本實用新型涉及一種新型齒輪箱故障模擬實驗裝置，特別是一種便于拆卸式模塊化的齒輪箱故障模擬綜合試驗臺。

背景技術(shù)：

齒輪箱作為機械設(shè)備常用的變速傳動部件，具有結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、工作可靠等特點，在運動和動力傳遞以及調(diào)速等各個方面得到了廣泛的應(yīng)用。但由于其自身機構(gòu)復(fù)雜，工作環(huán)境惡劣等原因，齒輪箱很容易受到損害和出現(xiàn)故障。齒輪箱故障將直接影響整個設(shè)備的安全可靠運行，降低工作精度和生產(chǎn)效率。因此，能夠及時地診斷出齒輪箱故障，采取相應(yīng)的措施，對于避免重大事故的發(fā)生，降低經(jīng)濟損失具有十分重要的意義。國內(nèi)外學(xué)者針對齒輪箱故障開展了大量的實驗研究，不斷探索各種新的故障診斷方法，而這些新的方法必須首先在實驗裝置上進(jìn)行驗證。

目前，科研單位和高校所使用的齒輪箱故障模擬試驗臺，大多數(shù)是整體化的設(shè)計，這種實驗臺普遍存在：(1)故障零件不便于拆裝；(2)在同一實驗臺上很難實現(xiàn)多種類型的故障模擬；(3)實驗設(shè)備多次拆卸容易導(dǎo)致裝配精度降低；(4)布置實驗時需要花費較多的時間和精力。

針對上述問題，有必要設(shè)計一種新型的齒輪箱故障模擬綜合試驗臺，來實現(xiàn)更加便捷地拆卸故障零件和模擬多種故障，為科研人員的教學(xué)研究提供方便。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種便于拆卸式模塊化的齒輪箱故障模擬綜合試驗臺，從而能夠快速、便捷地對實驗設(shè)備進(jìn)行拆卸和更換故障零件，通過模塊間的組合來實現(xiàn)多種工況下的故障模擬。從而方便了科研人員對齒輪箱故障診斷技術(shù)的研究，滿足了對不同故障模擬的需求，節(jié)省了用于布置實驗的時間和精力。

一種便于拆卸式模塊化的齒輪箱故障模擬綜合試驗臺，本實用新型由抗振底座(1)、變頻器(2)、電動機(3)、聯(lián)軸器(4)、轉(zhuǎn)速扭矩傳感器(5)、聯(lián)軸器(6)、二級平行軸齒輪箱(7)、壓力傳感器(7-1)、聯(lián)軸器(8)、二級行星齒輪減速器(9)、聯(lián)軸器(10)、磁粉加載器(11)、轉(zhuǎn)速扭矩傳感器(12)、可拆卸底座模塊(13)、可拆卸底座模塊(14)、可拆卸底座模塊(15)、可拆卸底座模塊(16)組成；其特征是所述變頻器(2)固定在可拆卸底座模塊(13)上，且變頻器(2)位于電動機(3)后面且與電動機(3)相連接，電動機(3)通過聯(lián)軸器(4)、轉(zhuǎn)速扭矩傳感器(5)、聯(lián)軸器(6)與二級平行軸齒輪箱(7)的輸入軸(26)相連接，二級平行軸齒輪箱(7)的輸出軸(31)通過聯(lián)軸器(8)與二級行星齒輪減速器(9)的輸入軸連接，二級行星齒輪減速器(9)的輸出軸通過聯(lián)軸器(10)與磁粉加載器(11)的輸入軸連接，磁粉加載器(11)的輸出軸與轉(zhuǎn)速扭矩傳感器(12)進(jìn)行連接。

進(jìn)一步，所述變頻器(2)、電動機(3)、聯(lián)軸器(4)和轉(zhuǎn)速扭矩傳感器(5)安裝在可拆卸底座模塊(13)上面；所述二級平行軸齒輪箱(7)安裝在可拆卸底座模塊(14)上面；所述二級行星齒輪減速器(9)安裝在可拆卸底座模塊(15)上面；所述磁粉加載器(11)與轉(zhuǎn)速扭矩傳感器(12)安裝可拆卸底座模塊(16)上面。

進(jìn)一步，所述抗振底座(1)與可拆卸底座模塊(13)、可拆卸底座模塊(14)、可拆卸底座模塊(15)和可拆卸底座模塊(16)是通過定位螺栓進(jìn)行連接固定。

進(jìn)一步，所述抗可拆卸底座模塊(13)的寬度小于其他底座模塊，可以使其在抗振底座(1)上進(jìn)行平移，當(dāng)其左側(cè)與抗振底座(1)左側(cè)對齊且通過定位螺栓進(jìn)行連接固定時，可實現(xiàn)電動機(3)輸出軸與二級平行軸齒輪箱(7)的輸入軸(26)在一條直線上；當(dāng)其右側(cè)與與抗振底座(1)右側(cè)對齊且通過定位螺栓進(jìn)行連接固定時，可實現(xiàn)電動機(3)輸出軸與二級行星齒輪減速器(9)的輸入軸在一條直線上。

進(jìn)一步，所述二級平行軸齒輪箱(7)的前面安裝有油標(biāo)(32)，后面安裝有節(jié)油閥(24)；二級平行軸齒輪箱(7)的內(nèi)部安裝有輸入軸(26)、輸出軸(31)和中間軸(29)，三者安置在不同的水平面上，其中中間軸(29)安裝在二級平行軸齒輪箱(7)內(nèi)上部，輸入軸(26)和輸出軸(31)安裝在二級平行軸齒輪箱(7)內(nèi)下部；在輸入軸(26)上安裝有輸入軸齒輪(25)，中間軸(29)上安裝有中間軸大齒輪(30)和中間軸小齒輪(22)，輸出軸(31)上安裝有輸出軸齒輪(21)，且輸入軸齒輪(25)與中間軸大齒輪(30)相互嚙合，輸出軸齒輪(21)與中間軸小齒輪(22)相互嚙合；在輸入軸(26)、輸出軸(31)和中間軸(29)的兩端分別安裝外球面軸承(18)且在外球面軸承(18)的外圈安裝有軸承套(20)，在外球面軸承(18)內(nèi)側(cè)安裝有擋油環(huán)(17)；在輸入軸(26)的輸入端和輸出軸(31)的輸出端安裝有軸承透蓋(23)，軸承透蓋(23)與對應(yīng)的軸承套(20)通過螺栓進(jìn)行連接；在輸入軸(26)靠近齒輪一端、輸出軸(31)靠近齒輪一端和中間軸的兩端分別安裝軸承密封端蓋(19)，且軸承密封端蓋(19)與對應(yīng)的軸承套(20)通過螺栓進(jìn)行連接。

進(jìn)一步，所述輸入軸齒輪(25)、輸出軸齒輪(21)、中間大齒輪(30)和中間軸小齒輪(22)都通過平鍵和緊固螺釘固定在對應(yīng)的軸上，從而實現(xiàn)圓周方向和軸向的定位，松開緊固螺釘，即可實現(xiàn)齒輪在軸上的平移，達(dá)到更換故障件的目的。

進(jìn)一步，所述中間軸(29)上安裝有徑向載荷加載裝置(27)，徑向載荷加載裝置(27)安裝在中間軸大齒輪(30)與中間軸小齒輪(22)的中間位置。

進(jìn)一步，所述徑向載荷加載裝置(27)，是由螺紋桿(33)、長形螺母(34)、螺紋桿(35)、圓柱滾動軸承(28)和八邊形軸承套(36)組成，圓柱滾動軸承(28)安裝在中間軸(29)的中間位置，八邊形軸承套(36)安裝在圓柱滾動軸承(28)的外表面，且一側(cè)與螺紋桿(35)連接，螺紋桿(35)通過長形螺母(34)與螺紋桿(33)一端相連接，螺紋桿(33)另一端則伸出二級平行軸齒輪箱(7)的上部端蓋與壓力傳感器(7-1)進(jìn)行連接。

本實用新型的有益效果在于通過拆裝抗振底座與可拆卸底座模塊(13)、可拆卸底座模塊(14)、可拆卸底座模塊(15)和可拆卸底座模塊(16)之間的定位螺栓，能夠讓模塊間進(jìn)行重新組合，這樣不僅可以實現(xiàn)不同類型的故障模擬，還可以實現(xiàn)多種工況下的故障模擬。此外，在二級平行軸齒輪箱的內(nèi)部可以通過松緊中間軸上大小齒輪的緊固螺釘，實現(xiàn)其在中間軸上的軸向平移，達(dá)到更換故障件的目的。從而為科研人員進(jìn)行齒輪箱故障診斷技術(shù)的研究提供了便捷的實驗條件，節(jié)省了其用于布置實驗的時間和精力，滿足了其對不同類型的齒輪箱故障模擬的需求；同時，本實用新型實驗臺在模擬不同類型和不同工況下的故障時，通過模塊間的簡單組合即可實現(xiàn)，避免了設(shè)備由于多次拆卸而導(dǎo)致的裝配精度降低。

附圖說明

圖1為本實用新型便于拆卸式模塊化的齒輪箱故障模擬綜合試驗臺的立體圖。

圖2為本實用新型便于拆卸式模塊化的齒輪箱故障模擬綜合試驗臺的齒輪箱總體裝配圖。

圖中，各序號對應(yīng)的零部件編號分別為：抗振底座(1)、變頻器(2)、電動機(3)、聯(lián)軸器(4)、轉(zhuǎn)速扭矩傳感器(5)、聯(lián)軸器(6)、二級平行軸齒輪箱(7)、壓力傳感器(7-1)、聯(lián)軸器(8)、二級行星齒輪減速器(9)、聯(lián)軸器(10)、磁粉加載器(11)、轉(zhuǎn)速扭矩傳感器(12)、可拆卸底座模塊(13)、可拆卸底座模塊(14)、可拆卸底座模塊(15)、可拆卸底座模塊(16)、擋油環(huán)(17)、外球面軸承(18)、軸承密封端蓋(19)、軸承套(20)、輸出軸齒輪(21)、中間軸小齒輪2(2)、軸承透蓋2(3)、節(jié)油閥(24)、輸入軸齒輪(25)、輸入軸(26)、徑向載荷加載裝置(27)、圓柱滾動軸承(28)、中間軸(29)、中間軸大齒輪(30)、輸出軸(31)、油標(biāo)(32)、螺紋桿(33)、長形螺母(34)、螺紋桿(35)、八邊形軸承套(36)。

具體實施方式

以下為本實用新型專利的較佳實施方式，并不因此而限定本實用新型的保護(hù)范圍。

本實用新型便于拆卸式模塊化的齒輪箱故障模擬綜合試驗臺可以進(jìn)行的試驗項目為：

1、平行軸齒輪箱中齒輪(斷齒、缺齒、齒根裂紋、齒面磨損、偏心)故障的模擬試驗。

2、平行軸齒輪箱中間軸軸承(外圈、內(nèi)圈、滾動體)故障的模擬試驗。

3、二級行星齒輪減速器中第一級太陽輪(斷齒、缺齒、齒根裂紋、齒面磨損)故障的模擬試驗。

針對二級平行軸齒輪箱(7)中齒輪(斷齒、缺齒、齒根裂紋、齒面磨損、偏心)故障的模擬試驗：實驗時將二級平行軸齒輪箱(7)中的中間軸小齒輪(22)，分別更換為具有(斷齒、缺齒、齒根裂紋、齒面磨損、偏心)故障的小齒輪，然后將二級平行軸齒輪箱(7)組裝完好。此時，可以保留可拆卸底座模塊(13)、可拆卸底座模塊(14)、可拆卸底座模塊(15)和可拆卸底座模塊(16)及模塊上的所有部件，即保留整個實驗臺上的所有模塊。然后通過變頻器(2)來調(diào)節(jié)電動機(3)的轉(zhuǎn)速，類模擬勻轉(zhuǎn)速和非勻轉(zhuǎn)速情況下齒輪箱中的齒輪故障，從而可以研究轉(zhuǎn)速對齒輪故障信號的影響；同時，也可以調(diào)節(jié)磁粉加載器(11)，來模擬添加負(fù)載情況下齒輪箱中齒輪故障，這樣使得模擬的故障特征與工程實際更加接近。如果研究無載荷情況下的齒輪箱中齒輪故障特征，可以松開聯(lián)軸器(8)或者聯(lián)軸器(10)，實現(xiàn)無載荷狀態(tài)，從而可以比較加載和不加載條件下的齒輪振動特性。

針對二級平行軸齒輪箱(7)中間軸軸承(外圈、內(nèi)圈、滾動體)故障的模擬試驗：實驗時將二級平行軸齒輪箱(7)中的中間軸(29)一端的軸承，分別更換為具有(外圈、內(nèi)圈、滾動體)故障的軸承，然后將二級平行軸齒輪箱(7)組裝完好?？梢员Ａ艨刹鹦兜鬃K(13)、可拆卸底座模塊(14)、可拆卸底座模塊(15)和可拆卸底座模塊(16)及模塊上的所有部件，即保留整個實驗臺上的所有模塊。然后通過變頻器(2)來調(diào)節(jié)電動機(3)的轉(zhuǎn)速，來模擬勻轉(zhuǎn)速和非勻轉(zhuǎn)速情況下齒輪箱中的軸承故障，從而可以研究轉(zhuǎn)速對軸承故障信號的影響；同時，也可以調(diào)節(jié)磁粉加載器(11)，來模擬添加負(fù)載情況下的齒輪箱中軸承故障特征，如果研究無載荷情況下的齒輪箱中軸承故障特征，可以松開聯(lián)軸器(8)或者聯(lián)軸器(10)，實現(xiàn)無載荷狀態(tài)，從而可以對比分析加載和不加載條件下的齒輪振動特性。此外，通過調(diào)節(jié)二級平行軸齒輪箱7中的徑向載荷加載裝置(27)可以給中間軸(29)添加徑向載荷，徑向載荷的大小可以通過上面的壓力傳感器(7-1)讀取，從而能夠研究軸承徑向載荷對軸承故障信號的影響。

針對二級行星齒輪減速器(9)中的第一級太陽輪(斷齒、缺齒、齒根裂紋、齒面磨損)故障的模擬試驗，實驗方案一：實驗時保留可拆卸底座模塊(13)、可拆卸底座模塊(14)、可拆卸底座模塊(15)和可拆卸底座模塊(16)及模塊上的所有部件，即保留整個實驗臺上的所有模塊。將二級行星齒輪減速器(9)中的第一級太陽輪，分別更換為具有(斷齒、缺齒、齒根裂紋、齒面磨損)故障的太陽輪，然后將二級行星齒輪減速器(9)組裝完好。此時，通過變頻器(2)來調(diào)節(jié)電動機(3)的轉(zhuǎn)速，可以模擬勻轉(zhuǎn)速和非勻轉(zhuǎn)速情況下行星齒輪箱中的太陽輪故障；同時，也可以調(diào)節(jié)磁粉加載器(11)，來模擬添加負(fù)載情況下行星齒輪箱中太陽輪故障，如果研究無載荷情況下的齒輪箱中軸承故障特征，可以松開聯(lián)軸器(10)，實現(xiàn)無載荷狀態(tài)。

針對二級行星齒輪減速器(9)中第一級太陽輪(斷齒、缺齒、齒根裂紋、齒面磨損)故障的模擬試驗，實驗方案二，實驗時為了防止齒輪箱的干擾，可以僅保留可拆卸底座模塊(13)、可拆卸底座模塊(14)和可拆卸底座模塊(15)及上面的部件，拆除可拆卸底座模塊(16)及其上面安裝的部件，此時需要松開可拆卸底座模塊(13)上的定位螺栓，將其右側(cè)與與抗振底座(1)右側(cè)對齊且通過定位螺栓進(jìn)行連接固定，實現(xiàn)電動機(3)的輸出軸與二級行星齒輪減速器(9)的輸入軸在一條直線上，然后在聯(lián)軸器(6)和聯(lián)軸器(8)之間用一根軸進(jìn)行過度，代替齒輪箱傳動。再將二級行星齒輪減速器(9)中的第一級太陽輪，分別更換為具有(斷齒、缺齒、齒根裂紋、齒面磨損)故障的太陽輪，然后將二級行星齒輪減速器(9)組裝完好。這樣在研究行星齒輪箱中齒輪的故障時，可以避免有平行軸齒輪箱振動的干擾，使得所模擬的實驗效果更佳。在二級行星齒輪減速器(9)組裝完好后，通過調(diào)節(jié)變頻器(2)可以模擬勻轉(zhuǎn)速和非勻轉(zhuǎn)速情況下行星齒輪箱中的太陽輪故障；調(diào)節(jié)磁粉加載器(11)，來模擬添加負(fù)載情況下的行星齒輪箱中太陽輪故障，同樣，研究無載荷情況下的太陽輪故障特征，可以松開聯(lián)軸器(10)，實現(xiàn)無載荷狀態(tài)。

本實用新型便于拆卸式模塊化的齒輪箱故障模擬綜合試驗臺具有如下優(yōu)點：

1、該實用新型實驗臺的電動機(3)、二級平行軸齒輪箱(7)、二級行星齒輪減速器(9)、磁粉加載器(11)分別安裝在不同的模塊的基座上，通過模塊間的簡單組合可以更好地實現(xiàn)多種類型、多種工況下的故障模擬?；ㄟ^定位螺栓安裝固定在抗振底座上，模塊間重新組合后不需要再進(jìn)行工藝對準(zhǔn)，這在很大程度上節(jié)省了科研人員用于布置實驗的時間。

2、科研人員在模擬不同類型的故障實驗時，對實驗設(shè)備不需要反復(fù)的拆裝，只需通過模塊間的簡單組合即可實現(xiàn)，從而減少了設(shè)備因多次拆裝導(dǎo)致的裝配精度降低。

3、在進(jìn)行平行軸齒輪箱中間軸上的齒輪故障件或軸承故障件更換時，不需要改變另外兩根軸的狀態(tài)，而且更換后也不用在對另外兩根軸進(jìn)行軸向定位的調(diào)整，更換時操作簡單、方便。

4、本實用新型造價低、操作簡單方便，穩(wěn)定性好，空間結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，能夠更方便地模擬出多種類型的齒輪箱故障，從而為科研人員進(jìn)行齒輪箱故障診斷技術(shù)的研究提供了理想的實驗條件，具有很大的實用和推廣價值。