全文摘要
本实用新型公开了一种变转速滑轮组轴承故障模拟实验装置，包括及控制系统、台座以及设置于台座上的伺服电机、联轴器、滚珠丝杠螺杆、滚珠丝杠螺杆支撑、增程滑轮组支撑、滚珠丝杠螺母、定滑轮组支撑、动滑轮组、弹簧、固定板、钢丝绳及用于检测L型滑块位置的检测器该装置可以模拟变转速工况下滑轮组的轴承故障，可用于起重机、塔吊等重型机械设备滑轮组传动基础研究及实验室环境下的操作教学任务。
主设计要求
1.一种变转速滑轮组轴承故障模拟实验装置，其特征在于，包括控制系统(20)、台座(18)以及设置于台座(18)上的伺服电机(1)、联轴器(2)、滚珠丝杠螺杆(8)、滚珠丝杠螺杆支撑(11)、增程滑轮组支撑(3)、滚珠丝杠螺母(6)、定滑轮组支撑(12)、动滑轮组(15)、弹簧(16)、固定板(17)、钢丝绳(4)及用于检测L型滑块(7)位置的检测器(10)；伺服电机(1)的输出轴经联轴器(2)与滚珠丝杠螺杆(8)的一端相连接，滚珠丝杠螺杆(8)的另一端连接于滚珠丝杠螺杆支撑(11)上，且滚珠丝杠螺杆(8)穿过增程滑轮组支撑(3)及滚珠丝杠螺母(6)，滚珠丝杠螺母(6)与滚珠丝杠螺杆(8)之间螺纹连接，滚珠丝杠螺母(6)上设置有第一滑轮(5)；滚珠丝杠螺母(6)固定于L型滑块(7)上，台座(18)上设置有直线滑道(9)，直线滑道(9)位于增程滑轮组支撑(3)与滚珠丝杠螺杆支撑(11)之间，L型滑块(7)位于直线滑道(9)上；定滑轮组支撑(12)、动滑轮组(15)、弹簧(16)及固定板(17)依次设置，弹簧(16)的一端固定于固定板(17)上，弹簧(16)的另一端固定于动滑轮组(15)，定滑轮组(13)固定于定滑轮组支撑(12)上，台座(18)上还设置有动滑轮组滑道(14)，动滑轮组(15)、弹簧(16)及固定板(17)位于所述动滑轮组滑道(14)上；增程滑轮组支撑(3)上设置有增程滑轮组，钢丝绳(4)的一端依次交错绕过于增程滑轮组中的各滑轮及各第一滑轮(5)，钢丝绳(4)的另一端依次绕过定滑轮组(13)中的各第二滑轮及动滑轮组(15)中的各第三滑轮；检测器(10)的输出端与控制系统(20)的输入端相连接，控制系统(20)输出端与伺服电机(1)的控制端相连接。
设计方案
1.一种变转速滑轮组轴承故障模拟实验装置，其特征在于，包括控制系统(20)、台座(18)以及设置于台座(18)上的伺服电机(1)、联轴器(2)、滚珠丝杠螺杆(8)、滚珠丝杠螺杆支撑(11)、增程滑轮组支撑(3)、滚珠丝杠螺母(6)、定滑轮组支撑(12)、动滑轮组(15)、弹簧(16)、固定板(17)、钢丝绳(4)及用于检测L型滑块(7)位置的检测器(10)；
伺服电机(1)的输出轴经联轴器(2)与滚珠丝杠螺杆(8)的一端相连接，滚珠丝杠螺杆(8)的另一端连接于滚珠丝杠螺杆支撑(11)上，且滚珠丝杠螺杆(8)穿过增程滑轮组支撑(3)及滚珠丝杠螺母(6)，滚珠丝杠螺母(6)与滚珠丝杠螺杆(8)之间螺纹连接，滚珠丝杠螺母(6)上设置有第一滑轮(5)；滚珠丝杠螺母(6)固定于L型滑块(7)上，台座(18)上设置有直线滑道(9)，直线滑道(9)位于增程滑轮组支撑(3)与滚珠丝杠螺杆支撑(11)之间，L型滑块(7)位于直线滑道(9)上；
定滑轮组支撑(12)、动滑轮组(15)、弹簧(16)及固定板(17)依次设置，弹簧(16)的一端固定于固定板(17)上，弹簧(16)的另一端固定于动滑轮组(15)，定滑轮组(13)固定于定滑轮组支撑(12)上，台座(18)上还设置有动滑轮组滑道(14)，动滑轮组(15)、弹簧(16)及固定板(17)位于所述动滑轮组滑道(14)上；
增程滑轮组支撑(3)上设置有增程滑轮组，钢丝绳(4)的一端依次交错绕过于增程滑轮组中的各滑轮及各第一滑轮(5)，钢丝绳(4)的另一端依次绕过定滑轮组(13)中的各第二滑轮及动滑轮组(15)中的各第三滑轮；
检测器(10)的输出端与控制系统(20)的输入端相连接，控制系统(20)输出端与伺服电机(1)的控制端相连接。
2.根据权利要求1所述的变转速滑轮组轴承故障模拟实验装置，其特征在于，检测器(10)为红外检测器或者电磁检测器。
3.根据权利要求1所述的变转速滑轮组轴承故障模拟实验装置，其特征在于，所述伺服电机(1)为型号为YVF2-80M1-4的交流电机。
4.根据权利要求1所述的变转速滑轮组轴承故障模拟实验装置，其特征在于，所述联轴器(2)为JMI1型弹性膜片联轴器；
滚珠丝杠螺杆(8)为C类7级精度的DCM型；
直线滑道(9)为GSR30T的滚珠滑道；
钢丝绳(4)为直径1.5mm的钢丝绳。
5.根据权利要求1所述的变转速滑轮组轴承故障模拟实验装置，其特征在于，增程滑轮组支撑(3)由螺栓固定于台座(18)上。
6.根据权利要求1所述的变转速滑轮组轴承故障模拟实验装置，其特征在于，增程滑轮组中滑轮的数目为两个，第一滑轮(5)的数目为三个。
7.根据权利要求1所述的变转速滑轮组轴承故障模拟实验装置，其特征在于，控制系统(20)包括箱体、设置于箱体上的触摸屏及电源开关(19)以及设置于箱体内的控制器，其中，控制器与触摸屏、伺服电机(1)及检测器(10)相连接。
8.根据权利要求1所述的变转速滑轮组轴承故障模拟实验装置，其特征在于，定滑轮组(13)包括第一阶梯轴以及套接于第一阶梯轴上的四个第二滑轮，其中，第一阶梯轴中间位置的直径最大，各第二滑轮的两侧均设置有第一轴承，第一轴承通过第一端盖压紧固定于第二滑轮上；
动滑轮组(15)包括第二阶梯轴以及固定于第二阶梯轴上的三个第三滑轮，各第三滑轮的两侧均设置有第二轴承，第二轴承通过第二端盖压紧固定于第三滑轮上。
9.根据权利要求8所述的变转速滑轮组轴承故障模拟实验装置，其特征在于，第二滑轮的直径为57mm，第三滑轮的直径为57mm。
设计说明书
技术领域
本实用新型属于机械设备状态监测及故障诊断技术领域，涉及一种变转速滑轮组轴承故障模拟实验装置。
背景技术
随着起重机、塔吊等重型机械设备在工业、农业、国防等行业场所的广泛应用，对该业种设备的状态监测、故障预警、故障诊断、维护修理的需求日益显著。同时，随着国家现代化进程的进一步开展，对这些重型机械设备的性能测试和运行安全鉴定的需求也愈发强烈。针对该种机械设备中的核心滑轮组系统的研究，目前学术上和工程上很少涉及。该种设备通常工作在变载荷、变转速的工况下，由于运行过程的复杂，核心滑轮组部件在其中承担着转换力和速度的重要角色。滑轮组系统的正常运行是保证该种机械设备可靠性的充分必要条件，由于该种设备的大型化，不易于转化成实验室环境下进行研究。从而，对该种设备的状态监测和预测和故障诊断的技术研究受到了很大的限制。同时个别相似的实验装置虽然具备故障设置功能，但故障设置功能仅能完成单个滑轮的简单故障设置，不能适应滑轮组系统操作的要求。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种变转速滑轮组轴承故障模拟实验装置，该装置可以模拟变转速工况下滑轮组的轴承故障。
为达到上述目的，本实用新型所述的变转速滑轮组轴承故障模拟实验装置包括控制系统、台座以及设置于台座上的伺服电机、联轴器、滚珠丝杠螺杆、滚珠丝杠螺杆支撑、增程滑轮组支撑、滚珠丝杠螺母、定滑轮组支撑、动滑轮组、弹簧、固定板、钢丝绳及用于检测L型滑块位置的检测器；
伺服电机的输出轴经联轴器与滚珠丝杠螺杆的一端相连接，滚珠丝杠螺杆的另一端连接于滚珠丝杠螺杆支撑上，且滚珠丝杠螺杆穿过增程滑轮组支撑及滚珠丝杠螺母，滚珠丝杠螺母与滚珠丝杠螺杆之间螺纹连接，滚珠丝杠螺母上设置有第一滑轮；滚珠丝杠螺母固定于L型滑块上，台座上设置有直线滑道，直线滑道位于增程滑轮组支撑与滚珠丝杠螺杆支撑之间，L型滑块位于直线滑道上；
定滑轮组支撑、动滑轮组、弹簧及固定板依次设置，弹簧的一端固定于固定板上，弹簧的另一端固定于动滑轮组，定滑轮组固定于定滑轮组支撑上，台座上还设置有动滑轮组滑道，动滑轮组、弹簧及固定板位于所述动滑轮组滑道上；
增程滑轮组支撑上设置有增程滑轮组，钢丝绳的一端依次交错绕过于增程滑轮组中的各滑轮及各第一滑轮，钢丝绳的另一端依次绕过定滑轮组中的各第二滑轮及动滑轮组中的各第三滑轮；
检测器的输出端与控制系统的输入端相连接，控制系统输出端与伺服电机的控制端相连接。
检测器为红外检测器或者电磁检测器。
所述伺服电机为型号为YVF2-80M1-4的交流电机。
所述弹性联轴器为JMI1型弹性膜片联轴器；
滚珠丝杠螺杆为C类7级精度的DCM型；
直线滑道为GSR30T的滚珠滑道；
钢丝绳为直径1.5mm的钢丝绳。
增程滑轮组支撑由螺栓固定于台座上。
增程滑轮组中滑轮的数目为两个，第一滑轮的数目为三个。
控制系统包括箱体、设置于箱体上的触摸屏及电源开关以及设置于箱体内的控制器，其中，控制器与触摸屏、伺服电机及检测器相连接。
定滑轮组包括第一阶梯轴以及套接于第一阶梯轴上的四个第二滑轮，其中，第一阶梯轴中间位置的直径最大，各第二滑轮的两侧均设置有第一轴承，第一轴承通过第一端盖压紧固定于第二滑轮上；
动滑轮组包括第二阶梯轴以及固定于第二阶梯轴上的三个第三滑轮，各第三滑轮的两侧均设置有第二轴承，第二轴承通过第二端盖压紧固定于第三滑轮上。
第二滑轮的直径为57mm，第三滑轮的直径为57mm。
本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型所述的变转速滑轮组轴承故障模拟实验装置在具体操作时，控制系统控制伺服电机工作，从而带动滚珠丝杠螺杆转动，滚珠丝杠螺母通过啮合作用使L型滑块在直线滑道上滑动，进而通过钢丝绳带动定滑轮组及动滑轮组进行变转速运行，在此过程中，根据实验需要，可以在控制系统中设置伺服电机的最大转速、滚珠丝杠螺母的直线运行距离、达到最大转速时的升速时间以及转速降为零时的降速时间，以研究不同转速、不同升降速时间下滑轮组中轴承在变转速过程中的故障模拟，以实现不同批次、多状态及故障的模拟训练研究，满足大型设备基础研究的实用及教学要求。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型中定滑轮组13的结构示意图；
图3为本实用新型中动滑轮组15的结构示意图。
其中，1为伺服电机、2为联轴器、3为增程滑轮组支撑、4为钢丝绳、5为第一滑轮、6为滚珠丝杠螺母、7为L型滑块、8为滚珠丝杠螺杆、9为直线滑道、10为检测器、11为滚珠丝杠螺杆支撑、12为定滑轮组支撑、13为定滑轮组、14为动滑轮组滑道、15为动滑轮组、16为弹簧、17为固定板、18为台座、19为电源开关、20为控制系统。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：
参考图1、图2及图3，本发明所述的变转速滑轮组轴承故障模拟实验装置包括控制系统20、台座18以及设置于台座18上的伺服电机1、联轴器2、滚珠丝杠螺杆8、滚珠丝杠螺杆支撑11、增程滑轮组支撑3、滚珠丝杠螺母6、定滑轮组支撑12、动滑轮组15、弹簧16、固定板17、钢丝绳4及用于检测L型滑块7位置的检测器10；伺服电机1的输出轴经联轴器2与滚珠丝杠螺杆8的一端相连接，滚珠丝杠螺杆8的另一端连接于滚珠丝杠螺杆支撑11上，且滚珠丝杠螺杆8穿过增程滑轮组支撑3及滚珠丝杠螺母6，滚珠丝杠螺母6与滚珠丝杠螺杆8之间螺纹连接，滚珠丝杠螺母6上设置有第一滑轮5；滚珠丝杠螺母6固定于L型滑块7上，台座18上设置有直线滑道9，直线滑道9位于增程滑轮组支撑3与滚珠丝杠螺杆支撑11之间，L型滑块7位于直线滑道9上；
定滑轮组支撑12、动滑轮组15、弹簧16及固定板17依次设置，弹簧16的一端固定于固定板17上，弹簧16的另一端固定于动滑轮组15，定滑轮组13固定于定滑轮组支撑12上，台座18上还设置有动滑轮组滑道14，动滑轮组15、弹簧16及固定板17位于所述动滑轮组滑道14上；
增程滑轮组支撑3上设置有增程滑轮组，钢丝绳4的一端依次交错绕过于增程滑轮组中的各滑轮及各第一滑轮5，钢丝绳4的另一端依次绕过定滑轮组13中的各第二滑轮及动滑轮组15中的各第三滑轮；检测器10的输出端与控制系统20的输入端相连接，控制系统20输出端与伺服电机1的控制端相连接。
所述伺服电机1为型号为YVF2-80M1-4的交流电机，额定功率为0.5kW，额定电压为380V，额定转速为3000r\/min，额定电流为6.8A，额定转矩为3.5N·m，由伺服电机1驱动滚珠丝杠螺杆8非线性旋转，从而保证滚珠丝杠螺母6带动L型滑块7在直线滑道9上进行变转速滑动。
所述弹性联轴器2为JMI1型弹性膜片联轴器，可承受最大3.65N·m的转矩。滚珠丝杠螺杆8为C类7级精度的DCM型；直线滑道9为GSR30T的滚珠滑道，保证滑块在传递过程中的摩擦力最小。钢丝绳4为直径1.5mm的钢丝绳，在保证韧性的前提下，通过缠绕在滑轮组上，以保证力与转速的传递有效性。
增程滑轮组支撑3由螺栓固定于台座18上；增程滑轮组中滑轮的数目为两个，第一滑轮5的数目为三个。
控制系统20包括箱体、设置于箱体上的触摸屏及电源开关19以及设置于箱体内的控制器，其中，控制器与触摸屏、伺服电机1及检测器10相连接。
定滑轮组13包括第一阶梯轴以及套接于第一阶梯轴上的四个第二滑轮，其中，第一阶梯轴中间位置的直径最大，各第二滑轮的两侧均设置有第一轴承，第一轴承通过第一端盖压紧固定于第二滑轮上；动滑轮组15包括第二阶梯轴以及固定于第二阶梯轴上的三个第三滑轮，各第三滑轮的两侧均设置有第二轴承，第二轴承通过第二端盖压紧固定于第三滑轮上；第二滑轮的直径为57mm，第三滑轮的直径为57mm。
弹簧16由刚度分别为0.1297N\/mm和0.111N\/mm的弹簧组成，弹簧16在运行过程中，随着拉伸长度的增大，提供载荷变化的负载力。
检测器10为两个红外检测器或者两个电磁检测器，当L型滑块7直线滑动到最大限位位置时，通过检测器10为伺服电机1发出断电指令，从而起到限位保护的作用。
本实用新型的具体工作过程为：
在实际操作过程中，当电源接通时，指示灯及触摸屏亮，在控制系统20中设置伺服电机1的最大转速、滚珠丝杠螺母6的最大直线运行距离、达到最大转速时的升速时间及转速降为零时的降速时间，可以根据不同的研究需要，在控制器上进行设置，以研究不同转速、不同升降速时间下的变转速过程中滑轮组轴承的故障诊断技术，设置好参数后，控制器控制伺服电机1工作，在伺服电机1的驱动下，L型滑块7在直线滑道9上变速滑行，从而带动钢丝绳4拉伸，进而使动滑轮组15和定滑轮组13进行变转速运行。操作完毕后关闭电源开关19，拆卸动滑轮组15及定滑轮组13，将里面滑轮轴承更换成不同故障轴承，当需要更换不同型号的轴承时，则将对应的动滑轮组壳体及定滑轮组壳体一起更换，更换后需保证轴中心高度一致即可。
以上说明对本实用新型而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通研究人员通过理解，在不脱离所附权利要求所限定的精神和范围情况下，可做出许多修改、变化或等效，但都将落入本实用新型权利要求的保护范围内。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920099156.8
申请日:2019-01-21
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:87(西安)
授权编号:CN209372423U
授权时间:20190910
主分类号:G01M 13/04
专利分类号:G01M13/04
范畴分类:31E;27B;
申请人:西安交通大学
第一申请人:西安交通大学
申请人地址:710049 陕西省西安市咸宁西路28号
发明人:訾艳阳;武杰;陈景龙;王宇;周子桐;朱国威
第一发明人:訾艳阳
当前权利人:西安交通大学
代理人:徐文权
代理机构:61200
代理机构编号:西安通大专利代理有限责任公司
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计