一种典型工业传动系统故障诊断仿真实验装置的制作方法

1.本实用新型涉及典型工业传动系统的故障诊断技术领域，特别提供了一种典型工业传动系统故障诊断仿真实验装置。


背景技术：

2.目前，针对传动系统故障诊断方法主要有基于振动信号分析的方法，基于温度预测的方法，基于电参数分析的方法，基于数据采集与监控系统的方法。其中振动分析是使用最广泛的故障诊断方法，它不易受到噪声的干扰，属于一种非侵入式方法。在对传动系统进行实时监测的同时利用各种信号处理和分析技术对采集到的机组信号进行处理和分析，可以尽可能早地发现故障，准确判断故障原因和部位，跟踪分析故障发展趋势，以及合理安排维修和更换计划，避免临时的检修行为。
3.在20世纪80年代，故障智能诊断系统被认为是诊断技术的重要发展方向，这是因为，一方面故障智能诊断具有传统诊断方法无法比拟的优点，另一方面，复杂的设备诊断在很大程度上需要依赖专家的经验知识。因此国内外专家学者陆续开发了一大批基于知识的故障诊断系统，各种诊断方法和技术也在诊断系统中得到了应用。但从已取得的研究成果来看，目前的故障智能诊断系统还存在许多尚需进一步解决的问题。下面从诊断知识的角度给予分析：
①
知识库庞大；
②
解决问题能力的局限性；
③
深、浅知识结合能力差；
④
自动获取知识能力差；
⑤
容错能力差；
⑥
对不确定性知识的处理能力差。
4.总之，故障智能诊断系统无论在理论上还是在系统开发方面都已取得了很大进步，但真正投入使用并且功能完善的系统并不多，大多数研究成果仍然停留在实验室阶段。造成这种理论与实践脱节有两个方面的原因：一方面是由于理论研究所限定的条件与实际应用时的情况相差甚远，另一方面是由于对诊断对象缺乏深刻的认识和研究，而且作为人工智能技术本身也有待进一步发展和完善。因此，设计和制造一种可以模拟实际工业中传动系统的实验装置，有其明显的必要性和迫切性。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种典型工业传动系统故障诊断仿真实验装置，可以模拟实际典型工业传动系统的运行状态，包括正常状态和故障状态，并根据故障机理和物理特性，通过人为设置不同故障情况，获取相应的检测振动数据和电流数据，建立和校正故障诊断模型和算法，以完善和丰富适用于实际工业中传动系统的故障诊断模型。
6.本实用新型是这样实现的，一种典型工业传动系统故障诊断仿真实验装置，包括变频器、电机、膜片联轴器、螺杆顶推装置、变速箱和工控机，变频器的输出端连接电机，电机的输出端设有第一齿轮，膜片联轴器上设有第二齿轮，第一齿轮与第二齿轮通过皮带连接，螺杆顶推装置与膜片联轴器连接，膜片联轴器的输出端通过轴连接轴承座，轴承座通过轴连接第三齿轮，第三齿轮通过皮带与变速箱连接；
7.设有电流变送器、第一振动变送器均与电机连接，设有第二振动变送器与轴承座连接，设有第三振动变送器与变速箱连接，电流变送器、第一振动变送器、第二振动变送器和第三振动变送器通过tcp/ip协议与工控机连接。
8.优选地，所述电动机为三相异步电机。
9.进一步优选，连接所述第一齿轮与所述第二齿轮的皮带和连接所述第三齿轮和所述变速箱的皮带均为齿形皮带。
10.进一步优选，所述螺杆顶推装置顶在所述膜片联轴器上，与膜片联轴器摩擦接触。
11.进一步优选，所述电流变送器安装在所述电机的输入动力线的罗氏线圈上，所述第一振动变送器安装在电机的轴承处外壳正上方。
12.进一步优选，所述第二振动变送器设置在所述轴承座正上方垂直安装。
13.进一步优选，所述第三振动变送器设置在所述变速箱的外壳正上方。
14.与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
15.1、本实用新型在电机与传动轴之间采用齿形皮带连接、变速箱与传动轴之间采用齿形皮带，有效隔离了不同设备的振动特征相互传递，降低了信号的混叠成分和处理难度；
16.2、通过螺杆顶推装置作用于膜片联轴器，即可模拟产生一定的负载变化，又可以模拟传动轴的不对中和轴弯曲的故障状态；
17.3、电流变送器和振动变送器采用信号采集和处理一体化的设备，直接以数字信号的形式采用通用的以太网形式进行传输，有效避免了采集振动和电流数据的噪声污染和信号干扰；
18.4、在传动系统中，有关电机的故障诊断输入信息数据不仅包括振动数据，而且还包括能够描述瞬时电流变化的波形数据，通过数据耦合特性，有效提高了电机故障诊断的准确性，而且拓宽了电机故障诊断的种类和状态。
附图说明
19.下面结合附图及实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：
20.图1为本实用新型各部件连接关系示意图。
具体实施方式
21.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
22.参考图1，本实用新型提供一种典型工业传动系统故障诊断仿真实验装置，包括变频器1、电机2、膜片联轴器5、螺杆顶推装置6、变速箱9和工控机14，变频器1的输出端连接电机2，电机2的输出端设有第一齿轮3，膜片联轴器5上设有第二齿轮4，第一齿轮3与第二齿轮4通过皮带连接，螺杆顶推装置6与膜片联轴器5连接，膜片联轴器5的输出端通过轴连接轴承座7，轴承座7通过轴连接第三齿轮8，第三齿轮8通过皮带与变速箱9连接；
23.设有电流变送器13、第一振动变送器12均与电机2连接，设有第二振动变送器11与轴承座7连接，设有第三振动变送器10与变速箱9连接，电流变送器13、第一振动变送器12、第二振动变送器11和第三振动变送器10通过tcp/ip协议与工控机14连接。
24.在利用本实验装置进行典型工业传动系统的故障诊断仿真实验时，通过变频器1控制电机2的输出转速，电机2带动第一齿轮3转动，第一齿轮3通过皮带传动带动第二齿轮4转动，第二齿轮4输出动力给膜片联轴器5，膜片联轴器5通过轴连接带动第三齿轮8转动，第三齿轮8通过皮带传动带动变速箱9，螺杆顶推装置6通过硬摩擦作用于膜片联轴器5。
25.根据上述不同部件的故障产生规则，模拟相应的故障，电流变送器13、第一振动变送器12、第二振动变送器11、第三振动变送器10不间断实时地将采集到的信号，以tcp/ip以太网的通讯方式上传工控机14进行相应的分析和处理。
26.对于故障设定，三相异步电动机2、膜片联轴器5、轴承座7和变速箱9都可进行特有故障设定。例如，电机2的接头松动故障，就可以故意将接头松接即可；膜片联轴器5，通过螺杆顶推装置6推动，破坏同轴度等；轴承座7，则可以以混入异物等方式模拟故障；变速箱9可通过人为破坏内部齿轮等模拟相应故障。
27.优选地，所述电动机2为三相异步电机。
28.为了防止不同设备振动特征的相互传递，作为技术方案的改进，连接所述第一齿轮3与所述第二齿轮4的皮带和连接所述第三齿轮8和所述变速箱9的皮带均为齿形皮带。
29.为了方便螺杆顶推装置6推动膜片联轴器5，作为改进，所述螺杆顶推装置6顶在所述膜片联轴器5上，与膜片联轴器5摩擦接触。
30.作为各个变送器与其对应的信号采集部件的优选安装位置和方式，具体的：
31.所述电流变送器13安装在所述电机2的输入动力线的罗氏线圈上，所述第一振动变送器12安装在电机2的轴承处外壳正上方。
32.所述第二振动变送器11设置在所述轴承座7正上方垂直安装。
33.所述第三振动变送器10设置在所述变速箱9的外壳正上方。
34.上面结合附图对本实用新型的实施方式做了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。