齒輪箱試驗臺的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種齒輪箱試驗臺，包括：試驗平臺；固定模塊；驅動系統；測量系統，控制系統，控制系統包括主控模塊、輸入模塊和輸出模塊，主控模塊向變頻器發出攜帶輸入參數的指令，以控制驅動系統多段速運行，所述輸入參數包括多段速的各個段速下電機的運行時間和運行速度；主控模塊接收測量系統測量到的齒輪箱運行參數；輸入模塊接收用戶輸入的指令并傳遞給主控模塊；輸出模塊接收主控模塊傳遞的齒輪箱的運行參數，將其輸出給用戶。相比于現有技術，本實用新型全自動的運行和監控齒輪箱，并圖形化顯示齒輪箱的運行參數，從而省時省力且測量精度高、結果顯示直觀。
【專利說明】齒輪箱試驗臺
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種齒輪箱試驗臺，具體涉及一種自動化的齒輪箱試驗臺。
【背景技術】
[0002]城軌、地鐵、機車、礦山機械等領域所用的齒輪箱在組裝后需要進行跑合試驗，以 檢查齒輪箱的組裝狀態，及其潤滑、密封、溫升、振動和噪聲等方面的情況，同時使潤滑油充 分粘附。目前，跑合試驗基于一種簡易的試驗臺，只能進行簡單的電機運轉，無其它功能，且 每套試驗需I?2小時(不含安裝和拆卸時間)。試驗臺每次試驗時,需要I名操作人員一 直在現場，手動調節轉速，根據試驗大綱要求每隔15分鐘，人工用儀表測量各點的溫度和 振動值并手工填寫記錄，費時費力，精度不高且不安全，不能滿足客戶和精益生產的要求。
實用新型內容
[0003]為了解決上述問題，本實用新型的目的是提供一種自動化、精確的齒輪箱試驗臺。
[0004]為實現上述目的，本實用新型通過以下技術方案實現:
[0005]一種齒輪箱試驗臺，包括:試驗平臺，用于安放齒輪箱；固定模塊，用于將齒輪箱 固定在試驗平臺；驅動系統，輸出動力以驅動齒輪箱，包括變頻器和電機，所述變頻器控 制電機的輸出轉速；測量系統，測量齒輪箱的運行參數，所述齒輪箱試驗臺還包括控制系 統，所述控制系統包括主控模塊、輸入模塊和輸出模塊，所述主控模塊連接前述的輸入模 塊、輸出模塊、驅動系統和測量系統；所述主控模塊向變頻器發出攜帶輸入參數的指令，以 控制驅動系統多段速運行，所述輸入參數包括多段速的各個段速下電機的運行時間和運行 速度；所述主控模塊接收測量系統測量到的齒輪箱運行參數；所述輸入模塊接收用戶輸入 的指令并傳遞給主控模塊；所述輸出模塊接收主控模塊傳遞的齒輪箱的運行參數，將其輸 出給用戶。
[0006]優選的，所述電機設置在試驗平臺臺面的電機支架上，所述電機支架的位置可通 過絲杠調節。
[0007]優選的，所述輸入模塊包括接收用戶輸入的預設的輸入參數設置指令、程序自動 運行的啟動指令和停止指令的自動模式設置單元，自動模式下所述輸入參數為預設值。
[0008]所述輸入模塊包括接收用戶輸入的手動設定的輸入參數設置指令、程序單段運行 的手動啟動指令和停止指令的手動模式設置單元，手動模式下所述輸入參數為手動設定值。
[0009]優選的，所述測量系統包括傳感模塊和智能巡檢儀，所述傳感模塊將采集到的信 號傳遞給智能巡檢儀，所述智能巡檢儀進行信號處理后將得到的運行參數傳遞給主控模 塊，所述傳感模塊包括:速度測量單元、多個溫度測量單元和多個振動測量單元，所述運行 參數包括速度測量單元、多個溫度測量單元和多個振動測量單元測量的數據值。
[0010]優選的，所述多個溫度測量單元包括:設置在齒輪箱的箱體軸承處的至少4個溫 度測量單元、設置在齒輪箱油脂儲存位置的至少I個油溫測量單元、設置離開齒輪箱位置的至少I個室溫測量單元。
[0011]優選的，所述溫度測量元件的測量范圍為-1(T+150°c。
[0012]優選的，所述多個振動測量單元包括彼此分離的設置的至少4個振動測量單元。
[0013]優選的,所述振動測量單元的測量范圍為(T20mm/s。
[0014]優選的，所述輸出模塊包括實時數據輸出單元、速度輸出單元、溫度輸出單元、振 動輸出單元、匯總輸出單元、歷史數據輸出單元和報警記錄輸出單元的至少其中之一；
[0015]所述實時數據輸出單元動態輸出當次試驗的齒輪箱的運行參數；
[0016]所述速度輸出單元輸出當次試驗的齒輪箱的速度測量單元測量的速度值和時間 的對應數據；
[0017]所述溫度輸出單元輸出當次試驗的齒輪箱的、溫度測量單元測量的溫度值和時間 的對應數據；
[0018]所述振動輸出單元輸出當次試驗的齒輪箱的、振動測量單元測量的振動值和時間 的對應數據；
[0019]所述匯總輸出單元輸出當次試驗的齒輪箱的、速度測量單元、溫度測量單元及振 動測量單元測量的速度值、溫度值及振動值和時間的對應數據；
[0020]所述歷史數據輸出單元輸出往次試驗的齒輪箱的、速度測量單元、溫度測量單元 及振動測量單元測量的速度值、溫度值及振動值和時間的對應數據；
[0021]所述報警記錄輸出單元輸出報警記錄。相比于現有技術，本實用新型的齒輪箱試 驗臺可全自動的運行和監控齒輪箱，圖形化顯示齒輪箱試驗時的運行參數，還可用EXCEL 文檔形式顯示和保存運行參數，從而省時省力且測量精度高、結果顯示直觀。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本實用新型的實施例的模塊圖。
[0023]圖2是本實用新型的實施例的輸入模塊的模塊圖。
[0024]圖3是本實用新型的實施例的輸出模塊的模塊圖。
[0025]圖4是圖3中速度輸出單元輸出的數據示意圖。
[0026]圖5是圖3中溫度輸出單元輸出的單個溫度測量單元的數據示意圖。
[0027]圖6是圖3中溫度輸出單元輸出的多個溫度測量單元的數據示意圖。
[0028]圖7是圖3中振動輸出單元輸出的單個振動測量單元的數據示意圖。
[0029]圖8是圖3中振動輸出單元輸出的多個振動測量單元的數據示意圖。
[0030]圖9是圖3中匯總輸出單元輸出的速度數據示意圖。
[0031]圖10是圖3中歷史數據輸出單元輸出的速度數據示意圖。
[0032]圖11是圖3中歷史數據輸出單元輸出的溫度數據示意圖。
[0033]圖12是圖3中歷史數據輸出單元輸出的振動數據示意圖。
[0034]圖13是圖3中報警記錄輸出單元輸出的數據示意圖。
[0035]
r試驗平臺|2、驅動系統
3、測量系統_4、控制系統_
21、電機_22、變頻器_
S1、傳感模塊132、智能巡檢儀11、速度測量單元|312、溫度測量單元
313、振動測量單元_41、主控模塊_
12、輸入模塊43、輸出模塊
421、自動模式設置單元 422、手動模式設置單元
431、實時數據輸出單元 432、速度輸出單元_
433、溫度輸出單元_434、振動輸出單元_
435、匯總輸出單元_436、歷史數據輸出單元
1、報警記錄輸出單元—
【具體實施方式】
[0036]為了使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖和具體實施 例對本實用新型進行詳細描述。
[0037]參照圖1，齒輪箱試驗臺主要包括:試驗平臺1、固定模塊、驅動系統2、測量系統3 和控制系統4。試驗平臺I用于安放齒輪箱，固定模塊用于將齒輪箱固定在試驗平臺I。驅 動系統2輸出動力以驅動齒輪箱，包括變頻器22和電機21，變頻器22控制電機21的輸出 轉速。測量系統3測量齒輪箱的運行參數。在本具體實施例中，變頻器22選用西門子公司 的MM440變頻器；電機21選用西門子公司的型號為YVF2-200L2-2的變頻調速三相異步電 機。
[0038]控制系統4包括主控模塊41、輸入模塊42和輸出模塊43，主控模塊41連接前述 的輸入模塊42、輸出模塊42、驅動系統2和測量系統3。主控模塊41向變頻器22發出攜 帶輸入參數的指令，以控制驅動系統2多段速運行，例如，以8段速運行。輸入參數包括多 段速的各個段速下電機21的運行時間和運行速度。主控模塊41還接收測量系統3測量到 的齒輪箱運行參數。輸入模塊42接收用戶輸入的指令并傳遞給主控模塊41。輸出模塊43 接收主控模塊41傳遞的齒輪箱的運行參數，將其輸出給用戶。
[0039]具體的，試驗平臺I的尺寸規格為3000x2500x250mm，電機21為變頻電機，設置在 試驗平臺I臺面的電機支架上，電機支架的位置可通過絲杠調節。電機21通過皮帶帶動齒 輪箱軸旋轉，電機的啟動、停止、速度的調整、每段速度下的運行時間是由主控模塊41向變 頻器22發出指令而由變頻器22接受指令后控制。
[0040]測量系統3包括傳感模塊31和智能巡檢儀32，傳感模塊31將采集到的信號 傳遞給智能巡檢儀32，所述智能巡檢儀32進行信號處理后將得到的齒輪箱的運行參 數傳遞給主控模塊41。本實施例中，智能巡檢儀選用北京匯邦科技有限公司的型號為 XJY-160-RS485的智能巡檢儀。傳感模塊包括:速度測量單元、多個溫度測量單元和多個振 動測量單元，齒輪箱的運行參數包括速度測量單元、多個溫度測量單元和多個振動測量單 元測量的數據值。
[0041]在本實施例中，多個溫度測量單元的數量為6個，包括設置在齒輪箱的箱體軸承 處的至少4個溫度測量單元、設置在齒輪箱油脂儲存位置的至少I個油溫測量單元、設置離 開齒輪箱位置的至少I個室溫測量單元。軸承處的4個溫度測量單元分別測量小軸承(車 輪側)溫度、小軸承(電機側)溫度、大軸承(車輪側)溫度、大軸承(電機側)溫度。本實施例 中，溫度測量單元選用常州環宇百特自動化設備有限公司的型號為PT100的磁吸式溫度探 頭。
[0042]溫度測量單元的測溫范圍為:-10?+150°C，精度:±1°C ;溫度測量單元能穩固貼合在測量面，不會在工作過程中掉落。
[0043]在本實施例中，多個振動測量單元的數量為4個，包括彼此分離的設置，用于測量 不同位置的振動的至少4個振動測量單元。該4個振動測量單元分別測量小軸承(電機側) 徑向振動值、小軸承(電機偵D軸向振動值、大軸承(電機偵D徑向振動值、大軸承(電機偵D軸 向振動值。
[0044]振動測量單元的振動測量范圍:0?20mm/s,精度±5%。振動測量單元能穩固貼 合在測量面，不會在工作過程中掉落。本實施例中，振動測量單元選用上海東太傳感器有限 公司的型號為HN600-V-20-02-100的壓電式一體化振動速度變送器。
[0045]控制系統4由工業控制計算機和開發的軟件組成，能夠自主完成調節工況、測量、 記錄數據、緊急制動以及試驗后的數據處理等一系列工作，能實時顯示齒輪箱當前的測試 狀態，具有良好的人機界面。本實施例中，工業控制計算機選用研華科技有限公司的型號為 IPC-610H的工控機。控制系統4中，試驗參數(如:產品編號、軸號、箱體編號、操作者、油量、 日期等)可以人工填寫，試驗數據(如:速度、溫度、溫升、振動等)不可更改，上述所有數據被 保存在數據庫中，可以隨時查看和打印。控制系統與傳感系統之間設有數據端口，如:溫度 測量數據端口、轉速測量數據端口、振動測量數據端口等。控制系統4的輸出模塊具有打印 輸出試驗數據結果的功能，打印輸出的格式可以根據需要進行設定。
[0046]具體的，如圖2，控制系統4的輸入模塊用于供用戶輸入指令，其包括自動模式設 置單元421和手動模式設置單元422。自動模式設置單元421接收用戶輸入的預設的輸入 參數設置指令、程序自動運行的啟動指令和停止指令，所述自動模式下所述輸入參數為預 設值。手動模式設置單元422接收用戶輸入的手動設定的輸入參數設置指令、程序單段運 行的手動啟動指令和停止指令，所述手動模式下輸入參數為手動設定值。通過手動模式設 置單元422，用戶可以手動指定各個段速的運行時間和運行速度，尤其適用于維修或裝配檢 測時用。
[0047]如圖3，控制系統4的輸出模塊43包括:實時數據輸出單元431、速度輸出單元 432、溫度輸出單元433、振動輸出單元434、匯總輸出單元435、歷史數據輸出單元436和報 警記錄輸出單兀437。
[0048]實時數據輸出單元431動態輸出當次試驗的齒輪箱當前時刻的運行參數，包括各 個溫度測量單元測量的齒輪箱各位置的溫度值，各個振動測量單元測量的齒輪箱各位置的 振動值，速度測量單元測量到的轉速值以及對應的時間。
[0049]如圖4，速度輸出單元輸出當次試驗的齒輪箱的、速度測量單元測量的速度值和時 間的對應數據。例如在本實施例中，速度輸出單元以曲線圖方式輸出齒輪箱在8段速下的 運行狀況，可以實時顯示試驗時齒輪箱跑合的各段速度值及該速度值下運行的時間。
[0050]如圖5和圖6，溫度輸出單元輸出當次試驗的齒輪箱的溫度測量單元測量的溫度 值和時間的對應數據。在本實施例中，溫度輸出單元以曲線圖方式輸出齒輪箱在8段速的 輸入參數下，隨著時間變化，溫度值相應變化的示意圖。溫度輸出單元優選的為每個溫度測 量單元輸出單獨的示意圖，并且輸出一個各個溫度測量單元的匯總的溫度數據曲線圖。其 中某一個溫度測量單元的溫度數據曲線圖如圖5所示，圖中橫軸為時間，縱軸為溫度，曲線 指示了隨著時間變化，溫度相應的值。各個溫度測量單元的匯總的溫度數據曲線圖如圖6 所示。需指出，控制系統4共設有8個溫度測量通道，其中6個分別對應于前述的6個溫度測量單元，剩余兩個為備用通道。圖6中各名詞解釋如下=Tl(PW):小軸承(車輪側)溫度； T2 (PM):小軸承(電機側)溫度；T3 (GW):大軸承(車輪側)溫度；T4 (GM):大軸承(電機 偵D溫度；T5 (OIL):潤滑油溫度；T6:備用；T7:備用；T8 (環境):環境溫
度。上述名詞在圖中所對應的曲線即為相應的部位所設的溫度測量單元測量到的數據。
[0051]如圖7和圖8,振動輸出單兀輸出當次試驗的齒輪箱的、振動測量單兀測量的振動 值和時間的對應數據。在本實施例中，振動輸出單元以曲線圖方式輸出齒輪箱在8段速的 輸入參數下，隨著時間變化，振動值相應變化的示意圖。振動輸出單元優選的為每個振動 測量單元輸出單獨的示意圖，并且輸出一個各個振動測量單元的匯總的溫度數據曲線圖。 其中某一個振動測量單元的振動數據曲線圖如圖7所示，各個振動測量單元的匯總的振動 數據曲線圖如圖8所示。圖中名詞解釋如下:Zl (PM垂向):小軸承(電機偵D徑向振動值； Z2 (PM軸向):小軸承(電機側)軸向振動值；Z3 (GM垂向):大軸承(電機側)徑向振動值； Z4(GM軸向):大軸承(電機側)軸向振動值。上述名詞在圖中所對應的曲線即為相應的部 位所設的振動測量單元測量到的數據。
[0052]如圖9，匯總輸出單元輸出當次試驗的齒輪箱的速度測量單元、溫度測量單元及振 動測量單元測量的速度值、溫度值及振動值和時間的對應數據。在實施例中優選的以EXCEL 表格形式表示。表格中，各行表示各個時間點，各列分別表示轉速值、各個溫度測量單元 Tl?T8的數據值、各個振動測量單元ZDl?ZD4的數據值。圖9中Tl?T8、ZD1?ZD4 的含義同前所述。
[0053]如圖10、圖11、圖12，歷史數據輸出單元用于查詢往次試驗的齒輪箱的速度測量 單元、溫度測量單元及振動測量單元測量的速度值、溫度值及振動值和時間的對應數據。其 中圖10為往次測量齒輪箱的速度隨時間變化的曲線圖，速度I至速度8分別代表8個段速 下的速度值。圖11為往次測量齒輪箱的各個溫度測量單元測量的溫度隨時間變化的曲線 圖，Tl?T8的含義同前所述，分別為8個溫度測量通道的溫度數據。圖12為往次測量齒 輪箱的各個振動測量單元測量的振動隨時間變化的曲線圖，PM垂向、PM軸向、GM垂向、GM 軸向的含義同前所述。
[0054]如圖13，報警記錄輸出單元輸出歷史上的歷次報警記錄。其優選的以表格形式顯 示報警的各個詳細信息，包括報警日期、報警時間、變量名、報警類型、報警值/舊值、恢復 值/新、界限值、優先級、變量描述、操作員、機器名等。
[0055]上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本實用新型的可行性實施方式的具 體說明，它們并非用以限制本實用新型的保護范圍，凡未脫離本實用新型技術精神所作的 等效實施方式或變更均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種齒輪箱試驗臺，包括:試驗平臺，用于安放齒輪箱；固定模塊，用于將齒輪箱固定在試驗平臺；驅動系統，輸出動力以驅動齒輪箱，包括變頻器和電機，所述變頻器控制電機的輸出轉速；測量系統，測量齒輪箱的運行參數，其特征在于:所述齒輪箱試驗臺還包括控制系統，所述控制系統包括主控模塊、輸入模塊和輸出模塊，所述主控模塊連接前述的輸入模塊、輸出模塊、驅動系統和測量系統；所述主控模塊向變頻器發出攜帶輸入參數的指令，以控制驅動系統多段速運行，所述輸入參數包括多段速的各個段速下電機的運行時間和運行速度；所述主控模塊接收測量系統測量到的齒輪箱運行參數；所述輸入模塊接收用戶輸入的指令并傳遞給主控模塊；所述輸出模塊接收主控模塊傳遞的齒輪箱的運行參數，將其輸出給用戶。
2.根據權利要求1所述的齒輪箱試驗臺，其特征在于，所述電機設置在試驗平臺臺面的電機支架上，所述電機支架的位置可通過絲杠調節。
3.根據權利要求1所述的齒輪箱試驗臺，其特征在于，所述測量系統包括傳感模塊和智能巡檢儀，所述傳感模塊將采集到的信號傳遞給智能巡檢儀， 所述智能巡檢儀進行信號處理后將得到的齒輪箱運行參數傳遞給主控模塊，所述傳感模塊包括:速度測量單元、多個溫度測量單元和多個振動測量單元，所述運行參數包括速度測量單元、多個溫度測量單元和多個振動測量單元測量的數據值。
4.根據權利要求3所述的齒輪箱試驗臺，其特征在于，所述多個溫度測量單元包括:設置在齒輪箱的箱體軸承處的至少4個溫度測量單元、設置在齒輪箱油脂儲存位置的至少I 個油溫測量單元、設置離開齒輪箱位置的至少I個室溫測量單元。
5.根據權利要求3或4所述的齒輪箱試驗臺，其特征在于，所述溫度測量單元的測量范圍為-1(T+150°C。
6.根據權利要求3所述的齒輪箱試驗臺，其特征在于，所述多個振動測量單元包括用于測量不同位置振動的至少4個振動測量單元。
7.根據權利要求3或6所述的齒輪箱試驗臺，其特征在于所述振動測量單元的測量范圍為(T20mm/s。
8.根據權利要求3所述的齒輪箱試驗臺，其特征在于，所述輸出模塊包括實時數據輸出單元、速度輸出單元、溫度輸出單元、振動輸出單元、匯總輸出單元、歷史數據輸出單元和報警記錄輸出單元的至少其中之一；所述實時數據輸出單元動態輸出當次試驗的齒輪箱的運行參數；所述速度輸出單元輸出當次試驗的齒輪箱的速度測量單元測量的速度值和時間的對應數據；所述溫度輸出單元輸出當次試驗的齒輪箱的、溫度測量單元測量的溫度值和時間的對應數據；所述振動輸出單元輸出當次試驗的齒輪箱的、振動測量單元測量的振動值和時間的對應數據；所述匯總輸出單元輸出當次試驗的齒輪箱的、速度測量單元、溫度測量單元及振動測量單元測量的速度值、溫度值及振動值和時間的對應數據；所述歷史數據輸出單元輸出往次試驗的齒輪箱的、速度測量單元、溫度測量單元及振動測量單元測量的速度值、溫度值及振動值和時間的對應數據；所述報警記錄輸出單元輸出報`警記錄。
【文檔編號】G01M13/02GK203455167SQ201320492647
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年8月13日 優先權日:2013年8月13日
【發明者】張學斌 申請人:南車戚墅堰機車車輛工藝研究所有限公司