PT500-MAX齿轮箱预测性维护试验台
一:试验台功能描述
PT500-MAX齿轮箱预测性维护试验台可以针对齿轮传动故障、轴承故障，行星齿轮故障，动平衡，转子系统等应用所开发，包括两级传动直齿轮及一级传动行星齿轮箱和轴承故障数据采集采集及分析所开发，用户可以自行灵活配置振动，油液性能参数监测如（温度、粘度、酸值、磨粒、铁谱、光谱），温度，噪声，转速，位移等机械参量测量的传感器，本试验台可以模拟旋转机械升降速瞬态过程及稳态运行工况的振动状态，以及多种常见的旋转机械故障，配合多通道数据采集仪器及分析软件配套使用，可进行故障特征分析，形成一个多用途，综合性的实验系统平台，为齿轮传动及轴承类故障提供一个良好的实验分析环境和算法依据。
二：试验台的基本构成
1.该试验台主要由设备基础底板平台，三相异步变频电机，联轴器，轴承动平衡转子盘组件，两级传动直齿轮箱，轴承径向加载系统，扭矩转速传感器，行星齿轮箱，可编程磁粉制动器，输出轴编码器，触控屏操作单元，PLC，变频器，磁粉加载控制单元，通讯模块组成，油液循环油站及油液状态监测传感器。
三：试验台介绍
1) 驱动系统：驱动电机可调整不对量包含平行不对中和角度不对中；矢量三相变频器为380V，具有过流，过压，过载，过热欠电压保护。
2) 行星故障齿轮箱：方便拆装带有预制外圈，行星轮，太阳轮故障齿轮的行星齿轮箱来，来进行断齿，磨损，裂纹，等故障实验的模拟；
3) 转速转扭仪：精度：0.2%F*s，适用温度：0℃-50℃，频率响应：100us，量程500NM,*高转速4000RPM;
4) 联轴器：行星齿轮采用弹性联轴器，其他联轴器采用梅花联轴器；
5) 可编程磁粉制动器装置：转矩可以手动控制及自动控制调整，手动控制位开环控制，自动控制为闭环控制；转矩加载可实现恒转矩，变转矩，脉冲转矩，正弦转矩可编程操作。
6) 控制柜：触摸屏操作界面，可实时显示各种监控数据状态值。
7) 油液循环监测系统：采用油液循环油站进行齿轮箱润滑和油温调节，同时内置油液监测传感器，可以开展油液理化性能参数进行监测，并把测试的数据显示在人机界面的触控屏上。
四：可完成实验
1) 滚动轴承故障模拟：可模拟的故障有轴承内圈损伤，外圈损伤，滚珠损伤，保持架损伤，混合损伤等；（通过更换带有不同类型故障的套件，来完成各种损伤故障模拟）
2) 齿轮故障模拟：通过更换有缺陷的齿轮，可模拟各类齿轮故障；（故障类型，缺齿，断齿，裂纹，）
3) 行星齿轮故障模拟： 通过更换有缺陷的行星齿轮，可模拟各类齿轮故障；（故障类型，缺齿，断齿，裂纹，）
4) 轴系故障模拟：通过不对中调整系统调整底座可模拟轴安装不对中缺陷；（调整安装座的顶丝来实现不对中模拟）
5) 旋转机械设备的转速实验（升速，降速，稳速等，通过控制程序调整电机转速，模拟实验）；
6) 旋转设备的不平衡模拟实验（通过在平衡盘圆周安装，拆卸配重块来实现不平衡模拟）
7) 旋转设备的转轴碰磨模拟实验（模拟异物触碰到轴的异常情况）
8) 旋转设备的共振实验（拧松测试设备的安装螺钉，做共振实验）；
9) 转矩加载实验（通过磁粉制动器在轴端恒转矩，变转矩，脉冲转矩，正弦转矩）
10）不对中校准试验，水平方向可通过齿轮箱和电机的定位螺栓调整，竖直方向可通过标准垫片调整；
PT500-max 3D设计模拟概念图
五：多通道数据采集器及分析软件功能
多通道振动数据采集器及电脑端分析软件，包含振动信号分析处理经常使用的各种频域和时域分析功能，如滚动轴承分析使用的包络谱图、机组使用的轴心轨迹图、轴中心位置图、波德图、趋势图、时间波形图，频域FFT频谱图、阶比图、层叠图、瀑布图、极坐标图、动平衡校正功能。
六：试验台及数采仪软件技术参数:
型号 | PT500-max |
电机 | ABB 驱动电机 3相，10马力电机, 三相异步交流电机 |
驱动器 | 10马力的变频交流驱动器，多功能可编程控制面板 |
转速范围， | 0-3600转/分钟； |
轴向负载 | 磁制动器电压调整, 0~300Nm 范围 |
电源 | 380V交流电，3相，50HZ |
使用环境 | -10~50°C, 35~85RH |
机械参数 | |
轴 | 轴，直径1英寸, 钢。 |
轴承单元 | 滚动轴承UPH206。 |
动平衡转子盘 | 转子盘材质45#钢，两个转子盘，直径,150mm,配有双排交替排列的36个M5平衡孔，5°等分360°圆周。 |
轴承座 | 可拆卸式轴承，轴承故障类型内圈，外圈，滚珠，保持架，综合故障。 |
平行齿轮减速机 | 2级3轴直齿轮箱，传动比为4.97：1，所有有缺陷的齿轮和好的齿轮都组装在同一根轴上，直齿轮输入角：20°模数2.5，减速比: 1: 4.97 (1st 级:25/58, 2nd 级:28/60)。裂纹，断齿，点蚀，磨损（齿间隙增大）等故障模拟，可通过更换有缺陷的齿轮，模拟断齿、磨损等齿轮故障，循环式润滑。 |
行星减速机齿轮 | 减速比：1：10，输入太阳齿数：9齿，1组，行星齿轮齿数：36齿* 3组，大齿圈齿轮齿数： 81齿 1组，单级传动，额定输入转速3000RPM，*大轴向力3230N，*大径向力6460N。 |
扭矩转速计 | 量程：0-500NM，*大转速4000RPM，精度± 0.2%（F.S），重量，6.5Kg，内置360脉冲编码器； |
磁粉制动器 | 额定扭矩：，400N.m，额定电压和电流：24V / 2.2A，功率：重量：14.5Kg*大速度：1000rpm，滑差功率2600W。 |
手动径向加载器 | 手动转盘式承压，预紧力0-10KN，负载力可实时显示。，灵敏度2.0mV/V，零点输出，±1%F·S ，输入阻抗 380±10Ω,输出阻抗 350±3Ω，绝缘电阻 >5000 MΩ，*大载荷：150%F.S。 |
负载力采集器 | 额定量程：30KN，输出灵敏度：1.089mV/V,零点平衡：±1%F.S，综合误差：0.5%F.S，绝缘电阻≥5000MΩ，输出阻抗：350±3Ω，额定激励电压：10VDC 15VDC max。 |
径向载荷输出仪表 | 垂直向，50kgf~3000kgf，灵敏度2mV / V，终端电阻350欧姆。 |
可编程逻辑模块 | *大的输入/输出点数：32点。电源电压：100–240VAC。输入点数：16点。输出点数：16点。输出类型：继电器。耗电量：40W。 |
人机界面操作系统 | 尺寸10英寸触控屏，显示亮度（cd/m2）,对比度，500:1，显示色彩，65536，Flash存储器，128，DRAM(MB),64,电源功耗，300mA@24VDC,处理器，处理器，32Bit RISC 400MHZ。 |
转矩载荷调节模块 | 输入电源AC165-264V，输出0-24V/4A,外部控制：0-10V.电流可以实时显示，带有过电流保护开关,具有恒电流，恒电压，恒功率输出功能模式可选。 |
转子动静碰磨 | 可调弹性摩擦材料加载座，以及不同摩擦材料，摩擦支架套件配有塑料，黄铜，不锈钢，铁质不同摩擦材料。 |
输出轴编码器 | 360脉冲编码器。 |
底座 | 15mm, 精加工镀镍铁板。 |
安全护罩 | 齿轮箱带有透明亚克力护罩。 |
校准 | 水平方向可通过齿轮箱和电机的定位螺栓调整，竖直方向可通过标准垫片调整。 |
冷却系统 | 循环油站，油泵循环油液，热交换器风冷，油站耐温85±5℃。 |
油液监测传感器 | 支持温度、粘度、酸值、磨粒、铁谱、光谱参数监测。 |
外形尺寸及重量 | |
重量 | 约1800磅（820kg） |
尺寸(LxWxH) | 长=96英寸（245cm），宽=22英寸（56cm），高=22英寸（56cm） |
数采仪软件 | |
振动信号处理方式 | 时域频域信号实时采集、实时存储，实时显示、实时分析； |
频谱分析功能 | FFT分析、功率谱密度 PSD分析、频响函数 FRF 分析、相关分析、包络分析、倒频谱、自谱、互谱长时间数据连续采集记录及回放分析、频率细化、窗函数可选； |
幅值类型 | 支持均值、*大值、*小值、均方根值、峰峰值、偏度、峰度、波峰因数、波形因数等时域和频域统计值分析； |
声学分析模块 | 声学分析及倍频程分析功能； |
信号源输出 | 支持随机、窄带、正弦、三角、方波、合成等； |
滤波器类型 | 支持低通、高通、带通、带阻四种滤波器； |
现场动平衡分析 | 影响系数，试重法 |
模态分析方式 | 频响函数法、环境激励法、含随机子空间法、特征系统实现算法、增强频域分解法、频域多参考点复指数法； |
光标模式 | 能提供单光标、双光标、四光标、峰值光波、谷值光标、谐光标显示与移动标记定位功能数据浏览功能； |
高级频谱分析功能 | 跟踪转速阶次谱、波德图、极坐标图、轴心轨迹； |
声学分析模块 | 1/1 倍频程谱、1/3 倍频程谱、1/12 倍频程谱和 1/24 倍频程谱，并且可设置多种计权方式（A、B、C、D）； |
数据接口 | 软件输出数据支持二次开发，通用性强，输出格式：文本，excel matlab uff ，提供VB、VC、LabView、CVI、.NET等平台的二次开发接口； |
支持数据输入格式 | dsp，txt，excel，matlab； |
外部数据导入功能 | 支持文本文件、Excel表格文件等标准格式的文件导入测试系统进行分析显示； |
测量通道数量 | 八通道加两个转速通道同步采集，适配2/4/8/16/32通道，同时连续采样，幅值精度-典型:±0.05dB(±0.58%)@1kHz；平坦度:±0.05dB(*大)。 |
支持传感器类型 | 振动，温度，噪声声级计，转速，应变，电涡流位移，压力，电压，电流。 |
数模转换器精度 | 24位，低通滤波器，抗混滤波器。 |
频率响应分析范围 | 0-100Khz。 |
电压输入[V] | ±5V，±10V,±100mV±500mV。 |
非线性度 | 0.05% FMAX。 |
*高采样速率 | 同步采样，256kHz/通道Max。 |
滤波方式 | 每通道独立模拟滤波和 DSP 数字滤波方式。 |
通讯方式 | 兼容USB3.0或千兆以太网。 |
设计特点 | 轻便便捷，板卡式设计。 |
部分用户列表（不完全统计）：
上海交通大学、中山大学、华南理工大学、上海大学、华北电力大学、湖南大学、江苏大学、河海大学、南京工业大学、苏州科技大学、江苏大学、天津大学、四川大学、怀德学院、中原工学院、武汉科技大学、马鞍山钢铁、宝钢梅钢、美的集团、阳江核电、中广核研究院、卧龙电机集团、西门子集团、中石油德阳检测公司、中科森尼瑞检测公司等等....
