CN217059339U - 一种用于齿轮箱的故障检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于齿轮箱的故障检测装置，包括信息采集模块、信息传输模块和中央处理器；所述信息采集模块包括振动传感器、噪音传感器和电涡流传感器；所述振动传感器用于采集所述齿轮箱的振动数据；所述噪音传感器用于收集齿轮箱的噪音数据；所述电涡流传感器的检测探头位于所述齿轮箱的输入轴和输出轴的轴向和径向，用于检测所述输入轴和所述输出轴的轴向位移和径向位移；所述信息传输模块用于将采集到振动数据、噪音数据以及位移数据传输给中央处理器。本实用新型的故障检测装置可以更为精准地实现对齿轮箱的检测，以便于及早发现齿轮箱中存在的问题。

Description

一种用于齿轮箱的故障检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种齿轮箱检测系统，具体涉及一种用于齿轮箱的故障检测装置。

背景技术

齿轮变速箱广泛应用于机械设备中，是机器设备的关键部件，齿轮箱一旦发生故障，便会引起机器设备的严重失效，因此，对齿轮箱进行状态监测和故障诊断研究是非常必要的。当前齿轮箱的故障诊断方法主要有振动与噪声分析、扭振分析、油液分析、声发射测试、温度及能耗监测等，其中振动噪声诊断是齿轮箱状态监测和故障诊断最常用的方法。齿轮箱中的轴、齿轮和轴承在工作时会产生振动；一旦发生故障，其振动噪声信号的能量分布和频率成分将会发生变化。噪声信号是齿轮箱故障特征的载体，对其状况进行分析，可实现不停机操作状态下的故障诊断，大大降低了停机损失。振动噪声分析故障诊断系统安全可靠、技术成熟、价格便宜、操作相对简单，在齿轮箱状态监测中得到了广泛应用。

然而现有的齿轮箱检测还不够完善，检测精度依然不高，仍然需要进一步改进和完善。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于齿轮箱的故障检测装置，所述故障检测装置可以更为精准地实现对齿轮箱的检测，以便于及早发现齿轮箱中存在的问题。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案是：

一种用于齿轮箱的故障检测装置，包括信息采集模块、信息传输模块以及中央处理器，其中，

所述信息采集模块包括振动传感器、噪音传感器和电涡流传感器，其中，所述振动传感器安装在所述齿轮箱的轴承座上，用于采集所述齿轮箱的振动数据；所述噪音传感器安装在所述齿轮箱上，用于收集齿轮箱的噪音数据；所述电涡流传感器的检测探头位于所述齿轮箱的输入轴和输出轴的轴向和径向，用于检测所述输入轴和所述输出轴的轴向位移和径向位移；

所述信息传输模块用于将采集到振动数据、噪音数据以及位移数据传输给中央处理器，该信息传输模块包括数据采集卡以及数据传输线，其中，所述振动传感器、噪音传感器和电涡流传感器分别通过数据传输线与所述数据采集卡的输入接口连接，所述数据采集卡的输出接口通过数据传输线与所述中央处理器连接。

优选的，所述数据采集卡与所述振动传感器、噪音传感器和电涡流传感器之间还设置有信号调理器。

优选的，所述数据传输线为USB数据线。

优选的，所述数据采集卡为NI9234多功能数据采集卡。

优选的，所述噪音传感器为传声器。

优选的，所述振动传感器为ENTEK9300加速度传感器。

优选的，所述中央处理器为计算机。

优选的，还包括检测平台，其中，所述信息采集模块、信息传输模块、中央处理器以及待检测的齿轮箱均安装在所述检测平台；所述检测平台上设置有用于驱动待检测的齿轮箱动作的驱动装置；所述驱动装置包括驱动电机以及传动机构，其中，所述驱动电机安装在所述检测平台上，该驱动电机的主轴通过传动机构与待检测的齿轮箱的输入轴连接。

优选的，所述传动机构为同步带传动机构或者是齿轮传动机构。

优选的，所述振动传感器、噪音传感器和电涡流传感器为多组。

本实用新型的技术方案与现有技术相比具有以下的有益效果：

1、本实用新型的用于齿轮箱的故障检测装置在现有通过检测齿轮箱的噪音和振动的基础上，增设了电涡流传感器，通过将电涡流传感器的检测探头设置在所述齿轮箱的输入轴和输出轴的径向和轴向，利用电涡流传感器的非接触式位移检测功能，分别用于检测输出轴和输入轴的径向跳动和轴向跳动数据，当输入轴和输出轴及其上的轴承或齿轮出现破坏等故障时，轴本身会产生超过正常范围的异常轴向或/和径向振动，从而来检测齿轮箱中的轴、轴承或齿轮是否有损伤。而现有的振动传感器只能检测整个减速箱的振动异常，不能进一步判断异常振动源的具体位置。

2、本实用新型的用于齿轮箱的故障检测装置通过振动传感器、噪音传感器以及电涡流传感器来分别来实现对齿轮箱进行故障检测，检测精度得到进一步提高，对故障源的判断更加快速和精准。

附图说明

图1为本实用新型的用于齿轮箱的故障检测装置的结构简图，其中，虚线为数据传输线。

图2为本实用新型的用于齿轮箱的故障检测装置的结构简图(去除检测模)。

图3为电涡流传感器的设置位置示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

参见图1-图3，本实用新型的用于齿轮箱4的故障检测装置包括检测平台1以及设置在检测平台1上的检测装置。

参见图1-图3，待检测的齿轮箱4安装在所述检测平台1上；所述检测平台1上设置有用于驱动待检测的齿轮箱4动作的驱动装置；所述驱动装置包括驱动电机2以及传动机构3，其中，所述驱动电机2安装在所述检测平台1上，该驱动电机2的主轴通过传动机构3与待检测的齿轮箱4的输入轴连接；所述传动机构3为同步带传动机构或者是齿轮传动机构。通过设置上述设置，当需要对齿轮箱4进行检测时，所述驱动电机2带动所述齿轮箱4工作，以便于后续的信息采集模块对齿轮箱4进行数据采集。

参见图1-图3，所述检测装置包括信息采集模块、信息传输模块以及中央处理器9。

参见图1-图3，所述信息采集模块包括振动传感器5、噪音传感器7和电涡流传感器6。

参见图1-图3，所述振动传感器5安装在所述齿轮箱4的轴承座上，用于采集所述齿轮箱4的振动数据；本实施例中采用压电式加速度传感器，由于压电式加速度传感器在工程运用中很普遍，功能与加速度传感器相似，但其输出阻抗低，而且抗干扰，更适于多点测量，稳定性好；型号可以采用ENTEK9300压电式加速度传感器。

参见图1-图3，所述噪音传感器7安装在所述齿轮箱4上，用于收集齿轮箱4的噪音数据；所述噪音传感器7采用传声器，由于传声器是一种声压换能器，它是获取噪声信号的首先一环，可用来直接测量声场中的声压，其中，传声器包括两部分，一是将声能转换成机械能的声接受器，它通常具有力学振动系统，如振膜。将传声器放置于声场中，振膜会在声的作用下产生一定的振动；二是使机械能变换为电能的机电转换器。故此，本实施例中采用的传声器的型号为传声器MPA201。

参见图1-图3，所述电涡流传感器6的检测探头位于所述齿轮箱4的输入轴和输出轴的轴向和径向，用于检测所述输入轴和所述输出轴的轴向位移和径向位移；由于电涡流传感器6为非接触式传感器，因此该电涡流传感器6的检测探头分别安装在靠近齿轮箱4的输入轴和输出轴的轴向端面和圆周面处，通过检测输入轴和输出轴的轴向端面和圆周面在齿轮箱4工作时的位移是否在允许的误差范围内，以此来判断齿轮箱4内部是否出现故障。

参见图1-图3，所述信息传输模块用于将采集到振动数据、噪音数据以及位移数据传输给中央处理器9，该信息传输模块包括数据采集卡8以及数据传输线(例如USB数据线)，其中，所述振动传感器5、噪音传感器7和电涡流传感器6分别通过数据传输线与所述数据采集卡8的输入接口连接，所述数据采集卡8的输出接口通过数据传输线与所述中央处理器9连接；另外，所述数据采集卡8与所述振动传感器5、噪音传感器7和电涡流传感器6之间还设置有信号调理器，设置信号调理器的目的是将信号采集模块所采集到的待测信号进行放大、滤去干扰故障特征信号的噪声波形才能转换成数据采集卡8能够接受的模拟信号；且因为信号采集模块传递的电压、电流或电阻是很微小，极易受到噪声信号的影响，所以在数据采集卡8将其转变为数字信号之前要进行放大、滤去噪声波形。

在本实施例中，由于数据采集卡8采用集合了信号调理器的功能的美国Nl公司NI9234多功能数据采集卡8，因此免去了独立的信号调理器的硬件需求。

参见图1-图3，所述中央处理器9为计算机，所述计算机内置的LabView软件平台使采集的数据经过傅里叶变换等信号分析手段，于正常幅值比较来得出该齿轮箱4的健康状况，不需要换成图片，而是用数据转换，把时域波形变成频域波形，然后根据频率段的振动幅值的大小来进行判断；LabView软件的具体操作方式可以参照现有的技术实施，在此不做详述。

最后，所述振动传感器5、噪音传感器7和电涡流传感器6也可以设置为多组，且设置在齿轮箱4的多个位置处，通过多组振动传感器5、噪音传感器7和电涡流传感器6，可以进一步提高数据采集效率和采集精度。

参见图1-图3，本实用新型的用于齿轮箱的故障检测装置的工作原理是：

本实用新型的用于齿轮箱4的故障检测装置在现有通过检测齿轮箱4的噪音和振动的基础上，增设了电涡流传感器6，通过将电涡流传感器6的检测探头设置在所述齿轮箱4的输入轴和输出轴的径向和轴向，利用电涡流传感器6的非接触式位移检测功能，分别用于检测输出轴和输入轴的径向跳动和轴向跳动数据，当输入轴和输出轴及其上的轴承或齿轮出现破坏等故障时，轴本身会产生超过正常范围的异常轴向或/和径向振动，从而来检测齿轮箱中的轴、轴承或齿轮是否有损伤。而现有的振动传感器5只能检测整个减速箱的振动异常，不能进一步判断异常振动源的具体位置。

上述为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于齿轮箱的故障检测装置，包括信息采集模块、信息传输模块以及中央处理器，其特征在于，

所述信息采集模块包括振动传感器、噪音传感器和电涡流传感器，其中，所述振动传感器安装在所述齿轮箱的轴承座上，用于采集所述齿轮箱的振动数据；所述噪音传感器安装在所述齿轮箱上，用于收集齿轮箱的噪音数据；所述电涡流传感器的检测探头位于所述齿轮箱的输入轴和输出轴的轴向和径向，用于检测所述输入轴和所述输出轴的轴向位移和径向位移；

所述信息传输模块用于将采集到振动数据、噪音数据以及位移数据传输给中央处理器，该信息传输模块包括数据采集卡以及数据传输线，其中，所述振动传感器、噪音传感器和电涡流传感器分别通过数据传输线与所述数据采集卡的输入接口连接，所述数据采集卡的输出接口通过数据传输线与所述中央处理器连接。

2.根据权利要求1所述的用于齿轮箱的故障检测装置，其特征在于，所述数据采集卡与所述振动传感器、噪音传感器和电涡流传感器之间还设置有信号调理器。

3.根据权利要求2所述的用于齿轮箱的故障检测装置，其特征在于，所述数据传输线为USB数据线。

4.根据权利要求1所述的用于齿轮箱的故障检测装置，其特征在于，所述数据采集卡为NI9234多功能数据采集卡。

5.根据权利要求1所述的用于齿轮箱的故障检测装置，其特征在于，所述噪音传感器为传声器。

6.根据权利要求1所述的用于齿轮箱的故障检测装置，其特征在于，所述振动传感器为ENTEK9300加速度传感器。

7.根据权利要求1所述的用于齿轮箱的故障检测装置，其特征在于，所述中央处理器为计算机。

8.根据权利要求1所述的用于齿轮箱的故障检测装置，其特征在于，还包括检测平台，其中，所述信息采集模块、信息传输模块、中央处理器以及待检测的齿轮箱均安装在所述检测平台；所述检测平台上设置有用于驱动待检测的齿轮箱动作的驱动装置；所述驱动装置包括驱动电机以及传动机构，其中，所述驱动电机安装在所述检测平台上，该驱动电机的主轴通过传动机构与待检测的齿轮箱的输入轴连接。

9.根据权利要求8所述的用于齿轮箱的故障检测装置，其特征在于，所述传动机构为同步带传动机构或者是齿轮传动机构。

10.根据权利要求1所述的用于齿轮箱的故障检测装置，其特征在于，所述振动传感器、噪音传感器和电涡流传感器为多组。

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