列車轉(zhuǎn)向架軸箱實(shí)驗(yàn)臺(tái)在教學(xué)科研工作中的貢獻(xiàn)

VALENIAN-PT820轉(zhuǎn)向架軸箱實(shí)驗(yàn)臺(tái)

一：實(shí)驗(yàn)臺(tái)說明

機(jī)車轉(zhuǎn)向架軸箱是車輛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的核心組件，車軸與軸箱體由轉(zhuǎn)向架相連，將線性力和滾動(dòng)力進(jìn)行轉(zhuǎn)化。隨著車輛運(yùn)行里程的增加,軸承及齒輪的故障問題呈現(xiàn)明顯增加的趨勢(shì)。高速機(jī)車車組轉(zhuǎn)向架的軸承故障很容易引起熱軸、燃軸、切軸等事故發(fā)生，如果不能及時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)向架軸承故障進(jìn)行預(yù)測(cè)分析與檢修，極大可能會(huì)嚴(yán)重危及行車安全。因此轉(zhuǎn)向架軸箱機(jī)構(gòu)的故障診斷識(shí)別主要是對(duì)齒輪、軸承、的故障類別進(jìn)行特征挖掘分類和預(yù)測(cè)。

振動(dòng)信號(hào)分析法是機(jī)車組轉(zhuǎn)向架軸箱內(nèi)部組件，齒輪和軸承故障診斷中應(yīng)用最為廣泛的研究方法，通過采集不同損傷情況的齒輪和軸承工作過程中的振動(dòng)加速度信號(hào)，應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)手段對(duì)信號(hào)講行分類與預(yù)測(cè)，挖掘故障數(shù)據(jù)的潛在特征，對(duì)故障診斷效率和準(zhǔn)確率有著極大的提升。

VALENIAN-PT820轉(zhuǎn)向架軸箱實(shí)驗(yàn)臺(tái)，可以模擬重現(xiàn)轉(zhuǎn)向架軸箱常見的故障振動(dòng)信號(hào)，讓很難提取到早期的故障特征進(jìn)行重現(xiàn)，出現(xiàn)在隨著機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的發(fā)展和完善，研究人員將機(jī)器學(xué)習(xí)模型應(yīng)用于故障診斷，提高了診斷準(zhǔn)確性。

二：瓦倫尼安實(shí)驗(yàn)臺(tái)可以完成如下基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)

l 四輪模擬負(fù)載調(diào)節(jié)；

l 齒輪箱齒輪故障特征模擬（斷齒，磨損，缺齒）；

l 軸承故障特征模擬（內(nèi)圈故障，外圈故障，滾珠故障，保持架故障，綜合故障）；

l 齒輪箱齒輪間隙大小與振動(dòng)及軸承運(yùn)行噪聲關(guān)聯(lián)性；

l 油液潤滑對(duì)齒輪嚙振動(dòng)與溫度噪聲的關(guān)聯(lián)性；

l 基礎(chǔ)剛性對(duì)振動(dòng)的影響；

l 基礎(chǔ)松動(dòng)的振動(dòng)特征；

三：實(shí)驗(yàn)臺(tái)基本組成

三相異步電機(jī)，直連驅(qū)動(dòng)減速機(jī)，變頻器，磁粉制動(dòng)器，支撐軸承座，直齒輪箱，傘形齒輪傳動(dòng)軸組，基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，負(fù)載調(diào)節(jié)系統(tǒng)，轉(zhuǎn)速測(cè)量與顯示模塊，電流測(cè)量與顯示模塊，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)模塊，基礎(chǔ)隔振模塊。

VALENIAN-PT820轉(zhuǎn)向架軸箱實(shí)驗(yàn)臺(tái)3D構(gòu)圖

四：實(shí)驗(yàn)臺(tái)技術(shù)參數(shù)：

1. 驅(qū)動(dòng)齒輪電機(jī)：2.2KW帶減速器，額定輸入轉(zhuǎn)速1450轉(zhuǎn)/分鐘，減速比8：1，額定扭矩180NM,轉(zhuǎn)速可調(diào)。

2. 電源輸入模塊：額定電流 16A,配有過電流保險(xiǎn)絲，具有電源濾波功能。

3. 電機(jī)電源快插接頭：3P加接地快插接頭方便更換電機(jī)，ABS塑料材質(zhì)，耐高壓保護(hù)。

4. 交流變頻器：變頻器頻率范圍：0-599Hz,額定輸入：200-240V，50/60Hz,2.2KW。

5. 速度調(diào)節(jié)方式：通過旋轉(zhuǎn)TOCOS精密電位器，配合高阻值及低阻值調(diào)速旋鈕對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行精確調(diào)節(jié)。

6. 轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊：采用漫反射激光轉(zhuǎn)速計(jì)進(jìn)行脈沖信號(hào)采集，最大采集距離130mm,最小檢測(cè)目標(biāo)直徑0.04mm。

7. 激光信號(hào)變送器：電源電壓：12-24VDC ，響應(yīng)時(shí)間：小于0.5ms，絕緣阻抗：20兆歐以上。

8. 轉(zhuǎn)速顯示模塊：傳感器供電：12VDC±10%，80mA, 絕緣阻抗：100兆歐以上,數(shù)值實(shí)時(shí)顯示，可切換Hz,RPM，顯示范圍0-99999，測(cè)量精度誤差小于0.05%。

9. 輸出信號(hào)端子，BNC 接線端子口。

10. 減速機(jī)：齒輪，75齒，M2.0，外徑154。（故障類型：缺齒、斷齒、磨損）

11. 故障軸承，滾珠軸承，PH206,內(nèi)徑30mm,5種故障（軸承內(nèi)圈，外圈，滾珠，保持架，綜合故障）。

12. 傳動(dòng)傘形齒：齒數(shù)30齒、模數(shù)2.5、內(nèi)孔30mm。

13. 傳動(dòng)軸直徑：30mm。

14. 可調(diào)磁粉制動(dòng)器：額定扭矩：50Nm，額定電壓：24V，額定電流：0,6A，額定功率：22.6W重量：14.5Kg，最高轉(zhuǎn)速：1800 RPM，磁粉重量：60gr。

15. 磁粉控制顯示模塊：7段LED顯示電流數(shù)值，及加載電壓數(shù)值，前置面板同時(shí)具有輸出電壓，電流功能。電源輸入：DC4-40V，（AC 3V-30V）,輸出 1.23-37V,最大輸出電流:3A，轉(zhuǎn)換效率大于80%。

16. 底板：精密加工15mm鋁板，并含有減震底座。

17. 電機(jī)對(duì)中機(jī)構(gòu)：電機(jī)一端具有千斤頂對(duì)中調(diào)節(jié)螺栓，方便進(jìn)行軸對(duì)中調(diào)節(jié)。

18. 安全防護(hù)：前置面板含有急停按鈕。

外形尺寸：外形尺寸1100-600-500（mm）。

數(shù)采系統(tǒng)：

1. 測(cè)量通道數(shù)量：四通道傳感器同時(shí)數(shù)據(jù)信號(hào)采集和一個(gè)轉(zhuǎn)速信號(hào)測(cè)量通道。

2. 支持傳感器類型：壓電式傳感器振動(dòng)，噪聲聲級(jí)計(jì)，轉(zhuǎn)速計(jì)、電壓型輸出傳感器。

3. 數(shù)模轉(zhuǎn)換器精度：24AD位。

4. 支持最高采樣頻率：最大100kHz/通道，多種量程范圍可選。

5. 輸入精度：相位：優(yōu)于0.1度，幅值：優(yōu)于0. 1%。

6. 儀器最高動(dòng)態(tài)范圍：110dB。

7. 數(shù)據(jù)傳輸端口：千兆網(wǎng)口接入。

8. 傳感器輸入信號(hào)接口：BNC公頭接線端子。

9. 傳感器輸入電壓范圍：-10V～+10V。

10. 壓電式傳感器供電：20伏-4毫安傳感器通用輸入端口。

11. 濾波器：低通，高通，帶通，帶阻四種模式可選。

12. 頻譜分辨率：默認(rèn)51200線，多種擋位可選。

13. 工作電源：配套AC220V直流電源適配器供電。

14. 工作溫度范圍：-25℃~75℃。

4：軟件功能：

(1) 時(shí)域及頻域信號(hào)的實(shí)時(shí)采集、實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，實(shí)時(shí)顯示、實(shí)時(shí)分析，采集數(shù)據(jù)后，保存數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)事后分析；

(2) FFT頻譜分析、頻響函數(shù)分析、幅值及頻率橫坐標(biāo)及縱坐標(biāo)，縮放縮小、自功率譜、互功率譜、、共振解調(diào)譜分析、小波分析、軸心軌跡圖、倒頻譜、長時(shí)間數(shù)據(jù)連續(xù)采集記錄及回放分析、信號(hào)窗函數(shù)可選；

(3) 支持軸承故障特征數(shù)據(jù)導(dǎo)入，并可自動(dòng)進(jìn)行軸承故障類型的智能診斷分析，提示軸承故障類型如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、波峰因數(shù)、時(shí)域和頻域分析；

(5) 含有聲學(xué)分析及倍頻程分析功能；

(6) 支持低通、高通、帶通、濾波器等常用頻率濾波工具；

(7) 能提供單光標(biāo)、諧波光標(biāo)顯示頻率及幅值，光標(biāo)具有移動(dòng)標(biāo)記定位功能進(jìn)行數(shù)據(jù)瀏覽功能；

(8) 聲學(xué)數(shù)據(jù)分析模塊，支持多通道聲信號(hào)并行、連續(xù)采集存儲(chǔ)，采集后數(shù)據(jù)波形可進(jìn)行時(shí)域分析及聲壓信號(hào)分析，數(shù)據(jù)呈現(xiàn)波形有，時(shí)域聲壓波形頻譜、窄帶頻譜、1/3倍頻程譜、1/1倍頻程譜，等常用聲學(xué)分析頻譜。

(9) 軟件測(cè)試數(shù)據(jù)含有原始數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能，數(shù)據(jù)可以進(jìn)行二次開發(fā)功能，通用性強(qiáng)，數(shù)據(jù)導(dǎo)出格式有，文本，excel matlab 開放VB、VC、LabView、通用平臺(tái)的軟件二次開發(fā)數(shù)據(jù)接口工具；

(10) 數(shù)據(jù)信號(hào)采集加窗函數(shù)，如矩形窗、漢寧窗、海明窗、平頂窗可選；

(11) 外部數(shù)據(jù)導(dǎo)入功能，支持文本文件、Excel表格文件等標(biāo)準(zhǔn)格式的文件導(dǎo)入測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行分析顯示；