PT500迷你小型转子齿轮箱故障诊断实验台的原理-技术文章-昆山汉吉龙测控技术有限公司

小型转子齿轮箱故障诊断实验台是一种专门用于模拟、检测和分析旋转机械故障的综合性实验设备，其核心原理可分为以下四个部分：
一、机械动力系统设计原理
模块化传动架构
采用"电机-联轴器-齿轮箱-负载"的标准化布局，通过变频电机（0-6000rpm可调）驱动平行轴/行星齿轮箱，配合磁粉制动器（0-100Nm）模拟动态负载
关键部件（轴承座、齿轮轴）采用快拆设计，5分钟内可完成PH205轴承或齿轮组更换
精密故障植入技术
轴承故障：通过激光蚀刻在轴承滚道预制点蚀（直径0.1-0.5mm）、线切割保持架缺陷
齿轮故障：采用电火花加工制造断齿（1/3齿宽）、磨损齿（齿厚减少10%-30%）等典型缺陷
二、多物理场信号采集原理
PT500迷你小型转子齿轮箱故障诊断实验台传感器网络配置
振动监测：加速度传感器（频响0.5-10kHz），安装于轴承座45°方向（水平/垂直/轴向）
过程参数：非接触式扭矩仪（±0.1%精度）、光电编码器（1024PPR）、红外热像仪（30Hz帧率）
同步触发机制
基于PXIe总线的8通道采集系统，采用IEEE1588协议实现μs级同步
采样率自适应调节（1-100kS/s），满足从低速启停到高速运行的全工况需求
三、智能诊断算法原理
信号处理流程
mermaid
复制
graph LR
A[原始信号] --> B[小波包降噪]
B --> C[共振解调]
C --> D[阶比分析]
D --> E[特征提取]
E --> F[故障分类]
特征工程与决策
时域特征：峰值、峭度、波形指标
频域特征：边频带能量比、谐波失真度
采用SVM/ResNet-18混合模型，分类准确率>92%
四、安全控制原理
三重保护机制
机械防护：全封闭罩体（IK10抗冲击）
电气保护：过载断电（响应<10ms）+振动阈值报警
软件容错：最大位移限制（±1mm）自动停机
典型应用案例
风电齿轮箱研究
复现行星轮断齿故障，通过阶比分析提取特征频率
建立剩余寿命预测模型（Weibull分布，R²>0.95）
教学实验设计
基础实验：轴承外圈故障FFT频谱分析
综合实验：齿轮磨损+轴不对中复合故障诊断
该实验台通过"物理模拟-数据驱动"的双向验证机制，为旋转机械故障机理研究提供了标准化平台，已在国内20余所高校的《设备状态监测》课程中应用。
旋转机械振动监测与诊断领域的多故障联接齿轮箱模拟实验台，能够全面、探测地、方便地模拟齿轮心设备的一些典型故障，如偏、点腐蚀、剥落、齿面磨损、齿根疲劳和断齿等；通过拨叉换位机构拨动齿轮的组合排列结果，还可以在运行中连续观察两对齿轮的联接故障信号以及齿轮从正常到发另外，通过在轴承上设置故障，还可以模拟轴承故障以及齿轮－轴承连接故障。很大程度上方便了科研人员进行故障诊断方法的研究验证过程，
创新创业学院轴承试验台
设备运行状态模拟实验教学系统
风电机组主轴轴承综合实验平台
转子动力学教学实训演示台
多通道数据采集系统
转子故障试验台输入功率提升和控制系统
低速全参数行星齿轮箱故障模拟实验系统
谐波轴承性能检测平台
机械工程控制基础实验台
能源与动力工程学院平台
复杂机电液系统智能运维功能性测试平台
传动系统多功能综合测试平台
轴系激励源识别方法小型验证试验台
概述了理论运用到实践的时间，也节省了科研人员花费在布置实验的时间和精力。此外，该多故障连接齿轮箱模拟实验台借鉴于教学实践中，提高学习认知水平。

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