VALENIAN加载平衡测试平台在科技企业的作用

1、研究轴承全寿命周期。在支撑轴承轴的末端，安装被测轴承，通过径向加载，施加在轴承上径向负载，在轴承长时间运转并测试轴承早期磨损的实验设备。

2、针对转子、故障电机系统，及轴承故障数据采集及分析所开发，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，如转子动平衡试验、转子不对中试验、机械松动试验。

3、配合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。

图 1试验台

二、研究方向：

轴承全寿命周期预测；

开展模拟常见转子机械故障实验：如轴不对中、转子不平衡、机械基础松动。

滚动轴承故障研究：支撑轴承的不同故障形式，如轴承内圈故障、轴承外圈故障、轴承保持架故障、轴承滚动体故障、轴承综合故障等。

电机故障研究：额外可选搭配不同的故障电机类型、配合电流电压传感器，可研究电机转子电机转子不平衡故障、电机轴承故障、电机转子断条故障、电机匝间短路故障、电机电压不平衡缺相故障、电机转子弯曲故障、电机轴弯曲故障等故障现象。

标准故障件：

支撑轴承内圈故障、轴承外圈故障、轴承保持架故障、轴承滚动体故障、轴承综合故障。

额外可选故障件：

电机转子不平衡故障、电机轴承故障、电机转子断条故障、电机匝间短路故障、电机电压不平衡缺相故障、电机转子偏心故障、电机轴弯曲故障。

三、试验平台主要构成

1、系统组合部分

该实验台主要由实验系统由铸铁平台底板、三相变频电机、动态扭矩传感器系统、滚动轴承、转子系统、轴径向加载系统、轴承自动径向加载系统、联轴器、试验台控制系统等组成。

其中平衡测试含：动态扭矩传感器系统、滚动轴承、转子系统、轴径向加载系统。轴承全周期测试含：轴承自动径向加载系统，支撑轴承箱体，油液循环系统。

两种测试模块替换使用，采用T型槽安装方式，有利于快速更换模块。

2、实验台示意图

四、基本技术指标

1、设备使用条件要求

1)环境温度：-30℃~+70℃（存储）、-10℃~+50℃（使用）；

2)无粉尘及腐蚀性物质；

3)电源：三相380V±10%、50Hz、功率3kW；

4)电源需求：现场安装标准地线及零线；

2、平台底座

1. 材质：带 T 型槽的铸铁平台；

2. 尺寸 ：2080mm*880mm*145mm

3. 粗糙度：Ra：3.2

3、驱动系统

1. 类型：三相异步电机、触控屏操作控制。

2. 额定功率：3KW。

3. 额定转速：3000rpm。

4.电机轴承型号：6206-2z/c3。

5.额定电流：5.98A,额定扭矩：9.55NM。

6. 可选故障电机试验，常见故障类型为：偏心不对中，不平衡、轴承故障，绕组短路、缺相不平衡、转子断条、轴弯曲电机，此处故障件电机套件需要额外单独选配订购。

4、滚动轴承故障模拟（轴承型号：6206）：

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）

5、动态扭矩传感器系统

可以实时显示扭矩、转速等运行参数

量程：±50N.m；

精度： 0.5%F ·S；

扭矩输出：-5~+5V；

转速输出：60 脉冲/转；

6、轴系总成

1. 由支承轴承座、径向加载座、故障轴承座、转子、角度不对中板，平行不对中板组成。

2. 支承轴承座：含6205DDU健康深沟球轴承，材质 45 号钢，带振动传感器安装螺纹孔（M6）。

3. 径向加载座：含UTC206 健康深沟球轴承，含测力传感器。

4. 故障轴承座：含五种故障轴承，6205DDU，可更换故障轴承类型为内圈故障、外圈故障、保持架故障、滚珠故障、综合故障，还可以定制不同的轴承故障严重程度。

5. 转子：铝质，质量块安装 24孔，间隔 15°分布，M6。

6. 角度不对中板：可绕固定轴旋转，调节角度，模拟角度不对中，微分头调节。

7. 平行不对中板：可沿水平方向垂直与轴线移动，模拟平行不对中，微分头调节。

转子不对中调整系统：可调偏心水平方向 不小于+/-1 mm，可调不对中角度为+/- 1°,可调不对中平行为+/-1.0 mm；

深沟球轴承参数：

基本额定动载荷 C 14.8 kN

基本额定静载荷 C0 7.8 kN

疲劳载荷极限 Pu 0.335 kN

计算系数 kr 0.025±1%

质量 M 0.13 Kg

轴承转子盘模组

7、试验台控制系统制

1.10 寸触摸屏可视化人机操作界面；

2.测试台 PLC 智能启停控制，转速、负载控制。

3.触摸屏实时显示各种测试工况如：转速、扭矩、输出频率、输出电压、IGBT温度、母线电压、输出功率、输出电流、输出转矩设置。同时装有急停按钮在紧急情况下立即停机；

4.控制柜带底脚滚轮，方便移动；

8、轴承全生命周期试验模块

1.径向载荷加载系统

载荷是轴承使用寿命的重要组成部分，过载会降低轴承寿命，并可能发生过早磨损。该实验装置可以给轴承产生一个过载的工作状态，能够研究轴承劣化的渐变的过程。负载载荷加载机构安装在轴的中间段，它能控制径向的载荷。伺服加载电动缸，可以在垂直方向上将轴承箱的载荷从50kg调节提升到2000kg。 通过伺服加载电动缸载荷机构来增加径向的载荷，并测量与施加到测力传感器的载荷成比例的信号并显示结果。

控制面板

五：试验平台技术参数及数采系统技术参数：

序号 项目名称 性能参数及技术要求

1 驱动电机 额定功率，3KW， 额定转速：3000rpm，电机轴承型号，6206-2z/c3，额定电流，5.98A,额定扭矩，9.55NM，两级传动。

2 变频器 变频器频率范围，0-599Hz,额定输入，三相380V，50/60Hz, 额定输出，3PH 4KW，8.0KVA。

3 可视化操作屏 尺寸，10寸，触摸面板，四线电阻式触摸屏，抗电压冲击，AC1000V，10mA，小于1分钟（信号与地间），抗干扰能力，干扰电压，1500Vp-p 脉冲周期，1us 持续时间，1分钟，绝缘电阻，DC500V，10MΩ以上（信号与地间）。

4 ✱PLC 程序容量256KB，输入输出点数8点，通讯协议，标准MODBUSASCII/RTU通讯、通讯口，自由格式通讯，1路232、1路485、1个USB通讯口。

5 ✱模拟量输入模块 模拟量用电源，DC24V士10%，150mA，转换速度，2ms/ch，输入分辨率，1/16383(14Bit)，输出分辨率1/4095(12Bit)AD滤波系数0~254，综合精确度 士1%，AD通道具备短路、断路、超量程检测功能

6 过程控制参数 可视化操作模式来显示和调节各种测试工况如转速、扭矩、径向加载、输出转矩设置，同时装有急停按钮在紧急情况下立即停机。

7 扭矩转速仪 动态扭矩传感器，量程0-50N.M，转速量程≤10000RPM，非线性，0.1%F.S.，输出电压为±5V或0-5 V，或者RS485.，或者4-20mA输出模式。

8 双支撑轴承 支承轴承6205DDU健康深沟球轴承，材质 45 号钢，带振动传感 器安装螺纹孔（M6）故障轴承，五种故障轴承，故障类型为内圈故障、外圈故障、保持架故障、滚珠故障、综合故障。

9 加载轴承 包含径向加载座，UTC206 健康深沟球轴承，手动盘式径向加载。

10 ✱测力传感器 额定量程，5T,输出灵敏度， mV/V 2.0±10%，绝缘电阻，MΩ/100V DC ≥5000，响应频率，1kHz ，使用电压，5-15V。

11 动平衡转子盘 铝质，质量块安装 24孔，间隔 15°分布，M6，直径190mm。

12 径向电缸加载伺服电机 1千瓦伺服驱动电机，电压220V,额定转速3000rpm,最高转速5000rpm,额定转矩2.39NM，最大转矩7.17NM，额定电流4.1A。转子惯量[10^-7kg.m2]，1550，编码器位数17位。

13 径向电缸加载伺服驱动器 1KW,控制方式，三相全波整流IPM PWM控制、正弦波电流驱动方式，脉冲指令模式，可接受3.3~5V、18~24V脉冲+方向、AB相脉冲、CW/CCW信号，定位完成宽度设定，0～65535指令单位（设定分辨率为1指令单位）。

14 加载测力传感器 额定量程，1-5吨，输出灵敏度，2.0±10%，mV/V，绝缘电阻，MΩ/100V DC，≥5000，温度灵敏度漂移，%F.S./10℃，0.03，重复性，%F.S.，0.03，阻抗Ω，700。

15 ✱功率放大器 输入信号，外接10K电位器调节或输入DC0-5V、DC0-10V、DC0-20mA，控制输出,电压DC24V或36V,电流DC0-1A、0-2A、0-3A，特性，输出电流与输入信号成正比例关系，具有短路保护功能。

16 ✱负载压力变送器 电压为直流12-26V功耗<3W，数据采集精度 12-16 位，通讯采样 ，RS485-ModbusRTU 协议，通讯速，1200-115200bps，通过上位机可以读取实时测量值，实现清零、标定、参数修改等操作。变送输出 0-10V 或者 4-20mA，外接智能传感器，供电电压 5V，具有上电自动校准功能。

17 速度范围 0-3000rpm可调，精度1rpm。额定2875rpm。

18 产品尺寸 2080mm*880mm*145mm，精密加工铸铁T型槽安装底板，粗糙度：Ra：3.2。

19 电源 输入380VAC，三相，50/60 Hz。

20 数据采集器单元 (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：最高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，最高204800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℃。

21 数据分析软件 (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、包络分析、小波分析、轴心轨迹图、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)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；

(9)✱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；

(10)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；