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昆山漢吉龍測控技術有限公司
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設計一臺能夠模擬工程實際中機械傳動系統常見故障的實驗臺步驟
2024-10-28 閱讀(35)
電機故障、齒輪故障、軸承故障以及轉子不平衡，乃是齒輪（機械）傳動系統中最為常見的故障類型。在實際工程中，因這三類故障未被及時察覺而引發的重大事故時有發生。針對此類設備展開狀態監測與故障診斷，已然成為大型企業的迫切之需，亦必將帶來可觀的經濟效益與社會效益。對于在校師生而言，接觸并了解工程實際中的設備和情況甚為必要。然而，現場設備所處的環境與工況往往頗為復雜，因而在學習和研究過程中，需由易至難，循序漸進。故而，設計一臺能夠模擬工程實際中機械傳動系統常見故障的實驗臺，具有重要的理論與實際意義。
VALENIAN/瓦倫尼安打造了一臺集軸承、齒輪、轉子不平衡故障模擬于一體的齒輪（機械）傳動系統實驗臺。其研究內容主要涵蓋實驗臺的結構設計、關鍵部件的理論分析，以及試驗臺的三維建模與故障動力學仿真。具體如下：
設計出多功能且操作簡便的故障模擬實驗臺，即 PT900 典型故障試驗臺。此臺能夠實現如下功能：于實驗室環境中，借助可替換的模擬局部缺陷的軸承、齒輪，以及不同配重的動不平衡轉子，重現旋轉機械的典型故障，如不平衡、不對中、齒輪典型故障、軸承典型故障等。該實驗裝置便于完成數據信號的采集與觀察，主要包括轉速、位移、加速度等信息數據。操作便捷，進行不同故障實驗時，時間間隔較短。實驗裝置輸出的故障信息應明顯且盡可能單一，信噪比需高，以便獲取與故障相對應的時域圖和頻譜圖。
對實驗臺關鍵零部件進行力學性能校核。針對齒輪（機械）傳統系統模擬試驗臺的關鍵零部件，進行強度校核以及有限元靜力學分析，并對結構予以改進和優化。設計可更換部件，以模擬軸承、齒輪、轉子平衡的典型故障。
進行實驗臺動力學建模與仿真。分別建立實驗臺軸承子系統和齒輪傳動子系統的非線性動力學模型。對于軸承子系統，需考慮滾珠滑移、油膜間隙和非線性接觸力等因素。針對軸承外滾道及內滾道點蝕缺陷，建立相應的系統動力學模型，并推導相應的動力學微分方程，基于 MALAB 軟件數值求解器，仿真系統的振動加速度信號。對仿真信號進行時域和頻域分析，研究故障類型與故障特征的映射關系，并與理論分析進行對比驗證，歸納軸承內滾道及外滾道缺陷的時域和頻域特征。針對齒輪傳動子系統，考慮齒輪時變嚙合剛度、傳動誤差等因素，建立非線性動力學模型，并將齒輪裂紋、斷齒故障以時變嚙合剛度激勵的形式體現到系統動力學模型中，進而仿真故障狀態下的系統動態響應，并分析其時域和頻域特征。
