專利名稱：軸承-齒輪多故障耦合模擬實(shí)驗(yàn)臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于旋轉(zhuǎn)機(jī)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(shí)驗(yàn)臺。
技術(shù)背景軸承故障實(shí)驗(yàn)臺、齒輪故障實(shí)驗(yàn)臺作為旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障診斷的典型裝置 對于科研人員進(jìn)行旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障研究提供了很好的實(shí)驗(yàn)對象，通過實(shí)驗(yàn) 臺的模擬故障設(shè)置，技術(shù)人員可以方便地進(jìn)行故障診斷研究過程。申請?zhí)?專利號為200810017578的專利 一種多故障耦合齒輪箱模擬實(shí)驗(yàn)臺，為 齒輪故障模擬設(shè)計(jì)了很好的實(shí)驗(yàn)裝置，北方工業(yè)大學(xué)的梁鵬鵬等設(shè)計(jì)了滾 動(dòng)軸承實(shí)驗(yàn)臺(梁鵬鵬，羅學(xué)科，張超英.噪聲與振動(dòng)控制.基于虛擬儀器技 術(shù)的滾動(dòng)軸承故障診斷實(shí)驗(yàn)臺的設(shè)計(jì).2008 (2))，能方便地進(jìn)行滾動(dòng)軸承 的故障模擬及診斷。而目前的故障模擬實(shí)驗(yàn)臺都是基于單個(gè)裝置的故障模擬，只能分別對 如軸承、齒輪的故障進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種將滾動(dòng)軸承與齒輪箱結(jié)合起來，分別進(jìn)行 各自的故障設(shè)置，實(shí)驗(yàn)中不但能夠模擬各自的故障狀態(tài)，還可以同時(shí)模擬 軸承-齒輪的故障狀態(tài)，使得故障特征更加接近現(xiàn)場實(shí)際情況的軸承-齒輪 多故障耦合模擬實(shí)驗(yàn)臺。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是包括第一直流可調(diào)速電動(dòng)機(jī)，第一直流可調(diào)速電動(dòng)機(jī)的輸出軸通過彈性聯(lián)軸器與齒輪箱體的輸入 軸相連，輸入軸通過聯(lián)軸器與軸承箱體的傳動(dòng)軸相連，其特點(diǎn)是，軸承箱 體的心軸上設(shè)置有可換軸承套，在可換軸承套的一側(cè)設(shè)置有支撐箱體，支 撐箱體內(nèi)設(shè)置有頂尖及調(diào)節(jié)頂尖的頂尖調(diào)節(jié)螺釘，在支撐箱體與可換軸承 套之間還設(shè)置有與頂尖相連接的頂盤，所說的齒輪箱體內(nèi)輸入軸上套裝有 輸入軸滑移齒輪，輸入軸滑移齒輪上還設(shè)置有第一拔叉，在齒輪箱體內(nèi)還 設(shè)置有齒輪箱中間軸及伸出齒輪箱體外并與第二直流可調(diào)速電機(jī)相連的 齒輪箱輸出軸，在齒輪箱中間軸上設(shè)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(shè)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(shè)置有第二 撥叉。本發(fā)明的齒輪箱體內(nèi)分別設(shè)置有支撐輸入軸、齒輪箱中間軸及齒輪箱輸出軸的滾動(dòng)軸承；軸承箱體內(nèi)還設(shè)置有支撐軸承箱體傳動(dòng)軸的滑動(dòng)軸 承；可換軸承套的上端設(shè)置有防止可換軸承套徑向晃動(dòng)的限位裝置，該限 位裝置包括與試驗(yàn)臺相連接的加載底座，該加載底座上固定有兩個(gè)直角三 角架，兩個(gè)直角三角架的一個(gè)三角端與加載底座軸連接并能夠繞軸旋轉(zhuǎn)， 另一角上通過螺栓與圓盤連接，最后一角上設(shè)置有帶有掛鉤的配重，在圓 盤與可換軸承套上還設(shè)置有軸承套固定絲；齒輪箱輸出軸通過輸出軸聯(lián)軸 器與第二直流可調(diào)速電機(jī)相連。由于本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)臺不但能夠模擬各自的故障轉(zhuǎn)臺，還可以同時(shí)模擬 軸承-齒輪的故障狀態(tài)，使得故障特征更加接近現(xiàn)場實(shí)際情況，更方便地 將實(shí)驗(yàn)研究與生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合，研究人員能夠進(jìn)行現(xiàn)場先驗(yàn)知識積累，便于 實(shí)際的故障監(jiān)測與診斷。另外，本發(fā)明實(shí)驗(yàn)臺還可運(yùn)用于教學(xué)實(shí)踐中，提高學(xué)習(xí)認(rèn)知水平。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作進(jìn)一步詳細(xì)說明。 參見圖l，本發(fā)明包括第一直流可調(diào)速電動(dòng)機(jī)l，第一直流可調(diào)速電動(dòng)機(jī)1的輸出軸通過彈性聯(lián)軸器3與齒輪箱體5的輸入軸2相連，輸入軸2 通過聯(lián)軸器8與軸承箱體18的傳動(dòng)軸9相連，軸承箱體18內(nèi)還設(shè)置有支 撐軸承箱體傳動(dòng)軸9的滑動(dòng)軸承11，軸承箱體18的心軸12上設(shè)置有可換 軸承套13，在可換軸承套13的一側(cè)設(shè)置有支撐箱體16，支撐箱體16內(nèi) 設(shè)置有頂尖15及調(diào)節(jié)頂尖15的頂尖調(diào)節(jié)螺釘14，在支撐箱體16與可換 軸承套13之間還設(shè)置有與頂尖15相連接的頂盤17,所說的齒輪箱體5 內(nèi)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(shè)置有第 一拔叉7，在齒輪箱體5內(nèi)還設(shè)置有齒輪箱中間軸21及伸出齒輪箱體5 外并與第二直流可調(diào)速電機(jī)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(lián)軸器23與第二直流可調(diào)速電機(jī)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(nèi)的滾動(dòng)軸承4 支撐，在齒輪箱中間軸21上設(shè)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(shè)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(shè)置有第二撥叉26。本發(fā)明在可換軸承套13的上端設(shè)置有防止可 換軸承套13徑向晃動(dòng)的限位裝置，該限位裝置包括兩個(gè)直角三角架28， 加載底座31，加載底座31通過兩個(gè)T型螺釘與試驗(yàn)臺底座連接，同時(shí)兩個(gè)三角架28的一個(gè)三角端與加載底座的中間部位用軸連接并能夠繞軸旋 轉(zhuǎn)，加載配塊30，是開槽圓柱形的，此加重原理及結(jié)構(gòu)和磅秤加載秤砣類 似，通過改變?nèi)羌?8上的掛鉤29上配重30的個(gè)數(shù)，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(shè)置有軸承套固定絲10。 裝置實(shí)驗(yàn)原理及工作過程本實(shí)驗(yàn)臺不但能夠模擬齒輪、軸承各自的故障狀態(tài)，還可以同時(shí)模擬 軸承-齒輪的復(fù)合故障狀態(tài)，使得模擬的故障更加貼近實(shí)際的工作狀況。 其工作過程如下第一直流可調(diào)速電動(dòng)機(jī)1作為動(dòng)力源裝置，通過彈性聯(lián) 軸器3與輸入軸2連接，齒輪箱體5內(nèi)設(shè)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(gè)滑 移位置。(l)單獨(dú)模擬軸承實(shí)故障當(dāng)輸入軸滑移齒輪6處于最左邊時(shí)，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(shí)相當(dāng)于只給軸承箱 體的傳動(dòng)軸施加動(dòng)力，可以單獨(dú)模擬軸承實(shí)驗(yàn)臺的故障。軸承實(shí)驗(yàn)臺上的 軸承箱體傳動(dòng)軸9通過聯(lián)軸器8與輸入軸2連接，軸承箱體心軸12與軸 承箱體傳動(dòng)軸9配合，軸承箱體心軸12輸出端是與滾動(dòng)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(tài)的軸承(滾動(dòng)體剝落、保持 架斷裂、外圈磨損、內(nèi)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(diào)節(jié)螺釘14可以調(diào)節(jié)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(shí) 軸承套晃動(dòng)。(2)單獨(dú)模擬齒輪故障:將輸入軸滑移齒輪6調(diào)至中間或右邊的位置，使其與中間軸大齒輪19嚙合，同時(shí)將心軸12上的可換軸承套13去掉， 即相當(dāng)于空載。當(dāng)輸入軸滑移齒輪6處于中間或右邊的位置時(shí)，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(tài)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(diǎn)蝕齒輪、正常齒輪。當(dāng)輸入軸滑移齒輪6處于中間狀態(tài) 時(shí)齒輪箱就有齒面點(diǎn)蝕齒輪工作，此時(shí)如將輸出軸滑移齒輪25通過第二 撥叉26調(diào)至左邊位置，則實(shí)驗(yàn)中只模擬齒面點(diǎn)蝕故障，如將輸出軸滑移 齒輪25調(diào)至中間或右邊位置時(shí)，齒輪箱就有兩種故障狀態(tài)的齒輪工作， 這樣就可以同時(shí)模擬兩種故障齒輪的工作狀態(tài)(齒面點(diǎn)蝕和齒面剝落、齒 面點(diǎn)蝕和齒輪偏心)。當(dāng)輸入軸滑移齒輪6處于右邊位置時(shí)，同樣可以單 獨(dú)模擬一種故障狀態(tài)(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(dòng)體剝落、 保持架斷裂、外圈磨損、內(nèi)圈磨損等)，并用頂盤17頂緊和圓盤27徑向 固定，將輸入軸滑移齒輪6調(diào)至中間或右邊位置時(shí)，此時(shí)可以參照上面齒 輪故障模擬的方法，同時(shí)模擬出齒輪-軸承的混合故障，使得實(shí)驗(yàn)?zāi)M故 障更能反映實(shí)際的生產(chǎn)實(shí)際情況。本發(fā)明可用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械振動(dòng)監(jiān)測與診斷領(lǐng)域，能夠全面、客觀、準(zhǔn)確 地分別模擬滾動(dòng)軸承的故障(如外圈故障、內(nèi)圈故障、滾動(dòng)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(diǎn)蝕等) 及軸承-齒輪的綜合故障狀態(tài)。通過撥叉換位機(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)地觀察兩對齒輪的耦合故障信號以及齒輪從正常 到發(fā)生故障的信號變化過程。
權(quán)利要求
1、一種軸承-齒輪多故障耦合模擬實(shí)驗(yàn)臺，包括第一直流可調(diào)速電動(dòng)機(jī)(1)，第一直流可調(diào)速電動(dòng)機(jī)(1)的輸出軸通過彈性聯(lián)軸器(3)與齒輪箱體(5)的輸入軸(2)相連，輸入軸(2)通過聯(lián)軸器(8)與軸承箱體(18)的傳動(dòng)軸(9)相連，其特征在于軸承箱體(18)的心軸(12)上設(shè)置有可換軸承套(13)，在可換軸承套(13)的一側(cè)設(shè)置有支撐箱體(16)，支撐箱體(16)內(nèi)設(shè)置有頂尖(15)及調(diào)節(jié)頂尖(15)的頂尖調(diào)節(jié)螺釘(14)，在支撐箱體(16)與可換軸承套(13)之間還設(shè)置有與頂尖(15)相連接的頂盤(17)，所說的齒輪箱體(5)內(nèi)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(shè)置有第一拔叉(7)，在齒輪箱體(5)內(nèi)還設(shè)置有齒輪箱中間軸(21)及伸出齒輪箱體(5)外并與第二直流可調(diào)速電機(jī)(22)相連的齒輪箱輸出軸(24)，在齒輪箱中間軸(21)上設(shè)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(shè)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(shè)置有第二撥叉(26)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的軸承-齒輪多故障耦合模擬實(shí)驗(yàn)臺，其特征 在于所說的齒輪箱體(5)內(nèi)分別設(shè)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(dòng)軸承(4)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的軸承-齒輪多故障耦合模擬實(shí)驗(yàn)臺，其特征 在于所說的軸承箱體(18)內(nèi)還設(shè)置有支撐軸承箱體傳動(dòng)軸(9)的滑 動(dòng)軸承(11)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承-齒輪多故障耦合模擬實(shí)驗(yàn)臺，其特征 在于所說的可換軸承套(13)的上端設(shè)置有防止可換軸承套(13)徑向晃動(dòng)的限位裝置，該限位裝置包括與試驗(yàn)臺相連接的加載底座(31)，該 加載底座(31)上固定有兩個(gè)直角三角架(28),兩個(gè)直角三角架(28) 的一個(gè)三角端與加載底座(31)軸連接并能夠繞軸旋轉(zhuǎn)，另一角上通過螺 栓與圓盤(27)連接，最后一角上設(shè)置有帶有掛鉤(29)的配重(30), 在圓盤(27)與可換軸承套(13)上還設(shè)置有軸承套固定絲(10)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承-齒輪多故障耦合模擬實(shí)驗(yàn)臺，其特征 在于所說的齒輪箱輸出軸(24)通過輸出軸聯(lián)軸器(23)與第二直流可 調(diào)速電機(jī)(22)相連。
全文摘要
一種軸承-齒輪多故障耦合模擬實(shí)驗(yàn)臺，包括第一直流可調(diào)速電動(dòng)機(jī)以及穿過齒輪箱體與第一直流可調(diào)速電動(dòng)機(jī)相連的輸入軸，輸入軸與軸承箱體的傳動(dòng)軸相連，軸承箱體的心軸上設(shè)置有可換軸承套，在可換軸承套的一側(cè)設(shè)置有頂尖及頂盤，齒輪箱體內(nèi)輸入軸上套裝有輸入軸滑移齒輪，齒輪箱體內(nèi)還設(shè)置有齒輪箱中間軸及伸出齒輪箱體外并與第二直流可調(diào)速電機(jī)相連的齒輪箱輸出軸，在齒輪箱中間軸上設(shè)置有中間軸小齒輪和中間軸大齒輪，在齒輪箱輸出軸上設(shè)置有與中間軸小齒輪相嚙合的輸出軸滑移齒輪。本發(fā)明不但能夠模擬各自的故障轉(zhuǎn)臺，還可以同時(shí)模擬軸承-齒輪的故障狀態(tài)，使得故障特征更加接近現(xiàn)場實(shí)際情況，更方便地將實(shí)驗(yàn)研究與生產(chǎn)實(shí)際結(jié)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(yōu)先權(quán)日2009年6月2日
發(fā)明者沈玉娣, 謝凌然, 鄒今春 申請人:西安交通大學(xué)