一種立式鉆機橫梁處滾動軸承故障診斷模擬實驗裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種立式鉆機橫梁處滾動軸承故障診斷模擬實驗裝置，包括制動單元、檢測單元、進給單元、動力單元以及模擬裝置；模擬裝置包括傳動軸和安裝其上的待測軸承，動力單元包括電動機和減速機構，電動機通過減速機構與傳動軸的輸入端連接，進給單元位于減速機構與待測軸承之間，包括沿軸向順序安裝于傳動軸上的調力機構、彈簧和反力板，檢測單元包括振動傳感器和壓力傳感器，制動單元包括制動器和聯(lián)軸器，制動器通過聯(lián)軸器與傳動軸的輸出端連接；該裝置通過制動單元和進給單元模擬鉆機鉆機過程中承受的回轉阻力矩和進給阻力，從而觀察滾動軸承在模擬鉆進過程中的狀態(tài)及有關參數(shù)，對出現(xiàn)的故障進行診斷分析，從而實現(xiàn)鉆機軸承故障的預測。
【專利說明】
一種立式鉆機橫梁處滾動軸承故障診斷模擬實驗裝置
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種軸承加載實驗裝置，具體涉及一種工程地質領域中對立式鉆機橫梁處滾動軸承進行故障診斷的模擬實驗裝置。
【背景技術】
[0002]軸承是鉆機中最重要的零部件之一，它不僅傳遞運動，而且承受載荷。鉆機對其零部件有著很高的可靠性要求，一旦鉆機軸承或其他零部件發(fā)生故障，常常會造成嚴重的后果，甚至威脅到操作人員的安全，造成極大的經(jīng)濟損失。由于鉆機工作的特殊性，大部分鉆機的軸承故障不能直接監(jiān)測，因而也沒有足夠和準確的監(jiān)測數(shù)據(jù)用于識別軸承故障。
【發(fā)明內容】
[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，并提供一種立式鉆機橫梁處滾動軸承故障診斷模擬實驗裝置，能正確地對立式鉆機橫梁處滾動軸承各種異常狀態(tài)進行預防或故障狀態(tài)作出模擬和診斷。
[0004]實現(xiàn)本發(fā)明目的所采用的技術方案為，一種立式鉆機橫梁處滾動軸承故障診斷模擬實驗裝置，包括制動單元、檢測單元、進給單元、動力單元以及模擬裝置;所述模擬裝置包括傳動軸和待測軸承，待測軸承安裝于傳動軸上并且通過第一軸承座支撐;所述動力單元包括電動機和減速機構，電動機通過減速機構與傳動軸的輸入端連接;進給單元位于減速機構與待測軸承之間，所述進給單元包括彈簧、反力板以及由彈簧擋板、空心螺桿和法蘭式螺母構成的調力機構，法蘭式螺母與空心螺桿螺紋連接，空心螺桿和反力板均套于傳動軸上并且與傳動軸間隙配合，彈簧擋板和彈簧均套于空心螺桿上，彈簧擋板與法蘭式螺母接觸，彈簧位于彈簧擋板與反力板之間并且兩端分別與彈簧擋板和反力板連接;所述檢測單元包括振動傳感器和壓力傳感器，振動傳感器安裝于第一軸承座上，壓力傳感器安裝于彈簧擋板與法蘭式螺母之間；所述制動單元包括制動器和聯(lián)軸器，制動器通過聯(lián)軸器與傳動軸的輸出端連接。
[0005]所述減速機構為錐齒輪減速機構，錐齒輪減速機構與電動機鍵連接。
[0006]傳動軸的輸出端上安裝有輔助軸承，輔助軸承通過第二軸承座支撐固定于實驗平臺上。
[0007]所述彈簧擋板和反力板上均設有環(huán)槽，彈簧的兩端分別固定于彈簧擋板和反力板的環(huán)槽上。
[0008]反力板通過反力板支架安裝于實驗平臺上。
[0009]所述電動機通過電機安裝座安裝于實驗平臺上。
[0010]所述空心螺桿通過螺紋支架固定于實驗平臺上。
[0011]由上述技術方案可知，本發(fā)明提供的立式鉆機橫梁處滾動軸承故障診斷模擬實驗裝置，主體包括制動單元、檢測單元、進給單元、動力單元以及模擬裝置，其中①模擬裝置包括傳動軸和安裝其上的待測軸承，傳動軸用于模擬立式鉆機的橫梁;②動力單元包括電動機和減速機構，電動機通過減速機構與傳動軸的輸入端連接，用于模擬立式鉆機鉆進時提供鉆進動力的動力元件;③進給單元包括彈簧、反力板和調力機構，通過調力機構調節(jié)彈簧的壓縮量，改變軸向力的大小，調力機構由彈簧擋板、空心螺桿和法蘭式螺母構成，空心螺桿和法蘭式螺母相匹配，用于改變彈簧與待測軸承之間的距離，通過彈簧擋板和反力板壓縮彈簧，由于空心螺桿和反力板均套于傳動軸上并且與傳動軸間隙配合，空心螺桿可沿傳動軸軸向滑動，彈簧的彈性力通過空心螺桿直接作用于待測軸承上，對待測軸承提供軸向力，模擬立式鉆機鉆進時承受的來自地層的軸向鉆進阻力;④檢測單元包括振動傳感器和壓力傳感器，振動傳感器安裝于第一軸承座上，用于采集待測軸承的振動參數(shù)以及發(fā)生故障時的振動值，通過數(shù)據(jù)采集卡將采集的數(shù)據(jù)傳給上位機進行數(shù)據(jù)處理，進行軸承故障狀態(tài)分析和診斷，壓力傳感器安裝于彈簧擋板與法蘭式螺母之間，用于檢測待測軸承承受的軸向力;⑤制動單元包括制動器和聯(lián)軸器，制動器通過聯(lián)軸器與傳動軸的輸出端連接，傳動軸的輸出端對應立式鉆機的鉆頭，制動器產生無震蕩的制動力矩，用于模擬立式鉆機鉆進時承受的來自地層的摩擦阻力距。
[0012]減速機構選用錐齒輪減速機構，改變動力的方向，從而縮短該實驗裝置的軸向距離，錐齒輪減速機構在減速的同時可提高動力單元的輸出扭矩;傳動軸的輸出端上安裝有輔助軸承，輔助軸承通過第二軸承座支撐固定于實驗平臺上，輔助軸承輔助支撐傳動軸，保證傳動軸在實驗過程中平穩(wěn)無晃動，使得減速機構、傳動軸和制動器共軸，避免傳動軸傾斜生產分力破壞實驗裝置;彈簧擋板和反力板上均設有環(huán)槽，彈簧的兩端分別固定于彈簧擋板和反力板的環(huán)槽上，通過環(huán)槽與彈簧兩端的摩擦力固定彈簧，以此彈簧擋板、彈簧和反力板之間為活動連接，便于彈簧的更換以及裝置的組裝。
[0013]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:本發(fā)明提供的立式鉆機橫梁處滾動軸承故障診斷模擬實驗裝置通過制動單元和進給單元模擬鉆機鉆機過程中承受的回轉阻力矩和進給阻力，合理縮放原鉆機受力值，保持其原有的力學傳遞關系，從而觀察其滾動軸承在類似工作過程中的狀態(tài)及有關參數(shù)，對出現(xiàn)的故障現(xiàn)象進行診斷分析，能及時地、正確地對立式鉆機滾動軸承各種異常狀態(tài)或故障狀態(tài)作出模擬和診斷，預防或消除故障，從而實現(xiàn)鉆機滾動軸承故障的預測預報。對立式鉆機的運行進行必要的指導，提高設備運行的可靠度、安全性和有效性，對提高鉆探效率，減少事故與停鉆率，提高鉆機的可靠性，積累鉆機操作與維護經(jīng)驗，延長鉆機使用壽命具有重要意義，具有很高的實用性和經(jīng)濟性。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明提供的立式鉆機橫梁處滾動軸承故障診斷模擬實驗裝置的結構示意圖。
[0015]圖2為彈簧擋板的結構示意圖。
[0016]其中，1-磁粉制動器，2-聯(lián)軸器，3-第一軸承座，4-待測軸承，5-振動傳感器，6_軸承擋圈，7-螺紋支架，8-空心螺桿，9-法蘭式螺母，10-壓力傳感器，11-彈簧擋板，12-彈簧，13-反力板，14-反力板支架，15-鍵，16-傳動軸，17-減速機構，18-鍵槽，19-軸套，20-電動機，21-電機安裝座，22-輔助軸承，23-第二軸承座，24-實驗平臺，25-環(huán)槽。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細具體說明，本發(fā)明的內容不局限于以下實施例。
[0018]本發(fā)明提供的立式鉆機橫梁處滾動軸承故障診斷模擬實驗裝置，其結構如圖1所示，包括制動單元、檢測單元、進給單元、動力單元以及模擬裝置，所述模擬裝置包括傳動軸16和待測軸承4，待測軸承安裝于傳動軸上并且通過軸承擋圈6軸向限位，待測軸承4通過第一軸承座3支撐固定于實驗平臺24上，制動單元、進給單元和動力單元沿傳動軸軸向順序安裝；
[0019I所述動力單元包括電動機20和減速機構17，電動機通過減速機構與傳動軸的輸入端連接，減速機構優(yōu)選錐齒輪減速機構，錐齒輪減速機構與電動機鍵連接，減速機構與傳動軸鍵連接，鍵15的長度小于傳動軸16上開設的鍵槽18的長度，錐齒輪減速機構與電動機之間設有軸套19，軸套19套于電動機20的轉軸上并且與轉軸間隙配合，電動機20通過電機安裝座21安裝于實驗平臺24上；
[0020]進給單元位于減速機構與待測軸承之間，所述進給單元包括彈簧12、反力板13以及由彈簧擋板11、空心螺桿8和法蘭式螺母9構成的調力機構，法蘭式螺母9與空心螺桿8螺紋連接，空心螺桿8和反力板13均套于傳動軸16上并且與傳動軸間隙配合，反力板13與減速機構17之間設有反力板支架14，反力板13通過反力板支架14安裝于實驗平臺24上，彈簧擋板11和彈簧12均套于空心螺桿8上，空心螺桿8通過螺紋支架7固定于實驗平臺24上，彈簧擋板11與法蘭式螺母9接觸，彈簧12位于彈簧擋板11與反力板13之間并且兩端分別與彈簧擋板和反力板連接，參見圖2，所述彈簧擋板11和反力板與彈簧接觸的表面上均設有環(huán)槽25，彈簧的兩端分別固定于彈簧擋板和反力板的環(huán)槽25上；
[0021]所述檢測單元包括振動傳感器5和壓力傳感器10，振動傳感器5安裝于第一軸承座3上，壓力傳感器10安裝于彈簧擋板9與法蘭式螺母11之間；
[0022]所述制動單元包括磁粉制動器I和聯(lián)軸器2，磁粉制動器I通過聯(lián)軸器3與傳動軸16的輸出端連接，傳動軸的輸出端上安裝有輔助軸承22，輔助軸承22通過第二軸承座23支撐固定于實驗平臺24上。
【主權項】
1.一種立式鉆機橫梁處滾動軸承故障診斷模擬實驗裝置，其特征在于:包括制動單元、檢測單元、進給單元、動力單元以及模擬裝置;所述模擬裝置包括傳動軸和待測軸承，待測軸承安裝于傳動軸上并且通過第一軸承座支撐;所述動力單元包括電動機和減速機構，電動機通過減速機構與傳動軸的輸入端連接;進給單元位于減速機構與待測軸承之間，所述進給單元包括彈簧、反力板以及由彈簧擋板、空心螺桿和法蘭式螺母構成的調力機構，法蘭式螺母與空心螺桿螺紋連接，空心螺桿和反力板均套于傳動軸上并且與傳動軸間隙配合，彈簧擋板和彈簧均套于空心螺桿上，彈簧擋板與法蘭式螺母接觸，彈簧位于彈簧擋板與反力板之間并且兩端分別與彈簧擋板和反力板連接;所述檢測單元包括振動傳感器和壓力傳感器，振動傳感器安裝于第一軸承座上，壓力傳感器安裝于彈簧擋板與法蘭式螺母之間;所述制動單元包括制動器和聯(lián)軸器，制動器通過聯(lián)軸器與傳動軸的輸出端連接。2.根據(jù)權利要求1所述的立式鉆機橫梁處滾動軸承故障診斷模擬實驗裝置，其特征在于:所述減速機構為錐齒輪減速機構，錐齒輪減速機構與電動機鍵連接。3.根據(jù)權利要求1所述的立式鉆機橫梁處滾動軸承故障診斷模擬實驗裝置，其特征在于:傳動軸的輸出端上安裝有輔助軸承，輔助軸承通過第二軸承座支撐固定于實驗平臺上。4.根據(jù)權利要求1所述的立式鉆機橫梁處滾動軸承故障診斷模擬實驗裝置，其特征在于:所述彈簧擋板和反力板上均設有環(huán)槽，彈簧的兩端分別固定于彈簧擋板和反力板的環(huán)槽上。5.根據(jù)權利要求1所述的立式鉆機橫梁處滾動軸承故障診斷模擬實驗裝置，其特征在于:反力板通過反力板支架安裝于實驗平臺上。6.根據(jù)權利要求1所述的立式鉆機橫梁處滾動軸承故障診斷模擬實驗裝置，其特征在于:所述電動機通過電機安裝座安裝于實驗平臺上。7.根據(jù)權利要求1所述的立式鉆機橫梁處滾動軸承故障診斷模擬實驗裝置，其特征在于:所述空心螺桿通過螺紋支架固定于實驗平臺上。
【文檔編號】G01M13/04GK105928706SQ201610257458
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月22日
【發(fā)明人】顏林波, 路桂英, 肖偉, 王院生
【申請人】中國地質大學（武漢）