軸承-齒輪多故障耦合模擬實驗臺的製作方法

2023-07-08 22:18:11

專利名稱：軸承-齒輪多故障耦合模擬實驗臺的製作方法
技術領域：
本發明屬於旋轉機械故障診斷的故障模擬裝置，具體涉及一種軸承-齒輪多故障耦合模擬實驗臺。
技術背景軸承故障實驗臺、齒輪故障實驗臺作為旋轉機械故障診斷的典型裝置 對於科研人員進行旋轉機械的故障研究提供了很好的實驗對象，通過實驗 臺的模擬故障設置，技術人員可以方便地進行故障診斷研究過程。申請號/專利號為200810017578的專利 一種多故障耦合齒輪箱模擬實驗臺，為 齒輪故障模擬設計了很好的實驗裝置，北方工業大學的梁鵬鵬等設計了滾 動軸承實驗臺(梁鵬鵬，羅學科，張超英.噪聲與振動控制.基於虛擬儀器技 術的滾動軸承故障診斷實驗臺的設計.2008 (2))，能方便地進行滾動軸承 的故障模擬及診斷。而目前的故障模擬實驗臺都是基於單個裝置的故障模擬，只能分別對 如軸承、齒輪的故障進行模擬實驗。發明內容本發明的目的在於提供一種將滾動軸承與齒輪箱結合起來，分別進行 各自的故障設置，實驗中不但能夠模擬各自的故障狀態，還可以同時模擬 軸承-齒輪的故障狀態，使得故障特徵更加接近現場實際情況的軸承-齒輪 多故障耦合模擬實驗臺。為達到上述目的，本發明採用的技術方案是包括第一直流可調速電動機，第一直流可調速電動機的輸出軸通過彈性聯軸器與齒輪箱體的輸入 軸相連，輸入軸通過聯軸器與軸承箱體的傳動軸相連，其特點是，軸承箱 體的心軸上設置有可換軸承套，在可換軸承套的一側設置有支撐箱體，支 撐箱體內設置有頂尖及調節頂尖的頂尖調節螺釘，在支撐箱體與可換軸承 套之間還設置有與頂尖相連接的頂盤，所說的齒輪箱體內輸入軸上套裝有 輸入軸滑移齒輪，輸入軸滑移齒輪上還設置有第一拔叉，在齒輪箱體內還 設置有齒輪箱中間軸及伸出齒輪箱體外並與第二直流可調速電機相連的 齒輪箱輸出軸，在齒輪箱中間軸上設置有中間軸小齒輪和中間軸大齒輪， 中間軸大齒輪與輸入軸滑移齒輪相嚙合，在齒輪箱輸出軸上設置有與中間 軸小齒輪相嚙合的輸出軸滑移齒輪，且在該輸出軸滑移齒輪上設置有第二 撥叉。本發明的齒輪箱體內分別設置有支撐輸入軸、齒輪箱中間軸及齒輪箱輸出軸的滾動軸承；軸承箱體內還設置有支撐軸承箱體傳動軸的滑動軸 承；可換軸承套的上端設置有防止可換軸承套徑向晃動的限位裝置，該限 位裝置包括與試驗臺相連接的加載底座，該加載底座上固定有兩個直角三 角架，兩個直角三角架的一個三角端與加載底座軸連接並能夠繞軸旋轉， 另一角上通過螺栓與圓盤連接，最後一角上設置有帶有掛鈎的配重，在圓 盤與可換軸承套上還設置有軸承套固定絲；齒輪箱輸出軸通過輸出軸聯軸 器與第二直流可調速電機相連。由於本發明的實驗臺不但能夠模擬各自的故障轉臺，還可以同時模擬 軸承-齒輪的故障狀態，使得故障特徵更加接近現場實際情況，更方便地 將實驗研究與生產實際結合，研究人員能夠進行現場先驗知識積累，便於 實際的故障監測與診斷。另外，本發明實驗臺還可運用於教學實踐中，提高學習認知水平。


圖1是本發明的整體結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明的結構原理和工作原理作進一步詳細說明。 參見圖l，本發明包括第一直流可調速電動機l，第一直流可調速電動機1的輸出軸通過彈性聯軸器3與齒輪箱體5的輸入軸2相連，輸入軸2 通過聯軸器8與軸承箱體18的傳動軸9相連，軸承箱體18內還設置有支 撐軸承箱體傳動軸9的滑動軸承11，軸承箱體18的心軸12上設置有可換 軸承套13，在可換軸承套13的一側設置有支撐箱體16，支撐箱體16內 設置有頂尖15及調節頂尖15的頂尖調節螺釘14，在支撐箱體16與可換 軸承套13之間還設置有與頂尖15相連接的頂盤17,所說的齒輪箱體5 內輸入軸2上套裝有輸入軸滑移齒輪6，輸入軸滑移齒輪6上還設置有第 一拔叉7，在齒輪箱體5內還設置有齒輪箱中間軸21及伸出齒輪箱體5 外並與第二直流可調速電機22相連的齒輪箱輸出軸24，所說的齒輪箱輸 出軸24通過輸出軸聯軸器23與第二直流可調速電機22相連；輸入軸2、 齒輪箱中間軸21及齒輪箱輸出軸24分別通過齒輪箱體5內的滾動軸承4 支撐，在齒輪箱中間軸21上設置有中間軸小齒輪20和中間軸大齒輪19， 中間軸大齒輪19與輸入軸滑移齒輪6相嚙合，在齒輪箱輸出軸24上設置 有與中間軸小齒輪20相嚙合的輸出軸滑移齒輪25，且在該輸出軸滑移齒 輪25上設置有第二撥叉26。本發明在可換軸承套13的上端設置有防止可 換軸承套13徑向晃動的限位裝置，該限位裝置包括兩個直角三角架28， 加載底座31，加載底座31通過兩個T型螺釘與試驗臺底座連接，同時兩個三角架28的一個三角端與加載底座的中間部位用軸連接並能夠繞軸旋 轉，加載配塊30，是開槽圓柱形的，此加重原理及結構和磅秤加載秤砣類 似，通過改變三角架28上的掛鈎29上配重30的個數，來改變可換軸承 套13的徑向載荷。另一角上固定有圓盤27，在圓盤27與可換軸承套13 上還設置有軸承套固定絲10。 裝置實驗原理及工作過程本實驗臺不但能夠模擬齒輪、軸承各自的故障狀態，還可以同時模擬 軸承-齒輪的複合故障狀態，使得模擬的故障更加貼近實際的工作狀況。 其工作過程如下第一直流可調速電動機1作為動力源裝置，通過彈性聯 軸器3與輸入軸2連接，齒輪箱體5內設置有輸入軸2、齒輪箱中間軸21 和齒輪箱輸出軸24，齒輪箱輸入軸2上有輸入軸滑移齒輪6，它有三個滑 移位置。(l)單獨模擬軸承實故障當輸入軸滑移齒輪6處於最左邊時，齒輪箱 中間軸21沒有齒輪與該輸入軸滑移齒輪6嚙合，此時相當於只給軸承箱 體的傳動軸施加動力，可以單獨模擬軸承實驗臺的故障。軸承實驗臺上的 軸承箱體傳動軸9通過聯軸器8與輸入軸2連接，軸承箱體心軸12與軸 承箱體傳動軸9配合，軸承箱體心軸12輸出端是與滾動軸承相配合的軸 頸，可換軸承套13上可以更換不同故障狀態的軸承(滾動體剝落、保持 架斷裂、外圈磨損、內圈磨損等)，頂尖15通過連接的頂盤17可以將軸 承及軸承套做軸向固定，頂尖調節螺釘14可以調節軸向頂緊壓力。圓盤 27通過軸承套固定絲10可以對可換軸承套13做徑向的固定，防止工作時 軸承套晃動。(2)單獨模擬齒輪故障:將輸入軸滑移齒輪6調至中間或右邊的位置，使其與中間軸大齒輪19嚙合，同時將心軸12上的可換軸承套13去掉， 即相當於空載。當輸入軸滑移齒輪6處於中間或右邊的位置時，齒輪箱中 間軸21和齒輪箱輸出軸24工作。齒輪箱中間軸21上的齒輪故障狀態情 況如下如圖所示，從左至右齒輪分別是正常齒輪、齒面剝落齒輪、齒輪 偏心齒輪、齒面點蝕齒輪、正常齒輪。當輸入軸滑移齒輪6處於中間狀態 時齒輪箱就有齒面點蝕齒輪工作，此時如將輸出軸滑移齒輪25通過第二 撥叉26調至左邊位置，則實驗中只模擬齒面點蝕故障，如將輸出軸滑移 齒輪25調至中間或右邊位置時，齒輪箱就有兩種故障狀態的齒輪工作， 這樣就可以同時模擬兩種故障齒輪的工作狀態(齒面點蝕和齒面剝落、齒 面點蝕和齒輪偏心)。當輸入軸滑移齒輪6處於右邊位置時，同樣可以單 獨模擬一種故障狀態(正常、齒面剝落、齒輪偏心)。(3)齒輪-軸承混合故障將可換軸承套13裝載不同軸承(滾動體剝落、 保持架斷裂、外圈磨損、內圈磨損等)，並用頂盤17頂緊和圓盤27徑向 固定，將輸入軸滑移齒輪6調至中間或右邊位置時，此時可以參照上面齒 輪故障模擬的方法，同時模擬出齒輪-軸承的混合故障，使得實驗模擬故 障更能反映實際的生產實際情況。本發明可用於旋轉機械振動監測與診斷領域，能夠全面、客觀、準確 地分別模擬滾動軸承的故障(如外圈故障、內圈故障、滾動體故障、保持 架故障等)、齒輪故障(如齒面剝落、輪齒偏心、輪齒折斷、齒面點蝕等) 及軸承-齒輪的綜合故障狀態。通過撥叉換位機構撥動齒輪的組合排列結 果，還可以在運行中連續地觀察兩對齒輪的耦合故障信號以及齒輪從正常 到發生故障的信號變化過程。
權利要求
1、一種軸承-齒輪多故障耦合模擬實驗臺，包括第一直流可調速電動機(1)，第一直流可調速電動機(1)的輸出軸通過彈性聯軸器(3)與齒輪箱體(5)的輸入軸(2)相連，輸入軸(2)通過聯軸器(8)與軸承箱體(18)的傳動軸(9)相連，其特徵在於軸承箱體(18)的心軸(12)上設置有可換軸承套(13)，在可換軸承套(13)的一側設置有支撐箱體(16)，支撐箱體(16)內設置有頂尖(15)及調節頂尖(15)的頂尖調節螺釘(14)，在支撐箱體(16)與可換軸承套(13)之間還設置有與頂尖(15)相連接的頂盤(17)，所說的齒輪箱體(5)內輸入軸(2)上套裝有輸入軸滑移齒輪(6)，輸入軸滑移齒輪(6)上還設置有第一拔叉(7)，在齒輪箱體(5)內還設置有齒輪箱中間軸(21)及伸出齒輪箱體(5)外並與第二直流可調速電機(22)相連的齒輪箱輸出軸(24)，在齒輪箱中間軸(21)上設置有中間軸小齒輪(20)和中間軸大齒輪(19)，中間軸大齒輪(19)與輸入軸滑移齒輪(6)相嚙合，在齒輪箱輸出軸(24)上設置有與中間軸小齒輪(20)相嚙合的輸出軸滑移齒輪(25)，且在該輸出軸滑移齒輪(25)上設置有第二撥叉(26)。
2、 根據權利要求l所述的軸承-齒輪多故障耦合模擬實驗臺，其特徵 在於所說的齒輪箱體(5)內分別設置有支撐輸入軸(2)、齒輪箱中間 軸(21)及齒輪箱輸出軸(24)的滾動軸承(4)。
3、 根據權利要求l所述的軸承-齒輪多故障耦合模擬實驗臺，其特徵 在於所說的軸承箱體(18)內還設置有支撐軸承箱體傳動軸(9)的滑 動軸承(11)。
4、 根據權利要求1所述的軸承-齒輪多故障耦合模擬實驗臺，其特徵 在於所說的可換軸承套(13)的上端設置有防止可換軸承套(13)徑向晃動的限位裝置，該限位裝置包括與試驗臺相連接的加載底座(31)，該 加載底座(31)上固定有兩個直角三角架(28),兩個直角三角架(28) 的一個三角端與加載底座(31)軸連接並能夠繞軸旋轉，另一角上通過螺 栓與圓盤(27)連接，最後一角上設置有帶有掛鈎(29)的配重(30), 在圓盤(27)與可換軸承套(13)上還設置有軸承套固定絲(10)。
5、 根據權利要求1所述的軸承-齒輪多故障耦合模擬實驗臺，其特徵 在於所說的齒輪箱輸出軸(24)通過輸出軸聯軸器(23)與第二直流可 調速電機(22)相連。
全文摘要
一種軸承-齒輪多故障耦合模擬實驗臺，包括第一直流可調速電動機以及穿過齒輪箱體與第一直流可調速電動機相連的輸入軸，輸入軸與軸承箱體的傳動軸相連，軸承箱體的心軸上設置有可換軸承套，在可換軸承套的一側設置有頂尖及頂盤，齒輪箱體內輸入軸上套裝有輸入軸滑移齒輪，齒輪箱體內還設置有齒輪箱中間軸及伸出齒輪箱體外並與第二直流可調速電機相連的齒輪箱輸出軸，在齒輪箱中間軸上設置有中間軸小齒輪和中間軸大齒輪，在齒輪箱輸出軸上設置有與中間軸小齒輪相嚙合的輸出軸滑移齒輪。本發明不但能夠模擬各自的故障轉臺，還可以同時模擬軸承-齒輪的故障狀態，使得故障特徵更加接近現場實際情況，更方便地將實驗研究與生產實際結合。
文檔編號G01M13/04GK101576438SQ20091002278
公開日2009年11月11日 申請日期2009年6月2日 優先權日2009年6月2日
發明者沈玉娣, 謝凌然, 鄒今春 申請人:西安交通大學