專利名稱：一種多故障耦合齒輪箱模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)監(jiān)測(cè)與診斷領(lǐng)域，涉及一種用于全面、客 觀、方便地模擬齒輪設(shè)備的若干典型故障的多故障耦合齒輪箱模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)。
背景技術(shù)：
齒輪裝置廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)。齒輪裝置的運(yùn)行狀態(tài)直接影響著 企業(yè)設(shè)備及人身安全和生產(chǎn)的效益。使用科學(xué)的方法對(duì)齒輪裝置的運(yùn)行狀態(tài) 進(jìn)行監(jiān)測(cè)及判斷，從而了解運(yùn)行質(zhì)量，防止故障發(fā)生，對(duì)企業(yè)的設(shè)備管理和 經(jīng)濟(jì)效益都具有重要的價(jià)值。作為機(jī)械故障診斷理論與實(shí)踐的重要部分，齒 輪故障診斷一開(kāi)始就受到人們的重視，通過(guò)多年來(lái)基礎(chǔ)理論的研究和大量的 實(shí)踐，人們積累了不少的經(jīng)驗(yàn)。齒輪故障診斷方法的研究更是設(shè)備故障診斷 中的熱點(diǎn)問(wèn)題。各種故障診斷方法的適用范圍、優(yōu)缺點(diǎn)等問(wèn)題都需要通過(guò)實(shí) 踐的檢驗(yàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)裝置模擬齒輪的各種故障，進(jìn)而方便地在實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn) 行各種有針對(duì)性的實(shí)驗(yàn)以對(duì)診斷方法進(jìn)行檢驗(yàn)是很有意義的。
這些年來(lái)，作為機(jī)器的重要零件的齒輪的故障實(shí)驗(yàn)研究日益受到人們的
重視。如果只有理論研究而沒(méi)有試驗(yàn)研究，那么齒輪各種故障診斷方法的有 效性、準(zhǔn)確性、優(yōu)缺點(diǎn)等問(wèn)題的研究就不可能建立在堅(jiān)實(shí)的科學(xué)基礎(chǔ)上。目 前科研單位所用的齒輪箱試驗(yàn)臺(tái)絕大多數(shù)是機(jī)械功率封閉型或電功率封閉型
運(yùn)轉(zhuǎn)式齒輪試驗(yàn)臺(tái)，主要用于觀測(cè)單個(gè)(或單對(duì))齒輪某一項(xiàng)故障的產(chǎn)生發(fā)
展過(guò)程，如仿德國(guó)FZG的CL一100齒輪試驗(yàn)機(jī)，這種試驗(yàn)機(jī)的特點(diǎn)是成本 低、便于安裝、便于觀察測(cè)量，但是用于觀察不同的故障必須更換齒輪試件， 且一次實(shí)驗(yàn)只能同時(shí)觀察一種故障，不便于齒輪故障診斷方法的研究。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種多故障耦合齒輪箱模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)的減速器機(jī) 械系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠全面地、客觀地、方便地模擬齒輪設(shè)備的若干典型故障 及其發(fā)生發(fā)展過(guò)程，方便科研人員進(jìn)行故障診斷方法的研究驗(yàn)證，節(jié)省科研 人員花費(fèi)用于布置實(shí)驗(yàn)的時(shí)間和精力。
為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本實(shí)用新型采用的技術(shù)解決方案是
一種多故障耦合齒輪箱模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，包括 一底座，底座上設(shè)置有電動(dòng) 機(jī)，該電動(dòng)機(jī)通過(guò)第一聯(lián)軸器連接有多故障耦合齒輪箱，多故障耦合齒輪箱 通過(guò)第二聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)相連，其特征在于
所述的多故障耦合齒輪箱上設(shè)置有油標(biāo)，多故障耦合齒輪箱內(nèi)設(shè)有輸入 花鍵軸和輸出花鍵軸，輸入花鍵軸和輸出花鍵軸之間有過(guò)渡軸，輸入花鍵軸、 輸出花鍵軸和過(guò)渡軸三根軸不在同一平面上；輸入花鍵軸上安裝有第一花鍵 齒輪，輸出花鍵軸上安裝有第二花鍵齒輪，過(guò)渡軸上安裝有兩個(gè)齒輪構(gòu)成的 二聯(lián)齒輪以及一個(gè)三聯(lián)齒輪或多連齒輪，第一花鍵齒輪與二聯(lián)齒輪嚙合，第 二花鍵齒輪與三聯(lián)齒輪或多連齒輪嚙合，在第一花鍵齒輪與第二花鍵齒輪旁 邊還分別有第一撥叉換位裝置和第二撥叉換位裝置，在運(yùn)行中，由第一、第 二撥叉換位裝置撥動(dòng)二聯(lián)齒輪或三聯(lián)齒輪或多連齒輪，即可連續(xù)模擬多種齒 輪故障。
所述的輸入花鍵軸通過(guò)第一滾動(dòng)軸承和第一擋油盤(pán)固定在多故障耦合齒 輪箱的箱體上；所述的輸出花鍵軸通過(guò)第二滾動(dòng)軸和第二擋油盤(pán)固定在多故 障耦合齒輪箱的箱體上；過(guò)渡軸通過(guò)第三滾動(dòng)軸承和第三擋油盤(pán)固定在多故 障耦合齒輪箱的箱體上。
本實(shí)用新型的多故障耦合齒輪箱模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，可以通過(guò)更換齒輪箱內(nèi)過(guò) 渡軸整套配件模擬任意齒輪故障，通過(guò)更換軸承還可以模擬軸承的各種故障。 上述二聯(lián)齒輪、三聯(lián)齒輪或多聯(lián)齒輪，經(jīng)由撥叉換位裝置在運(yùn)行中連續(xù)模擬 多種故障。本實(shí)用新型的多故障耦合齒輪箱模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，能夠較全面地、客觀地、 方便地模擬齒輪設(shè)備的若干典型故障，方便了科研人員進(jìn)行故障診斷方法的 研究驗(yàn)證，節(jié)省了科研人員花費(fèi)用于布置實(shí)驗(yàn)的時(shí)間和精力。該多故障耦合 齒輪箱模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，可以通過(guò)更換過(guò)渡軸整套配件模擬用戶指定的任意齒輪 故障，具有可擴(kuò)展性。此外，實(shí)驗(yàn)臺(tái)的造價(jià)低，外形小巧美觀，應(yīng)用價(jià)值高， 便于推廣應(yīng)用。


圖1為多故障耦合齒輪箱模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為多故障耦合齒輪箱結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3a、圖3b是過(guò)渡軸齒輪故障分布示意圖4是撥叉換位裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖l，本實(shí)用新型的多故障耦合齒輪箱模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，包括 一底座6， 底座6上設(shè)置有電動(dòng)機(jī)1 ，該電動(dòng)機(jī)1通過(guò)第一聯(lián)軸器2連接有多故障耦合齒輪 箱3，多故障耦合齒輪箱3通過(guò)第二聯(lián)軸器4與發(fā)電機(jī)5相連。
所述的多故障耦合齒輪箱3上設(shè)置有油標(biāo)22。多故障耦合齒輪箱3內(nèi)設(shè)有 輸入花鍵軸21和輸出花鍵軸14，輸入花鍵軸21和輸出花鍵軸14之間有過(guò)渡軸 12，輸入花鍵軸21、輸出花鍵軸14和過(guò)渡軸12三根軸不在同一平面上；輸入 花鍵軸21上安裝有第一花鍵齒輪7，輸出花鍵軸14上安裝有第二花鍵齒輪16， 過(guò)渡軸12上安裝有兩個(gè)齒輪(9、 10)構(gòu)成的二聯(lián)齒輪以及一個(gè)三聯(lián)齒輪或多 連齒輪18，第一花鍵齒輪7與二聯(lián)齒輪嚙合，第二花鍵齒輪16與三聯(lián)齒輪或多 連齒輪18嚙合，在第一花鍵齒輪7與第二花鍵齒輪16旁邊還分別有第一撥叉換 位裝置23和第二撥叉換位裝置15。在運(yùn)行中由第一、第二撥叉換位裝置撥動(dòng) 二聯(lián)齒輪或三聯(lián)齒輪或者多連齒輪，即可連續(xù)模擬多種齒輪故障。
典型的模擬項(xiàng)目為
① 齒輪齒根疲勞裂紋和斷齒模擬試驗(yàn)；
② 齒輪點(diǎn)蝕和剝落模擬試驗(yàn)；
③ 齒輪齒面磨損模擬試驗(yàn)；
④ 齒輪偏心模擬試驗(yàn)。
通過(guò)撥叉換位裝置在運(yùn)行中可以方便地觀察齒輪正常一齒根疲勞裂紋
—斷齒；正常一點(diǎn)蝕一剝落；正常一齒面磨損；正常一偏心等故障的信號(hào)變
化過(guò)程。多故障耦合齒輪箱模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)還可以設(shè)置調(diào)速加載試驗(yàn)系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)
系統(tǒng)，該調(diào)速加載試驗(yàn)系統(tǒng)由常用的直流電動(dòng)機(jī)、調(diào)速控制柜、直流發(fā)電機(jī)、
勵(lì)磁調(diào)節(jié)器和電阻箱組成。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由振動(dòng)加速度傳感器、電荷放大器、數(shù) 據(jù)采集卡、計(jì)算機(jī)、輸出設(shè)備組成。
用于多故障耦合齒輪箱的輸入花鍵軸21、輸出花鍵軸14和過(guò)渡軸12三 根軸不在同一平面上，拆卸多故障耦合齒輪箱3的箱蓋后，多故障耦合齒輪 箱3只暴露給試驗(yàn)操作者過(guò)渡軸12上的齒輪、擋油盤(pán)、軸承，試驗(yàn)操作者通 過(guò)更換過(guò)渡軸整套配件(如軸、齒輪、擋油盤(pán)、軸承)就可以方便的模擬各 種類型的齒輪故障，操作時(shí)針對(duì)性強(qiáng)。
當(dāng)多故障耦合齒輪箱3在更換過(guò)渡軸12時(shí)，其它兩根軸固定狀態(tài)不變化， 更換過(guò)渡軸后不需要調(diào)整這兩根軸的軸向位置，更換過(guò)程較簡(jiǎn)便。當(dāng)拆卸箱 蓋更換過(guò)渡軸的故障齒輪時(shí)，只需要卸下過(guò)渡軸上的軸承旁螺栓和過(guò)渡軸12 上的端蓋，拆卸過(guò)程較短。反之，當(dāng)合上多故障耦合齒輪箱3的箱蓋時(shí)，也 只需較短的裝配時(shí)間。齒輪箱的上述三根軸在空間布置，橫向尺寸小，結(jié)構(gòu) 緊湊。齒輪箱過(guò)渡軸上與輸入花鍵軸(高速軸)上齒輪可配合的齒輪有兩個(gè) (9、 10)，與輸出花鍵軸(低速軸)上齒輪可配合的齒輪有三個(gè)，構(gòu)成三聯(lián) 齒輪18， 二聯(lián)、三聯(lián)或多聯(lián)齒輪經(jīng)由撥叉換位裝置在運(yùn)行中連續(xù)模擬多種故 障；通過(guò)撥叉裝置撥動(dòng)齒輪的組合結(jié)果，可以方便的觀察齒輪的各種故障信
號(hào)既可以觀察單對(duì)齒輪嚙合的故障信號(hào)，也可以觀察兩對(duì)齒輪嚙合的故障 合成信號(hào)，還可以觀察齒輪從正常到發(fā)生故障的信號(hào)變化過(guò)程。
模擬齒輪從正常到發(fā)生故障的信號(hào)變化過(guò)程參見(jiàn)圖3a，即正常一點(diǎn)蝕 —?jiǎng)兟?；正常一偏心等故障的變化過(guò)程；圖3b，即正常一齒根疲勞裂紋一 斷齒；正常一齒面磨損。
撥叉換位裝置采用擺動(dòng)式，如圖4所示。手柄30經(jīng)手柄軸29、擺桿28， 通過(guò)銷(xiāo)軸27使滑塊26撥動(dòng)被操縱件一滑移齒輪25沿傳動(dòng)軸24作軸向滑移， 即通過(guò)擺桿一滑塊來(lái)?yè)軇?dòng)被操縱件，這種操作方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、應(yīng)用普遍。操 縱機(jī)構(gòu)靠手柄座上的鋼球來(lái)定位，鋼球在彈簧作用下壓入定位坑中實(shí)現(xiàn)定位。 鋼球定位的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，制造容易。整套試驗(yàn)裝置配套加工的齒輪、 軸等零件少，成本低，試驗(yàn)操作效率高。
權(quán)利要求1.一種多故障耦合齒輪箱模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，包括一底座(6)，底座(6)上設(shè)置有電動(dòng)機(jī)(1)，該電動(dòng)機(jī)(1)通過(guò)第一聯(lián)軸器(2)連接有多故障耦合齒輪箱(3)，多故障耦合齒輪箱(3)通過(guò)第二聯(lián)軸器(4)與發(fā)電機(jī)(5)相連，其特征在于所述的多故障耦合齒輪箱(3)上設(shè)置有油標(biāo)(22)，多故障耦合齒輪箱(3)內(nèi)設(shè)有輸入花鍵軸(21)和輸出花鍵軸(14)，輸入花鍵軸(21)和輸出花鍵軸(14)之間有過(guò)渡軸(12)，輸入花鍵軸(21)、輸出花鍵軸(14)和過(guò)渡軸(12)三根軸不在同一平面上；輸入花鍵軸(21)上安裝有第一花鍵齒輪(7)，輸出花鍵軸(14)上安裝有第二花鍵齒輪(16)，過(guò)渡軸(12)上安裝有兩個(gè)齒輪(9、10)構(gòu)成的二聯(lián)齒輪以及一個(gè)三聯(lián)齒輪或多連齒輪(18)，第一花鍵齒輪(7)與二聯(lián)齒輪嚙合，第二花鍵齒輪(16)與三聯(lián)齒輪或多連齒輪(18)嚙合，在第一花鍵齒輪(7)與第二花鍵齒輪(16)旁邊還分別有第一撥叉換位裝置(23)和第二撥叉換位裝置(15)，在運(yùn)行中由第一、第二撥叉換位裝置撥動(dòng)二聯(lián)齒輪或三聯(lián)齒輪或者多連齒輪，即可連續(xù)模擬多種齒輪故障。
2. 如權(quán)利要求l所述的多故障耦合齒輪箱模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，所 述的輸入花鍵軸(21)通過(guò)第一滾動(dòng)軸承(8)和第一擋油盤(pán)(20)固定在多 故障耦合齒輪箱(3)的箱體上；所述的輸出花鍵軸(14)通過(guò)第二滾動(dòng)軸承(13)和第二擋油盤(pán)(17)固定在多故障耦合齒輪箱(3)的箱體上；過(guò)渡軸 (12)通過(guò)第三滾動(dòng)軸承(11)和第三擋油盤(pán)(19)固定在多故障耦合齒輪 箱(3)的箱體上。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)監(jiān)測(cè)與診斷領(lǐng)域的多故障耦合齒輪箱模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，能夠全面地、客觀地、方便地模擬齒輪設(shè)備的若干典型故障，如偏心、點(diǎn)蝕、剝落、齒面均勻磨損、齒根疲勞裂紋和斷齒等；通過(guò)撥叉換位機(jī)構(gòu)撥動(dòng)齒輪的組合排列結(jié)果，還可以在運(yùn)行中連續(xù)地觀察兩對(duì)齒輪的耦合故障信號(hào)以及齒輪從正常到發(fā)生故障的信號(hào)變化過(guò)程。此外，通過(guò)在軸承上設(shè)置故障，還可以模擬軸承故障以及齒輪-軸承耦合故障。大大方便了科研人員進(jìn)行故障診斷方法的研究驗(yàn)證過(guò)程，縮短了理論運(yùn)用到實(shí)踐的時(shí)間，也節(jié)省了科研人員花費(fèi)用于布置實(shí)驗(yàn)的時(shí)間和精力。此外，該多故障耦合齒輪箱模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)還可運(yùn)用于教學(xué)實(shí)踐中，提高學(xué)習(xí)認(rèn)知水平。
文檔編號(hào)G01M13/02GK201199195SQ200820028418
公開(kāi)日2009年2月25日 申請(qǐng)日期2008年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月29日
發(fā)明者吳芳基, 屈梁生, 沈玉娣 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)