CN216450293U - 一种齿轮箱故障诊断及润滑冷却系统实训平台 - Google Patents

Abstract

一种齿轮箱故障诊断及润滑冷却系统实训平台，包括齿轮箱缩比实训单元、设置在所述齿轮箱缩比实训单元上方并与其固定连接的冷却系统单元、设置在所述齿轮箱缩比实训单元下方并与其连通的润滑单元、设置在所述齿轮箱缩比实训单元输入端的传动单元、设置在所述齿轮箱缩比实训单元输入端对侧的风源模拟单元、设置在所述齿轮箱缩比实训单元正上方的吊车单元以及与所述齿轮箱缩比实训单元和所述风源模拟单元电连接的人机交互单元，该实训平台本实训台可用于齿轮箱、冷却系统润滑系统运行、维护培训、齿轮箱内部部件的故障诊断培训。

Description

一种齿轮箱故障诊断及润滑冷却系统实训平台

技术领域

本实用新型涉及一种实训平台，具体为一种齿轮箱故障诊断及润滑冷却系统实训平台。

背景技术

风力发电作为未来可取代传统能源的“绿色能源”之一，其发展的速度在诸如太阳能、生物质能和潮汐能等可再生能源中是最具有市场化规模及前景的。在一些国家，风能发电已能提供全国电能需求的10％～20％，有的甚至达到50％以上。虽然中国的风电事业起步比较晚，但在国家政策大力支持下，过去10年内的风力发电装机容量年均增长速度达到了55％以上，前景看好。

由于风电事业的蓬勃发展，随着风电场的快速建设以及风力发电机组装机容量的大幅度增长，带来了一系列的挑战，其突出表现就是机组的质量问题，其中又以齿轮箱故障为频发的主要问题之一，严重的影响了机组的正常工作，带来了巨大的经济损失。风力发电机组作为一种大型的旋转机械，长期运行在恶劣的环境下，并且由于风力发电机组一般安装在高山、荒野、海滩、海岛等风口处，受无规律的变向变负荷的风力作用以及强阵风的冲击，机组使用寿命以及故障频发。齿轮箱作为风机内传动系统的核心部件，持续受到交变的冲击力和重载荷，更是故障的高发部位。齿轮箱常见的故障有齿轮断齿、轴承内外圈损坏、轴不平衡等，当这些故障存在时，会引起齿轮箱振动信号的调制问题，不同部位的故障会引起不同的振动信号特征频率，同一部位不同程度的故障会引起不同程度的振动幅值。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型要解决的技术问题是提出一种齿轮箱故障诊断及润滑冷却系统实训平台，该实训平台通过对发生故障的振动信号进行分析，可以对齿轮箱的健康状态做出相应的评估，并能够进行齿轮箱润滑系统运行、维护培训。

本实用新型采用如下技术方案：

一种齿轮箱故障诊断及润滑冷却系统实训平台，包括齿轮箱缩比实训单元、设置在所述齿轮箱缩比实训单元上方并与其固定连接的冷却系统单元、设置在所述齿轮箱缩比实训单元下方并与其连通的润滑单元、设置在所述齿轮箱缩比实训单元输入端的传动单元、设置在所述齿轮箱缩比实训单元输入端对侧的风源模拟单元、设置在所述齿轮箱缩比实训单元正上方的吊车单元以及与所述齿轮箱缩比实训单元和所述风源模拟单元电连接的人机交互单元；齿轮箱缩比实训单元为实际尺寸按比例缩小制造的实训用齿轮箱，用来展示结构和拆装练习，方便让实训人员了解内部构造、零件形状、零件名称等；冷却系统单元对齿轮箱进行散热，防止在运行过程中过热导致零件损坏；润滑单元用来给齿轮箱内部提供润滑油，减少齿轮摩擦，降低机体温度，带走机体运行产生的碎屑，同时对齿轮啮合运动有一定的缓冲作用；传动单元用来连接风源模拟单元和齿轮箱缩比实训单元，将动力从风源模拟单元传输到齿轮箱缩比实训单元，传递动力；风源模拟单元提供动力源，通过改变电流强弱可以调节动力大小或者通过改变额定功率不同电机来获取不同的动力；人机交互单元通过电信号来控制电机的启停、转速大小、正反转等。

进一步的，齿轮箱缩比实训单元包括齿轮箱本体、输入轴、底座以及固定架，所述输入轴设置在所述齿轮箱本体的输入端，所述底座设置在所述齿轮箱本体的下侧，所述固定架设置在所述底座和所述齿轮箱本体之间，并与所述底座和所述齿轮箱本体螺栓连接；底座有效保证齿轮箱本体的稳定性，减少机体损伤，同时底座具有配重的功能，齿轮箱本体两侧各有一个保证机体平衡，减少机体运行噪音，固定架用来连接齿轮箱本体和底座，所述输入轴的在机体外部的一端设置有花键。

进一步的，所述冷却系统单元包括风机以及风机固定架，所述风机固定架设置在所述齿轮箱本体上方并与所述齿轮箱本体固定连接，且所述风机固定架的上表面平行于水平地面，所述风机固定架中心设置有孔，所述风机通过螺栓连接于所述风机固定架上表面。

进一步的，所述润滑单元包括机油泵，来油管、回油管、油箱以及滤芯，所述机油泵与所述齿轮箱本体内部连通，所述机油泵通过所述来油管与所述油箱连通，从油箱吸取润滑油，所述机油泵的动力来自于齿轮箱内部的齿轮传递出的动力，通过齿轮啮合获取动力，完成吸油的功能；所述齿轮箱本体与所述油箱通过所述回油管连通，滤芯有效过滤油箱中的杂质。

进一步的，所述风源模拟单元为伺服电机，设置有输出轴，所述伺服电机可以根据电流的大小控制转速，方便控制和演示，在电机上设置有传感器，实时将转速信号反馈给人机交互单元，所述输出轴在电机外部的一端设置有花键。

进一步的，所述传动单元包括轴承、齿套以及箱壁，所述轴承数量为两个，相对设置在所述传动单元两侧，所述轴承与所述箱壁以及所述输入轴、所述输出轴过盈配合，轴承有效减少输入轴和输出轴的转动摩擦，所述传动单元的上方设置拆装口，方便安装齿套。

进一步的，所述输入轴、所述输出轴头部通过花键与所述齿套相适配，这种配合更加稳定，传动效率更高，且装卸方便，可以通过传动单元的上方安装孔进行安装和拆卸。

进一步的，人机交互单元包括显示屏、设置在所显示屏下方的信号灯、设置在所述信号灯下方的操作键盘以及设置在所述操作键盘下方的控制柜，控制柜包含PLC控制器、变频器、接触器、断路器、继电器、开关电源等，实现对实训平台的电气控制及故障触发等功能。电气控制柜内器件布局按元器件类别进行排布，可方便实验人员对电气元件的识别及布线；通过人机界面交互单元可实现对实训设备工作状态监视与控制、故障与维修内容设置及实训考核与管理。

进一步的，所述吊车单元包括壳体、设置在所述壳体内部的绞盘、设置在所述绞盘一端的电机、设置在所述绞盘下方的吊钩、设置在所述电机下方并与所述电机电连接的控制手柄，吊车单元采用5t级吊车，可以在拆装维修及排除故障演示齿轮箱的过程中对较重的零件进行吊装，安全且便捷。

进一步的，一种齿轮箱故障诊断及润滑冷却系统实训平台还包括设置在地面下方的电线收纳单元，此结构为中空结构，用来收纳设备之间的连线，从而防止在实训过程中发生漏电及触电事故，并且可以减少线路的老化，节约运行成本。

本实用新型的有益效果：

本实用新型有益效果：本实用新型要解决的技术问题是公开一种齿轮箱故障诊断及润滑冷却系统实训平台，

(1)本实训台可用于齿轮箱润滑系统运行、维护培训；

(2)本实训台可用于齿轮箱冷却系统运行、维护培训；

(3)本实训台可用于齿轮箱内部部件的故障诊断培训；

(4)本实训台能够使用对中仪检测齿轮箱高速轴与电机的同轴度；

(5)本实训台可用于齿轮箱高速轴损坏的维护和培训；

(6)本实训台可用于齿轮箱内窥镜内部检查的培训；

(7)本实训台能够完成齿轮箱定检及巡检内容；

(8)本实训台能够更换中齿轴轴系的齿轮和轴承；

(9)本实训台能够更换高速轴轴系的齿轮和轴承；

(10)本实训台能够更换平行轴系的轴承；

(11)本实训台能够更换润滑系统的滤芯。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明；

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的齿轮箱及润滑冷却结构示意图；

图3是本实用新型的传动单元结构示意图；

图4是本实用新型的电车单元结构示意图；

图5是本实用新型的人机交互单元结构示意图。

其中：

1齿轮箱缩比实训单元、11齿轮箱本体、12输入轴、13底座、14固定架、

2冷却系统单元、21风机、22风机固定架、

3传动单元、31轴承、32齿套、33箱壁、

4风源模拟单元、41输出轴、

5人机交互单元、51显示屏、52信号灯、53操作键盘、54控制柜、

6吊车单元、61绞盘、62壳体、63电机、64吊钩、65控制手柄、

7润滑系统单元、71机油泵、72来油管、73回油管、74油箱、75滤芯、

8电线收纳单元。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型进行进一步详细的叙述。

如图1-5所示，一种齿轮箱故障诊断及润滑冷却系统实训平台，其特征在于：包括齿轮箱缩比实训单元1、设置在所述齿轮箱缩比实训单元1上方并与其固定连接的冷却系统单元2、设置在所述齿轮箱缩比实训单元1下方并与其连通的润滑单元7、设置在所述齿轮箱缩比实训单元1输入端的传动单元3、设置在所述齿轮箱缩比实训单元1输入端对侧的风源模拟单元4、设置在所述齿轮箱缩比实训单元1正上方的吊车单元6以及与所述齿轮箱缩比实训单元1和所述风源模拟单元4电连接的人机交互单元5。

齿轮箱缩比实训单元1包括齿轮箱本体11、输入轴12、底座13以及固定架14，所述输入轴12设置在所述齿轮箱本体11的输入端，所述底座13设置在所述齿轮箱本体11的下侧，所述固定架14设置在所述底座13和所述齿轮箱本体11之间，并与所述底座13和所述齿轮箱本体11螺栓连接。

所述冷却系统单元2包括风机21以及风机固定架22，所述风机固定架22设置在所述齿轮箱本体11上方并与所述齿轮箱本体11固定连接，且所述风机固定架22的上表面平行于水平地面，所述风机固定架22中心设置有孔，所述风机21通过螺栓连接于所述风机固定架22上表面。

所述润滑单元7包括机油泵71，来油管72、回油管73以及油箱74，所述机油泵71 与所述齿轮箱本体11内部连通，所述机油泵71通过所述来油管72与所述油箱74连通，所述齿轮箱本体11与所述油箱74通过所述回油管73连通。

所述风源模拟单元4为伺服电机，设置有输出轴41。

所述传动单元3包括轴承31、齿套32以及箱壁33，所述轴承31数量为两个，相对设置在所述传动单元3两侧，所述轴承31与所述箱壁33以及所述输入轴12、所述输出轴 41过盈配合。

所述输入轴12、所述输出轴41头部通过花键与所述齿套32相适配。

所述人机交互单元5包括显示屏51、设置在所显示屏下方的信号灯52、设置在所述信号灯52下方的操作键盘53以及设置在所述操作键盘53下方的控制柜54，控制柜包含 PLC控制器、变频器、接触器、断路器、继电器、开关电源等，实现对实训平台的电气控制及故障触发等功能。电气控制柜内器件布局按元器件类别进行排布，可方便实验人员对电气元件的识别及布线。

所述吊车单元6包括壳体62、设置在所述壳体62内部的绞盘61、设置在所述绞盘61一端的电机63、设置在所述绞盘61下方的吊钩64、设置在所述电机63下方并与所述电机63电连接的控制手柄65。

还包括设置在地面下方的电线收纳单元8。

工作流程：

打开吊车单元6，将齿轮箱本体11吊装到位后，连接输入轴12和传动单元3，将齿轮箱本体11的固定架14与底座13的螺栓拧紧，然后将风源模拟单元4固定在机座上，连接风源模拟单元4的输出轴41和传动单元3，然后将传动单元3的齿套套设在输入轴12和输出轴 41的花键之上，使三者紧密接合，然后将冷却系统单元2的风机21安装在风机固定架22 上，将润滑系统单元7的来油管72的一端连接到机油泵，另一端连接到滤芯，来油管72穿过滤芯后接入油箱74，然后将回油管73一端连接到齿轮箱本体11底部，另一端连接到油箱74，然后将齿轮箱本体11、风机21和风源模拟单元4的电线通过电线收纳单元8连接到人机交互单元5，此时可以按下操作键盘53启动按钮，开启信号灯52亮起后开始启动风源模拟单元4，伺服电机开始转动，带动传动单元3转动，从而带动齿轮箱输入轴12的转动，然后齿轮箱开始工作，在预热10分钟后，可以开始进行观测和检查，并进行相关实训项目，当需要进行拆卸齿轮箱相关操作时，先将操作键盘53上的停止按钮按下，切断所有电源，然后开始拆卸，利用吊车单元6，拆卸零部件，拆下的零部件须摆放整齐，以便装配时使用。

实训台可实现的实训项目有：

1.齿轮箱的维护和检修

1)齿轮箱紧固件检查

2)齿轮箱弹性支撑检查

3)齿轮箱振动情况检查

4)齿轮箱齿轮和轴承检查

5)齿轮箱传感器检查

2.齿轮箱内部件拆卸与更换：

1)空气过滤器拆卸与更换

2)加热器拆卸与更换

3)温度传感器拆卸与更换

4)齿轮箱油泵电机的拆卸与更换

5)齿轮箱油管的拆卸与更换

6)齿轮箱润滑油更换

3.齿轮箱润滑与冷却系统的维护：

1)润滑系统管路检查维护

2)软管老化情况检查维护

3)热交器检查维护

4)过滤器检查维护

5)油泵检查维护

6)手动阀检查

7)紧固件检查

8)传感器检测

4.齿轮箱及冷却系统常见故障模拟

齿轮箱油泵过载

齿轮箱油位过低

齿轮箱油温高限功率

齿轮箱高速泵无压力

齿轮箱油温过高

5.齿轮箱与发电机对中实操实训

1)齿轮箱减震实操实训

2)发电机减震装置调整实训

3)对中设备实操实训

最后应说明的是，以上实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种齿轮箱故障诊断及润滑冷却系统实训平台，其特征在于：包括齿轮箱缩比实训单元(1)、设置在所述齿轮箱缩比实训单元(1)上方并与其固定连接的冷却系统单元(2)、设置在所述齿轮箱缩比实训单元(1)下方并与其连通的润滑单元(7)、设置在所述齿轮箱缩比实训单元(1)输入端的传动单元(3)、设置在所述齿轮箱缩比实训单元(1)输入端对侧的风源模拟单元(4)、设置在所述齿轮箱缩比实训单元(1)正上方的吊车单元(6)以及与所述齿轮箱缩比实训单元(1)和所述风源模拟单元(4)电连接的人机交互单元(5)。

2.根据权利要求1所述的一种齿轮箱故障诊断及润滑冷却系统实训平台，其特征在于：齿轮箱缩比实训单元(1)包括齿轮箱本体(11)、输入轴(12)、底座(13)以及固定架(14)，所述输入轴(12)设置在所述齿轮箱本体(11)的输入端，所述底座(13)设置在所述齿轮箱本体(11)的下侧，所述固定架(14)设置在所述底座(13)和所述齿轮箱本体(11)之间，并与所述底座(13)和所述齿轮箱本体(11)螺栓连接。

3.根据权利要求2所述的一种齿轮箱故障诊断及润滑冷却系统实训平台，其特征在于：所述冷却系统单元(2)包括风机(21)以及风机固定架(22)，所述风机固定架(22)设置在所述齿轮箱本体(11)上方并与所述齿轮箱本体(11)固定连接，所述风机固定架(22)中心设置有孔，所述风机(21)通过螺栓连接于所述风机固定架(22)上表面。

4.根据权利要求3所述的一种齿轮箱故障诊断及润滑冷却系统实训平台，其特征在于：所述润滑单元(7)包括机油泵(71)，来油管(72)、回油管(73)、油箱(74)以及滤芯(75)，所述机油泵(71)与所述齿轮箱本体(11)内部连通，所述机油泵(71)通过所述来油管(72)与所述油箱(74)连通，所述齿轮箱本体(11)与所述油箱(74)通过所述回油管(73)连通，所述滤芯(75)设置在所述来油管(72)中部。

5.根据权利要求4所述的一种齿轮箱故障诊断及润滑冷却系统实训平台，其特征在于：所述风源模拟单元(4)为伺服电机，设置有输出轴(41)。

6.根据权利要求5所述的一种齿轮箱故障诊断及润滑冷却系统实训平台，其特征在于：所述传动单元(3)包括轴承(31)、齿套(32)以及箱壁(33)，所述轴承(31)数量为两个，相对设置在所述传动单元(3)两侧，所述轴承(31)与所述箱壁(33)以及所述输入轴(12)、所述输出轴(41)过盈配合。

7.根据权利要求6所述的一种齿轮箱故障诊断及润滑冷却系统实训平台，其特征在于：所述输入轴(12)、所述输出轴(41)头部通过花键与所述齿套(32)相适配。

8.根据权利要求1所述的一种齿轮箱故障诊断及润滑冷却系统实训平台，其特征在于：人机交互单元(5)包括显示屏(51)、设置在所显示屏下方的信号灯(52)、设置在所述信号灯(52)下方的操作键盘(53)以及设置在所述操作键盘(53)下方的控制柜(54)。

9.根据权利要求1所述的一种齿轮箱故障诊断及润滑冷却系统实训平台，其特征在于：所述吊车单元(6)包括壳体(62)、设置在所述壳体(62)内部的绞盘(61)、设置在所述绞盘(61)一端的电机(63)、设置在所述绞盘(61)下方的吊钩(64)、设置在所述电机(63)下方并与所述电机(63)电连接的控制手柄(65)。

10.根据权利要求2所述的一种齿轮箱故障诊断及润滑冷却系统实训平台，其特征在于：所述齿轮箱本体(11)设置有输出端法兰，与发电机输入端相适配。

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