通过轴套与轴肩进行定位。
[0037]故障模拟齿轮箱高速轴13与高速轴齿轮15之间为较小的间隙配合，通过键9进行周向定位，轴向不进行定位，可通过拨叉19拨动高速轴齿轮15使之在高速轴13上轴向移动。通过齿轮转动溅起润滑油进行润滑，保证高速轴齿轮15可以在高速轴上通过拨叉19拨动顺利进行轴向滑动。
[0038]请参阅图4，该机械故障综合模拟试验台的故障模拟齿轮箱拨叉结构，包括高速轴
13、低速轴14、高速轴齿轮15、键9、轴承17、拨叉手柄18、拨叉19、方轴20和方轴手柄21，以实现左右拨动高速轴齿轮15。拨叉19上端开方形孔槽，与方轴20间隙配合，可在方轴20上左右滑动。方轴20周向转动可以带动拨叉19实现放下、抬起的操作，通过设置于箱盖10外侧的方轴手柄21带动方轴20转动，可以通过齿轮箱外部的操作，实现拨叉19抬起放下的动作，在实验台运行时，通过方轴手柄21将拨叉抬起，防止其与转动的齿轮15发生干涉。
[0039]工作台停机后，通过手动拨动拨叉手柄18可以实现在不打开齿轮箱在齿轮箱外部实现齿轮切换，在箱盖10上开一窄槽作为拨叉手柄18的导轨，拨叉手柄18下部开槽，槽宽与拨叉19宽度相等，存较小间隙，以保证拨叉19进行抬起放系动作时不与拨叉手柄18干涉，拨叉手柄18两侧开圆孔，圆孔直径略大于方轴20对角线长度，保证方轴20转动过程不与拨叉手柄18发生干涉。
[0040]拨叉手柄18通过弹簧滚珠结构进行定位，弹簧滚珠结构置于拨叉手柄18内部与箱盖10接触处，箱盖10上开相应V型槽作为定位槽。每台实验台选用低速轴齿轮16厚度不同、数量也不同，故拨动高速轴齿轮15定位时所需的位置不同，根据不同定位位置，在箱盖10拨叉手柄导轨上开若干V型槽作为定位槽。由于高速轴齿轮15与拨叉19、拨叉19与拨叉手柄18间均存在轴向间隙，故定位时需要考虑回程误差的问题，本试验台中，选用左侧作为基准，即从左至右拨动高速轴齿轮15时，到达定位位置即为准确位置；自右向左拨动高速轴齿轮15时，需将手柄自右向左拨动超过定位槽一段距离，再自左向右拨动到达定位位置，方为准确位置。考虑到齿轮箱通过润滑油进行润滑，箱盖10开槽可能导致润滑油由孔槽处飞溅而出，因此实验台运行过程中，需要使用橡皮塞将孔槽塞住。
[0041]请参阅图5，该机械故障综合模拟试验台的轴承故障模拟系统与轴盘故障模拟系统包括液压系统(未画出)、液压缸22、液压缸支座23、左侧盘24、左侧轴承座盖25、左侧轴承26、传动阶梯轴27、轴承座底座螺钉28、左侧轴承座29、径向加载处轴承30、径向加载处轴承座31、右侧盘32、右侧轴承33、右侧轴承座盖34、右侧轴承座35和轴承座螺钉36。
[0042]左侧盘24、右侧盘32主要进行轴系不对中故障的模拟实验，在盘的不同相位增加质量块，可以获得不同的不对中故障信号演示。
[0043]轴承故障模拟系统包括三个轴承(左侧轴承26、径向加载处轴承30、右侧轴承33)，左侧轴承26与右侧轴承33尺寸相同；径向加载处轴承30尺寸大于轴承座处两轴承，在选择更换故障轴承进行故障模拟时，三处均可替换为故障轴承进行模拟实验，实现不同系列轴承的故障信号模拟。
[0044]径向加载装置由液压系统驱动，可以在径向施加较大的压力，压力可调节范围大，且加载量连续、精确可控，实现有径向负载的工况下，机械故障的模拟。液压缸22与液压缸支座23的位置保证径向加载装置不会影响轴盘的拆装及轴上零件的装卸。液压缸支座23安装在台座8上，液压缸支座23的中部具有一个内凹的开口，供径向加载处轴承30安装并供阶梯轴27穿过。径向加载处轴承30安装在径向加载处轴承座31中，液压缸22的输出轴作用在径向加载处轴承座31上，通过径向加载处轴承座31向径向加载处轴承30和阶梯轴27施加径向载荷。
[0045]请参阅图6，该机械故障综合模拟试验台的轴盘故障模拟系统的传动轴采用阶梯轴设计，其设计结构如图所示。
[0046]阶梯轴27中间粗，两头细；自左至右各轴肩分别对应左轴承座轴承26、左侧盘24、径向加载处轴承30、右侧盘32、右轴承座轴承33，设计充分考虑了更换盘(左侧盘24、右侧盘32)与轴承(左侧轴承26、径向加载处轴承30、右侧轴承33)的方便性，减小各盘(左侧盘24、右侧盘32)、各轴承(左侧轴承26、径向加载处轴承30、右侧轴承33)所在轴段的长度，使更换过程中轴承(左侧轴承26、径向加载处轴承30、右侧轴承33)、盘(左侧盘24、右侧盘32)的内表面与轴27的外表面摩擦经过的路径减至最小，减小更换故障零件的难度，同时降低更换零件的过程中零件内表面与轴的外表面被划伤的可能性。
【主权项】
1.一种便于更换故障零件的机械故障综合模拟试验台，其特征在于，包括电动机(I)、故障模拟齿轮箱(4)、阻尼器(7)和台座(8); 电动机(I)和故障模拟齿轮箱(4)固定在台座(8)上； 故障模拟齿轮箱(4)包括箱座(I I)、箱盖(1)、高速轴(I 3)、低速轴(I 4)和拨叉机构;箱座(11)固定在台座(8)上，箱座(11)内平行安装有高速轴(13)和低速轴(14);高速轴(13)为输入轴，低速轴(14)为输出轴；高速轴(13)和低速轴(14)两端均通过轴承支撑在故障模拟齿轮箱(4)的箱座(11)上;高速轴(13)上装I个高速轴齿轮(15);低速轴(14)上装多个低速轴齿轮(16);低速轴(14)与低速轴齿轮(16)之间通过键进行周向定位，轴向通过轴套与轴肩进行定位;高速轴(13)与高速轴齿轮(15)之间通过键进行周向定位，轴向能够通过拨叉机构带动进行滑动;高速轴齿轮(15)为无故障的正常齿轮，低速轴齿轮(16)中一个齿轮为无故障正常齿轮，其余齿轮为故障齿轮； 电动机(I)的输出轴通过联轴器连接传动阶梯轴(27)的输入端，传动阶梯轴(27)的输出端通过联轴器连接故障模拟齿轮箱(4)的高速轴(13)的输入端;故障模拟齿轮箱(4)的低速轴(14)的输出端连接阻尼器(7)。2.根据权利要求1所述的一种便于更换故障零件的机械故障综合模拟试验台，其特征在于，所述拨叉机构包括拨叉手柄(18)、拨叉(19)、方轴(20)和方轴手柄(21);箱盖(10)上开有窄槽作为拨叉手柄(18)的导轨;拨叉手柄(18)通过弹簧滚珠结构在导轨中进行定位，弹簧滚珠结构置于拨叉手柄(18)内部与箱盖(10)接触处； 拨叉手柄(18)下部开槽，槽宽与拨叉(19)宽度相等;拨叉(19)安装于拨叉手柄(18)下部的槽中，能够在拨叉手柄(18)的带动下沿导轨方向移动;拨叉手柄(18)两侧开圆孔，圆孔直径略大于方轴(20)对角线长度，保证方轴(20)转动过程不与拨叉手柄(18)发生干涉;拨叉(19)上端开方形孔槽，与方轴(20)间隙配合，使拨叉(19)能够在方轴(20)上左右滑动;方轴(20)穿过拨叉(19)上端的方形孔槽和拨叉手柄(18)的圆孔;固定连接方轴(20)的方轴手柄(21)位于箱盖(10)外侧;方轴手柄(21)的周向转动能够通过方轴(20)带动拨叉(19)实现放下、抬起的操作。3.根据权利要求2所述的一种便于更换故障零件的机械故障综合模拟试验台，其特征在于，箱盖(10)上开有若干对应不同低速轴齿轮(16)的V型槽作为定位槽。4.根据权利要求1所述的一种便于更换故障零件的机械故障综合模拟试验台，其特征在于，所述故障齿轮为断齿齿轮、磨损齿轮、点蚀齿轮或胶合齿轮。5.根据权利要求1所述的一种便于更换故障零件的机械故障综合模拟试验台，其特征在于，还包括故障模拟轴盘(3)、故障模拟轴承(5)和径向加载系统(6); 故障模拟轴盘(3)包括左侧盘(24)和右侧盘(32); 故障模拟轴承(5)包括左侧轴承座盖(25)、左侧轴承(26)、左侧轴承座(29)、径向加载处轴承(30)、径向加载处轴承座(31)、右侧轴承(33)、右侧轴承座盖(34)和右侧轴承座(35);左侧轴承(26)、径向加载处轴承座(31)和右侧轴承(33)依次安装在传动阶梯轴(27)上;左侧轴承座(29)和右侧轴承座(35)固定在台座(8)上;左侧轴承(26)和右侧轴承(33)分别安装在左侧轴承座(29)和右侧轴承座(35)中；左侧轴承座盖(25)和右侧轴承座盖(34)通过螺钉可拆卸的安装在左侧轴承座(29)和右侧轴承座(35)上，并将左侧轴承(26)和右侧轴承(33)分别固定于左侧轴承座盖(25)和左侧轴承座(29)之间、右侧轴承座盖(34)和右侧轴承座(35)之间;径向加载处轴承(30)安装在径向加载处轴承座(31)上； 左侧盘(24)和右侧盘(32)安装在于传动阶梯轴(27)上，左侧盘(24)位于左侧轴承(26)和径向加载处轴承(30)之间；右侧盘(32)位于径向加载处轴承(30)和右侧轴承(33)之间；径向加载系统(6)用于对径向加载处轴承座(31)施加径向载荷。6.根据权利要求5所述的一种便于更换故障零件的机械故障综合模拟试验台，其特征在于，径向加载系统(6)包括液压缸(22)和液压缸支座(23);液压缸(22)安装在液压缸支座(23)顶部;液压缸支座(23)安装在台座(8)上，液压缸支座(23)的中部具有一个内凹的开口，径向加载处轴承(30)安装于液压缸支座(23)的中部开口中，液压缸(22)的输出轴作用在径向加载处轴承座(31)上，通过径向加载处轴承座(31)向径向加载处轴承(30)和阶梯轴(27)施加径向载荷。
【专利摘要】本发明公开一种便于更换故障零件的机械故障综合模拟试验台，包括电电动机、故障模拟轴盘、故障模拟齿轮箱、故障模拟轴承、径向加载系统、阻尼器和台座；齿轮故障的模拟通过故障模拟齿轮箱实现；轴承故障的模拟通过故障模拟轴承实现；轴系故障的模拟通过故障模拟轴盘实现；动力由电动机提供；系统的径向加载通过径向加载系统实现，扭矩载荷通过阻尼器实现；各模块之间通过联轴器连接。进行故障模拟实验时，将需要演示其故障的零件连入传动链，传动链其他零件均使用无故障零件，启动电机带动轴系、齿轮及相关零件转动，在相应位置布置适当的传感器即可实现机械故障的模拟演示。本发明可以模拟电机、轴承、转子及齿轮等机械系统的常见故障。
【IPC分类】G09B25/02
【公开号】CN105513482
【申请号】CN201510851859
【发明人】王保建, 李兵, 王忠睿, 赵晓洋, 康飒, 杨娜
【申请人】西安交通大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年11月27日