实施方式还在于，当模拟多故障时，保留底板(1)上所有的装置和传感器；当模拟齿轮的单一故障时，可断开联轴器Ⅳ(14)，停止电动机(2)对主轴(10)的动力传递；当模拟轴承单一故障时，可断开联轴器Ⅰ(11)，停止电动机(2)对齿轮箱的动力传递；当模拟主轴单一故障时，可断开联轴器Ⅰ(11)，卸掉支撑轴承Ⅱ(7)。

Claims (2)

1.旋转机械多故障模拟与检测实验装置，其特征在于：包括底板(1)，电动机(2)，所述电动机(2)通过联轴器Ⅰ(11)与齿轮箱(3)相连，所述齿轮箱(3)通过联轴器Ⅱ(12)与发电机(4)相连，所述发电机(4)通过联轴器Ⅲ(13)与磁粉制动器(5)相连，所述电动机(2)通过带传动件(16)与传动轴(9)相连，所述传动轴(9)通过联轴器Ⅳ(14)与主轴(10)相连，所述主轴(10)穿过支撑轴承Ⅰ(6)、支撑轴承Ⅱ(7)和支撑轴承Ⅲ(8)，所述主轴(10)上安装有齿形圆盘(15)，所述齿形圆盘(15)表面上均匀排布有用于安装配重螺钉的通孔，所述齿形圆盘(15)的边缘圆周上排布有均匀齿形槽。
2.旋转机械多故障模拟与检测实验装置，其特征在于：根据权利要求1所述底板(1)上安装有传感器支撑架Ⅰ(17)，所述传感器支撑架Ⅰ(17)上固定有支撑杆Ⅰ(17.1)，所述支撑杆Ⅰ(17.1)上安装有电涡流传感器Ⅰ(20.1)；所述传感器支撑架Ⅰ(17)上固定有支撑杆Ⅱ(17.2)，所述支撑杆Ⅱ(17.2)上安装有电涡流传感器Ⅱ(20.2)，所述电涡流传感器Ⅰ(20.1)与电涡流传感器Ⅱ(20.2)所处位置相互垂直；所述底板(1)上安装有传感器支撑架Ⅱ(18)，所述传感器支撑架Ⅱ(18)上安装有磁电传感器(19)；根据权利要求1所述支撑轴承Ⅱ(7)上安装有加速度传感器Ⅰ(20)，根据权利要求1所述齿轮箱(3)上安装有加速度传感器Ⅱ(21)。
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