2025年07月08日 14:19昆山汉吉龙测控技术有限公司点击量：6
昆山汉吉龙内外双转子轴承齿轮综合故障实验台是一款专为旋转机械故障诊断与教学研发的实验设备，融合了双转子动力学、多故障模拟和智能监测技术，以下是其核心特点：
一、双转子独立驱动与协同控制
内外转子分离设计
实验台采用双轴独立驱动系统，内转子（直径 150mm）与外转子（直径 200mm）可分别通过变频电机实现 0-6000rpm 无级调速，支持同向 / 反向旋转及转速差模拟1018。这种设计可复现工业场景中多级传动系统的复杂耦合故障，例如齿轮箱输入输出轴转速差异导致的动态不对中。
动态负载加载能力
外转子通过磁粉制动器（0-100Nm）模拟实际工况下的轴向力、径向力及倾覆力矩，内转子配置可编程转矩加载系统（0-50Nm），可施加正弦波、脉冲等动态载荷，精确研究负载变化对轴承 - 齿轮系统的损伤影响1820。
二、全生命周期故障模拟体系
轴承故障精准植入
标配深沟球轴承（PH205），通过激光蚀刻技术预制点蚀（直径 0.1-0.5mm）、线切割制造保持架裂纹等缺陷，支持内圈、外圈、滚动体及混合故障模式210。
轴承座集成径向加载单元（0-10kN 手动预紧），可增强故障振动信号，模拟重载设备的轴承失效过程10。
齿轮传动复合故障模拟
平行轴齿轮箱（传动比 4.97:1）配备电火花加工的断齿（1/3 齿宽）、磨损齿（齿厚减少 10%-30%）及点蚀齿轮，行星齿轮箱可模拟齿根裂纹、缺齿等典型缺陷310。
采用拨叉换位机构，支持运行中切换不同齿轮组合，实时观察故障信号的动态演变2。
轴系故障多维复现
通过调整底座顶丝实现轴系不对中（最大偏移量 ±1mm），模拟联轴器瓢偏、安装误差等问题1018。
转子盘配置平衡孔，可添加 / 移除配重块，精准模拟单面 / 双面不平衡（残余不平衡量≤5g・mm）1118。
三、多物理场实时监测与分析
高精度传感器网络
振动监测：三向加速度传感器（频响 0.5-10kHz）安装于轴承座 45° 方向，同步采集水平 / 垂直 / 轴向振动信号210。
过程参数：非接触式扭矩仪（±0.1% 精度）、光电编码器（1024PPR）及红外热像仪（30Hz 帧率），实现转速、扭矩、温度场的多维度数据融合220。
位移测量：电涡流传感器（线性度 ±0.5%）实时监测轴颈振动位移，分辨率达 1μm10。
智能数据分析平台
基于 PXIe 总线的 8 通道采集系统（采样率 1-100kS/s），支持 μs 级同步数据采集，可捕捉高速启停过程中的瞬态信号210。
内置 BALISHOOTER® 诊断软件，自动识别不平衡（2X 频率异常）、不对中（1X 幅值升高）、轴承冲击（高频调制）等特征，分类准确率 > 92%210。
提供三维振动云图、轴心轨迹、FFT 频谱（51200 线分辨率）及趋势曲线，支持与 MATLAB、LabVIEW 等工具的数据交互1020。
四、模块化设计与教学适配
快速重构实验场景
关键部件（轴承座、齿轮轴）采用快拆设计，5 分钟内可完成故障模块更换，支持从单一故障到复合故障的教学进阶210。
标配透明防震安全罩（IK10 抗冲击），互锁开关在开启时自动停机，既保障安全又便于观察内部传动状态110。
教学科研双模式
基础教学模式：通过触控屏（10 英寸）预设故障类型，学生可通过听诊器、测温仪等工具进行现象观察，建立故障 - 症状关联610。
科研模式：开放 PLC 控制接口（16 路 I/O），支持自定义加载曲线、传感器配置及数据存储策略，满足轴承寿命预测、齿轮疲劳裂纹扩展等前沿研究需求1018。
虚拟仿真扩展
兼容 AR/VR 头显设备，学生可通过虚拟拆解观察内部故障点，结合数字孪生技术实现物理实验与仿真分析的双向验证619。
五、严苛环境适应性与可靠性
工业级硬件配置
台架主体采用 T 型槽铸铁平台（2m×1m×1.5m），固有频率 > 200Hz，有效抑制外界振动干扰1018。
电气系统具备过载断电（响应 < 10ms）、振动阈值报警及软件容错（±1mm 位移限制）功能，保障长期运行稳定性210。
多场景应用覆盖
教学实训：已在国内 20 余所高校的《设备状态监测》课程中应用，支持 “理论 - 仿真 - 实操 - 考核” 闭环教学26。
科研测试：为风电齿轮箱、盾构机主轴承等装备提供故障机理研究平台，已完成齿面磨损、轴承疲劳等全寿命测试39。
企业培训：通过模拟工厂实际故障案例（如风机失衡、泵体气蚀），提升技术人员的诊断与维修技能618。
六、技术参数与扩展性
项目参数指标转速范围内转子 0-6000rpm，外转子 0-5000rpm，转速差 ±2000rpm 可调负载能力扭矩 0-100Nm（外转子），轴向力 0-30kN（轴承座）传感器精度振动速度 ±1%，扭矩 ±0.1%，温度 ±1℃数据采集8 通道同步采集，24 位 AD，最高采样率 100kS/s扩展性支持添加油液分析模块、声发射传感器及无线监测节点，构建全生命周期健康管理系统，
一、 平台底座
1.1 材质要求：优质T型槽铸铁焊接平台。
1.2 ★外形尺寸 (长×宽×高)：≥ 3000 mm × 1500 mm × 500 mm。
1.3 水平调节系统：
配备楔形可调垫脚，用于现场安装时精密调节台面水平度。
楔形垫脚底部必须集成高性能减震橡胶垫。
减震垫功能要求：必须具备有效防滑、减震、降低运行噪音功能。
二、 内转子驱动系统
2.1 电机类型：高精度异步伺服主轴电机。
2.2 额定电压：380V AC ± 10%。
2.3 ★额定功率：≥ 22 kW。
2.4 ★许用转速：≥ 6000 rpm。
2.5 内转子主体结构要求：
总长度：≈ 1.3 m。
主要工作段轴径：≥ Ø30 mm。
三、 外转子驱动系统
3.1 电机类型：高精度异步伺服主轴电机。
3.2 额定电压：380V AC ± 10%。
3.3 ★额定功率：≥ 28 kW。
3.4 ★许用转速：≥ 6000 rpm。
3.5 外转子主体结构要求：
总长度：≈ 0.7 m。
材料：高强度合金钢。
性能要求：保证具备高强度及高韧性。
3.6 ★传动方式：通过锥齿轮进行动力传递。
四、 不平衡与力加载实验功能
4.1 内外转子主体结构要求：具备安装叶片的接口。
4.2 ★内转子加载能力：可施加轴向力进行加载，最大加载力 ≥ 3 kN，轴向力加载装置与齿轮箱减速系统为互换安装，不可同时开展实验。
五、 机匣与碰磨实验功能
5.1 机匣配置：内外转子均配备专用机匣。
5.2 喷嘴安装功能：外转子机匣设计有可安装喷嘴的接口。
5.3 位移测量系统：
配备高精度百分表。
量程：≥ 4 mm。
5.4 碰磨实验要求：
外转子机匣位置轴向可调，能够与转子叶片发生可控碰磨。
配备的百分表用于实时测量机匣在碰磨过程中的位移量变化。
六、 ★控制系统与人机界面
6.1 控制器：集成PLC。
6.2 人机界面 (HMI)：
显示器类型：彩色工业级触摸屏。
尺寸：≥ 10英寸。
6.3 操作界面要求：可视化图形界面 (GUI)，操作逻辑清晰，反应灵敏。
6.4 实时监测参数显示 (包括但不限于)：内外转子转速、电机输出转矩、驱动电压、驱动电流。
6.5 控制功能要求：
实验台智能启停控制，转速、负载控制。
6.6 控制柜要求：
基座配备可锁止万向脚轮。
具备急停按钮及必要的安全保护电路。
七、 安全防护罩
7.1 材料与规格：≥ 1.5mm 厚度优质冷轧钢板。
7.2 结构要求：采用钣金加工工艺成型，覆盖实验台主要运动部件，确保操作安全。
八、 传动与加载系统
8.1 内转子后置传动系统：包含平行轴齿轮箱和行星轮齿轮箱两套独立传动减速系统。
8.2 ★平行轴齿轮箱要求：
传动比：≥ 1:1.5。
应用：用于模拟平行轴齿轮故障实验。
8.3 ★行星轮齿轮箱要求：
传动比：≥ 1:5。
应用：用于模拟行星轮系齿轮故障实验。
8.4 扭矩加载装置：
类型：磁粉制动器。
功能要求：可实时、精确控制施加在传动系统上的负载转矩（负载范围需匹配实验需求）。
安装部位：齿轮箱输出端。
九、 振动监测系统
9.1 测振设备：集成非接触式激光测振仪。
9.2 功能要求：
实时采集实验台关键测点的振动情况。
系统分辨率与采样频率需满足机器状态监测与故障特征识别要求。
9.3 数据分析要求：
原始振动数据可通过标准格式导出，供后期分析处理
昆山汉吉龙内外双转子轴承齿轮综合故障实验台通过 “物理模拟 - 数据驱动 - 虚拟验证” 的三维体系，为旋转机械故障诊断提供了标准化研究平台，尤其在新能源、制造等领域的设备可靠性提升中发挥关键作用。
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