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昆山汉吉龙测控技术有限公司
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列车转向架轴箱实验台在教学科研工作中的贡献
2025-1-17 阅读(41)
VALENIAN-PT820转向架轴箱实验台
一：实验台说明
机车转向架轴箱是车辆驱动系统的核心组件，车轴与轴箱体由转向架相连，将线性力和滚动力进行转化。随着车辆运行里程的增加,轴承及齿轮的故障问题呈现明显增加的趋势。高速机车车组转向架的轴承故障很容易引起热轴、燃轴、切轴等事故发生，如果不能及时对转向架轴承故障进行预测分析与检修，极大可能会严重危及行车安全。因此转向架轴箱机构的故障诊断识别主要是对齿轮、轴承、的故障类别进行特征挖掘分类和预测。
振动信号分析法是机车组转向架轴箱内部组件，齿轮和轴承故障诊断中应用最为广泛的研究方法，通过采集不同损伤情况的齿轮和轴承工作过程中的振动加速度信号，应用机器学习手段对信号讲行分类与预测，挖掘故障数据的潜在特征，对故障诊断效率和准确率有着极大的提升。
VALENIAN-PT820转向架轴箱实验台，可以模拟重现转向架轴箱常见的故障振动信号，让很难提取到早期的故障特征进行重现，出现在随着机器学习技术的发展和完善，研究人员将机器学习模型应用于故障诊断，提高了诊断准确性。
二：瓦伦尼安实验台可以完成如下基础实验
l 四轮模拟负载调节；
l 齿轮箱齿轮故障特征模拟（断齿，磨损，缺齿）；
l 轴承故障特征模拟（内圈故障，外圈故障，滚珠故障，保持架故障，综合故障）；
l 齿轮箱齿轮间隙大小与振动及轴承运行噪声关联性；
l 油液润滑对齿轮啮振动与温度噪声的关联性；
l 基础刚性对振动的影响；
l 基础松动的振动特征；
三：实验台基本组成
三相异步电机，直连驱动减速机，变频器，磁粉制动器，支撑轴承座，直齿轮箱，伞形齿轮传动轴组，基础实验台，负载调节系统，转速测量与显示模块，电流测量与显示模块，转速调节模块，基础隔振模块。
VALENIAN-PT820转向架轴箱实验台3D构图
四：实验台技术参数：
1. 驱动齿轮电机：2.2KW带减速器，额定输入转速1450转/分钟，减速比8：1，额定扭矩180NM,转速可调。
2. 电源输入模块：额定电流 16A,配有过电流保险丝，具有电源滤波功能。
3. 电机电源快插接头：3P加接地快插接头方便更换电机，ABS塑料材质，耐高压保护。
4. 交流变频器：变频器频率范围：0-599Hz,额定输入：200-240V，50/60Hz,2.2KW。
5. 速度调节方式：通过旋转TOCOS精密电位器，配合高阻值及低阻值调速旋钮对转速进行精确调节。
6. 转速测量模块：采用漫反射激光转速计进行脉冲信号采集，最大采集距离130mm,最小检测目标直径0.04mm。
7. 激光信号变送器：电源电压：12-24VDC ，响应时间：小于0.5ms，绝缘阻抗：20兆欧以上。
8. 转速显示模块：传感器供电：12VDC±10%，80mA, 绝缘阻抗：100兆欧以上,数值实时显示，可切换Hz,RPM，显示范围0-99999，测量精度误差小于0.05%。
9. 输出信号端子，BNC 接线端子口。
10. 减速机：齿轮，75齿，M2.0，外径154。（故障类型：缺齿、断齿、磨损）
11. 故障轴承，滚珠轴承，PH206,内径30mm,5种故障（轴承内圈，外圈，滚珠，保持架，综合故障）。
12. 传动伞形齿：齿数30齿、模数2.5、内孔30mm。
13. 传动轴直径：30mm。
14. 可调磁粉制动器：额定扭矩：50Nm，额定电压：24V，额定电流：0,6A，额定功率：22.6W重量：14.5Kg，最高转速：1800 RPM，磁粉重量：60gr。
15. 磁粉控制显示模块：7段LED显示电流数值，及加载电压数值，前置面板同时具有输出电压，电流功能。电源输入：DC4-40V，（AC 3V-30V）,输出 1.23-37V,最大输出电流:3A，转换效率大于80%。
16. 底板：精密加工15mm铝板，并含有减震底座。
17. 电机对中机构：电机一端具有千斤顶对中调节螺栓，方便进行轴对中调节。
18. 安全防护：前置面板含有急停按钮。
外形尺寸：外形尺寸1100-600-500（mm）。
数采系统：
1. 测量通道数量：四通道传感器同时数据信号采集和一个转速信号测量通道。
2. 支持传感器类型：压电式传感器振动，噪声声级计，转速计、电压型输出传感器。
3. 数模转换器精度：24AD位。
4. 支持最高采样频率：最大100kHz/通道，多种量程范围可选。
5. 输入精度：相位：优于0.1度，幅值：优于0. 1%。
6. 仪器最高动态范围：110dB。
7. 数据传输端口：千兆网口接入。
8. 传感器输入信号接口：BNC公头接线端子。
9. 传感器输入电压范围：-10V～+10V。
10. 压电式传感器供电：20伏-4毫安传感器通用输入端口。
11. 滤波器：低通，高通，带通，带阻四种模式可选。
12. 频谱分辨率：默认51200线，多种挡位可选。
13. 工作电源：配套AC220V直流电源适配器供电。
14. 工作温度范围：-25℃~75℃。
4：软件功能：
(1) 时域及频域信号的实时采集、实时存储，实时显示、实时分析，采集数据后，保存数据进行数据事后分析；
(2) FFT频谱分析、频响函数分析、幅值及频率横坐标及纵坐标，缩放缩小、自功率谱、互功率谱、、共振解调谱分析、小波分析、轴心轨迹图、倒频谱、长时间数据连续采集记录及回放分析、信号窗函数可选；
(3) 支持轴承故障特征数据导入，并可自动进行轴承故障类型的智能诊断分析，提示轴承故障类型如BPFI,BFFO,BSF,FTF的信息。
(4) 支持幅值的平均值、幅值最大值、幅值最小值、幅值峰峰值、波形因素、峰度、波峰因数、时域和频域分析；
(5) 含有声学分析及倍频程分析功能；
(6) 支持低通、高通、带通、滤波器等常用频率滤波工具；
(7) 能提供单光标、谐波光标显示频率及幅值，光标具有移动标记定位功能进行数据浏览功能；
(8) 声学数据分析模块，支持多通道声信号并行、连续采集存储，采集后数据波形可进行时域分析及声压信号分析，数据呈现波形有，时域声压波形频谱、窄带频谱、1/3倍频程谱、1/1倍频程谱，等常用声学分析频谱。
(9) 软件测试数据含有原始数据导出功能，数据可以进行二次开发功能，通用性强，数据导出格式有，文本，excel matlab 开放VB、VC、LabView、通用平台的软件二次开发数据接口工具；
(10) 数据信号采集加窗函数，如矩形窗、汉宁窗、海明窗、平顶窗可选；
(11) 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；
