旋轉機械振動故障試驗平臺介紹

 

 

瓦倫尼安（蘇州）教學設備有限公司

二 O 一九

 

瓦倫尼安（英文縮寫VALENIAN）是一家位于蘇州的教學設備生產企業，前身是由西班牙VALENIAN教學系統公司在中國的代表處，經過多年發展和對中國市場的不斷探索為更好的為中國的高校服務，2014年瓦倫尼安（蘇州）教學設備有限公司正式成立。

     瓦倫尼安公司PT系列機械故障診斷教學模擬系統由平臺硬件與狀態監測測量教學體系軟件構成，功能上分為軸承故障診斷模擬實驗臺、動平衡軸對中模擬平臺、減速箱故障診斷模擬實驗平臺、電氣故障診斷模擬實驗平臺、綜合故障模擬實驗平臺、可拆卸綜合仿真平臺系統，可廣泛應用于各大院校研究預知性維護保養、轉子動力學、旋轉類機械故障診斷、設備狀態監測等方面教學和實時測量培訓；瓦倫尼安公司不僅生產標準教學測試設備并提供非標類特殊教學定制產品。

產品名錄表 

 

具體設備名稱	設備型號
1、旋轉機械振動分析及故障診斷試驗平臺	XZZZ-1
2、柔性轉子振動試驗臺	XZRZ-1
3、剛性轉子振動試驗臺	XZGZ-1
4、行星齒輪故障診斷試驗平臺	XZXZ-1
5、齒輪故障診斷試驗平臺	XZCZ-1
6、旋轉機械振動分析及狀態監測綜合試驗平臺	XZQZ-1
7、自定位自由組裝綜合振動分析試驗臺	XZFZ-1
8、發動機振動試驗臺	XZFS-1
9、定制各類故障診斷試驗平臺（疲勞壽命、轉子單支撐、錐 齒輪、擺線針輪等各種組合試驗臺）	-

 

一、旋轉機械振動分析及故障診斷試驗平臺XZZZ-1 

1、功能： 

系統可快速模擬旋轉機械多種狀態及振動，可進行各種狀態的對比分析及診斷。該系統廣泛應用于高校、工礦、科研院所的科研、教學、產品開發及人員培訓等。日本國際協力機構至今一直使用類似的平臺對國際設備診斷高級工程師進行培訓，獲

得良好的效果。該平臺

現已應用于國內一百多

所高校、幾十家企業及科研院所。

a、滾動軸承故障模擬：

尺寸：1.2m×0.85m，重量：500Kg

可方便的將被測部分的軸承更換成有缺陷的軸承。可模擬的故障有：軸承內圈損傷、外圈損傷、滾珠損傷。

、齒輪故障模擬：

通過更換有缺陷的齒輪，可模擬各類齒輪故障。 c、軸系故障模擬：

通過調整軸上旋轉圓盤上的平衡重量，可以模擬軸不平衡（或葉輪不平衡）缺陷， 調整軸座底盤的安裝位置可以模擬軸安裝不對中缺陷。

d、可變速模擬在不同速度條件下的故障特征，變速范圍為 75—1450 Rpm。

注： 

（1） 可選配不同模數、不同齒數的直齒輪、斜齒輪； 

（2） 可在齒輪總成的軸承上選加軸承故障件。典型故障樣式如下： 

 

 

軸 承 外 圈 故 障 軸 承 滾 子 故 障

控 制 柜 齒 輪 磨 損 故 障

 

  改齒比 36:75，加裝三角帶不同速比傳動、電機直連、轉矩轉速傳感器及采集顯示、徑向加載力傳感器及采集顯示、編碼器、整體鍍絡。

 

 

2、 組成:

2.1 、平臺組成（打★為選配件）：

 

名稱	規格	數量
變速驅動電機	0.75KW	1 臺
變頻控制器	電機配套用	1 臺
皮帶輪機構	R40L（含皮帶輪 3 個及皮帶 1 條）	1 套
緩沖機構	/	2 個
齒輪箱	55:75，模數 2，中心高 130mm。	1 臺
磁粉制動器	5N.m	1 個
張力控制器	1A	1 個
軸系總成	6205 軸承，測試端軸承 N205	1 套
徑向加載裝置	軸系徑向負載加載	1 套
平衡盤	鋁盤，每 10 度 1 安裝孔	2 個
移位裝置	正負 2 度	1 塊
吸振底座	45 鋼	1 塊
控制柜	含輸入輸出濾波	1 臺

2.2 、選配件 

 

扭矩傳感器	★50N.m（此項為選配件，含轉矩轉速顯示器）	1 套
編碼器	★2500 線（此項為選配件）	1 個
力傳感器	★500KG（此項為選配件，含力采集顯示）	1 套

2.3 、附件清單： 

系統的各類故障件包括：

 

名稱	規格	數量
故障軸承	N205（內圈、外圈、滾子壞軸承各 1 個）	3 個
故障齒輪總成	模數 2，齒數 75,斷齒、磨損齒輪總成各 1 套	2 套
平衡塊	不平衡用	3 個
工具箱	平臺安裝拆卸部件用	1 套

 

3、主要參數：

 

1） 旋轉機械模擬裝置及各部分規格

① 馬達

 

a) 型式：交流變頻電機

b) 功率：0.75KW

c) 馬達轉數：轉數 1450rpm

d) 電源：單相交流，電壓 220V，頻率 50/60HZ

e) 速度控制：交流變頻控制器

② 制動器

a) 型式：磁粉離合制動器

b) 徑向加力器：

c) 轉矩：5N.m

③ 齒輪箱

a) 齒輪：大齒輪 模數 2 齒數 75 材質 S45C

         小齒輪 模數 2 齒數 55 材質 S45C

b) 潤滑：浸油式

c) 軸承：滾動軸承

④ 旋轉圓盤（產生失衡用圓盤） a) 形狀：Ф200×10mm×2

b) 材質:鋁

c) 平衡塊的安裝：每 10 度一處 

d) 軸承：馬達側用滾珠軸承；提供檢測側用滾柱軸承 N205

 

a) 機構：可以用改變中心角的方法調整支點和在±2o范圍調整角度

                   （產生基準錯位用；有一只百分表調整刻度） )全鋼抗震機座 

2） 旋轉機械模擬裝置控制器 

①馬達速度控制：

a) 控制方法：交流變頻器單相輸入三相輸出

 

b) 變速范圍：75~1450rpm

c) 儀表盤：主電路操作用按鈕開關（即光顯式鈕開關），

           其狀態用 ON，OFF 表示。帶調整轉數的變頻調節器（有啟動開關），帶模擬轉數計；制動力矩電流調節器（有電源開關）。

 

d) 速度波動量：±2%以內

b) 電源：單相交流 220 伏，允差±10%，頻率為 50/60 赫茲 

c) 保護功能：防止主電源電壓過高、散熱片過熱、速度放大器飽和、控制電源異常、電流過大。

②制動力矩控制：

a) 輸出電壓：高  直流 0~24 伏

直流 0~12 伏

b) 功率：100W

c)電源：單相交流 200/220 伏，頻率 50/60 赫茲 

 

 

二、柔性轉子振動試驗臺 XZRZ-1 1、功能 

圖 1 轉子振動試驗臺示意圖

柔性轉子振動試驗臺可以進行旋轉機械一般振動測量；起停機試驗、轉子過臨界轉速的振動測量（BODE 圖）、轉子結構形式（一跨、二跨、三跨、以及配重盤多少）對臨界轉速的影響、柔(撓)性轉子的振型、滑動軸承油膜渦動、滑動軸承油膜振蕩、滑動軸承碰擦試驗、非接觸測量軸的徑向振動和軸向位移、滑動軸承軸心軌跡、軸承座及臺體振動測量、試加重進行單面、雙面、多面轉子動平衡，總共 11 種試驗。 

2、結構組成：  

 

轉子振動試驗臺由：1 底座、2 主軸、3 配重盤、4 調速直流電機、5 主軸支座、6 含油軸承及油杯、7 電機支座、8 連軸器、9 電渦流傳感器支架、10 轉速傳感器支架幾部分組成。結構如圖 2 所示。 

 

3、主要技術指標： 

 

VALENIAN可調轉速范圍：0～10000 轉/分，無級，數字顯示調速器：轉速直接顯示； 轉子臺類型：三跨轉子振動試驗臺；

尺寸：長×寬×高：1260×120×200mm； 轉子數量：6；

轉軸數量：4 根；

轉軸尺寸：φ10×550(1 根） 、φ10×380（3 根） 重量：≤40kg；

根據試驗目的可將試驗臺組裝成幾種不同型式（一跨、二跨、三跨、以及若干配重盤）。驗證質量不平衡等引起的振動；驗證油膜振蕩理論；驗證自由轉子擾動。與軟件平臺結合，可以開設以下實驗：  

1） 、旋轉機械一般振動測量；

2） 、起停機試驗、轉子過臨界的振動測量（BODE 圖）；

3） 、轉子結構形式（一跨、二跨、三跨以及若干配重盤）對臨界轉速的影響；

4） 、柔 (撓)性轉子的振型；

5） 、滑動軸承油膜渦動；

6） 、滑動軸承油膜振蕩；

7） 、滑動軸承碰擦試驗；

8） 、非接觸測量軸的徑向振動和軸向位移；

9） 、滑動軸承軸心軌跡；

10） 、軸承座及臺體振動測量；

 

 

11） 、試加重進行單面、雙面、多面轉子動平衡；

總共 11 種試驗，分析方法包括：振動監測、分析圖表：波德圖、頻譜圖、三維頻譜、頻譜色譜、階次譜、三維階次譜、階次色譜、趨勢分析圖、棒圖、極坐標圖、軸心軌跡圖、軸中心線圖，扭轉振動頻響圖等。

 

 

三、剛性轉子振動試驗臺 XZGZ-1 1、功能

剛性轉子振動試驗臺可用于教學演示，也可用作動態試驗研究。具有結構緊湊、體積小、運作方便、實驗項目多、測試手段先進等特點。圖 1、圖 2、圖 3 是該實驗臺的實際產品圖。結合測試軟件可以開設以下實驗：

（1）. 加速度傳感器振動測量實驗；

（2）. 速度傳感器振動測量實驗；

（3）. 磁電傳感器轉速測量；

（4）. 光電傳感器轉速測量；

（5）. 轉子動平衡參數計算；

（6）. 軸心軌跡測量；

（7）. 動平衡配重測量。

 

2、參數

 

2.1. 電機：類型：直流無刷；轉速：0～4000 轉/分；數量：1 臺。 

2.2. 軸：材質：40GR；規格：臺階軸總長 510mm；數量：1 根。 

2.3. 軸承座：材質：45 鋼；支撐形式：柔性支撐；數量：2 套。 

2.4. 轉子：材質：不銹鐵；尺寸：φ100mm×22mm；數量：3 套。

2.5. 底座：材質：45 鋼；結構：T 型槽，帶自定位設計；表面處理：鍍絡；數量：

1 臺。

2.6. 防護罩：材質：PVC；整體防護；數量：1 個。

2.7. 控制系統：含 5 寸觸摸液晶屏、驅動器、電源、控制器；手動調速：電位器控制轉速；自動調速：設置時間，設置轉速，自動升速；通過航空插頭與電機連接；數量： 1 臺。

 

四、行星齒輪故障診斷試驗平臺XZXZ-1

1、功能： 

（1） 、可模擬斜齒輪箱、行星齒輪箱的斷齒、裂紋、磨損等故障。其中行星齒輪箱行星輪配斷齒、裂紋、磨損三種故障齒輪，太陽輪配斷齒、裂紋、磨損三種故障齒輪；斜齒輪箱配斷齒、裂紋、磨損三種故障齒輪。

（2） 、可變速模擬在不同速度條件下的故障特征，變速范圍為 75—1450 Rpm。

2、組成:

由變速驅動電機、軸承、斜齒輪箱、行星齒輪箱、磁粉制動器、隔振底板等組成。

3、主要參數：

 

1） 旋轉機械模擬裝置及各部分規格

① 馬達

a) 型式：交流變頻電機

b) 功率：2.2KW

c) 馬達轉數：轉數 1450rpm

d) 電源：單相交流，電壓 220V，頻率 50/60HZ

e) 速度控制：交流變頻控制器

② 制動器

a) 型式：進口磁粉制動器

b) 轉矩：100N.m

③ 斜齒輪箱

a) 齒輪：大齒輪 模數 2 齒數 75 材質 S45C

         小齒輪 模數 2 齒數 53 材質 S45C

b) 潤滑：浸油式

c) 軸承：滾動軸承

④ 行星齒輪箱模 數 ：2

齒  圈：72 齒行星輪：27 齒太陽輪：18 齒

⑤ 底座：全鋼抗震機座

 

 

5、典型故障 

 

 

太陽輪斷齒 行星輪磨損

 

 

太陽輪點蝕 行星輪斷齒

 

正常磨損對比

 

 

  小齒輪 模數 2 齒數 55 材質 S45C

a) 潤滑：浸油式

b) 軸承：滾動軸承

④ 底座：

a)全鋼抗震機座 

 

1） 旋轉機械模擬裝置控制器 

①馬達速度控制：

e) 控制方法：交流變頻器單相輸入三相輸出

 

f) 變速范圍：75~1450rpm

g) 儀表盤：主電路操作用按鈕開關（即光顯式鈕開關），

           其狀態用 ON，OFF 表示。帶調整轉數的變頻調節器（有啟動開關），帶模擬轉數計；制動力矩電流調節器（有電源開關）。

h) 速度波動量：±2%以內

a) 電源：單相交流 220 伏，允差±10%，頻率為 50/60 赫茲 

b) 保護功能：防止主電源電壓過高、散熱片過熱、速度放大器飽和、控制電源異常、電流過大。

②制動力矩控制：

a) 輸出電壓： 直流 0~24 伏

直流 0~12 伏

b) 功率：100W

c) 電源：單相交流 200/220 伏，頻率 50/60 赫茲 

 

 

       

六、旋轉機械振動分析及狀態監測綜合試驗平臺 XZQZ-1

1、功能

試驗臺可實現滑動軸承、滾動軸承、齒輪故障診斷測試，齒輪箱內置正常齒輪和故障齒輪，用撥桿自行切換，結構小巧，可放置在辦公室內，電機控制可實現任意時段連續定時升降速。

2、組成

高速直流電機、伺服電機、直流驅動控制系統、驅動控制系統、滑動軸承座、轉子、平衡盤、滾動軸承座、齒輪箱、軸向負載、底座、控制柜等組成。

3、主要參數

直流電機：額定功率 600W，額定扭矩 0.6Nm，額定轉速 10000 轉/分。

伺服電機：額定功率 750W，額定扭矩 2.4Nm，峰值扭矩 6.9Nm，額定轉速 3000 轉/ 分，轉速 5500 轉/分。

直流驅動：可調轉速范圍：0～10000 轉/分，多段速度模式定時升速； 驅動：可調轉速范圍：0-5000 轉/分，多段速度模式定時升速； 柔性軸系：轉軸尺寸 φ10×380mm，轉子直徑 76*厚度 18；

齒輪總成：模數 3，齒數 16/24，齒厚 15，齒輪軸徑 22，兩側薄壁深溝球軸承 204， 故障齒輪與無缺陷齒輪可由撥桿自由切換；

故障軸承：深溝球軸承 200，內徑 10，外徑 30，厚度 9，外圈滾道故障。

 

七、自定位自由組裝綜合振動分析試驗臺 XZFZ-1 1、功能： 

平臺可快速模擬旋轉機械多種狀態及振動，可進行各種狀態的對比分析及診斷。該

系統廣泛應用于高校、工礦、科研院所的科研、教學、產品開發及人員培訓等。

a、滾動軸承故障模擬：

可方便的將被測部分的軸承更換成有缺陷的軸承。可模擬的故障有：軸承內圈損傷、外圈損傷、滾珠損傷。

、滑動軸承故障模擬：

轉子起停機試驗、轉子過臨界轉速的振動測量、轉子結構形式（一跨、二跨、以及配重盤多少）對臨界轉速的影響、柔(撓)性轉子的振型、滑動軸承油膜渦動、滑動軸承油膜振蕩、滑動軸承碰擦試驗、非接觸測量軸的徑向振動和軸向位移、滑動軸承軸心軌跡、軸承座及臺體振動測量、試加重進行單面、雙面、多面轉子動平衡。 c、瓦倫尼安試驗臺齒輪故障模擬：

通過更換有缺陷的齒輪，可模擬各類齒輪故障；標配從動輪斷齒與磨損故障齒輪。 d、瓦倫尼安試驗臺軸系故障模擬：

通過調整軸上旋轉圓盤上的平衡重量，可以模擬軸不平衡（或葉輪不平衡）缺陷， 調整軸座底盤的安裝位置可以模擬軸安裝不對中缺陷。

d、可變速模擬在不同速度條件下的故障特征，伺服電機轉速 5000 Rpm，直流電機轉速 10000Rpm（滑動軸系用）。

注：

（1） 可選配不同模數、不同齒數的直齒輪、斜齒輪；

（2） 可在齒輪總成的軸承上選加軸承故障件。典型故障樣式如下：

 

軸 承 外 圈 故 障 軸 承 滾 子 故 障

 

 

 

 

 

 

 

齒 輪 斷 齒 故 障 齒 輪 磨 損 故 障

由變速驅動電機、滾動軸系總成、滑動軸系總成、齒輪箱、徑向加載裝置、平衡盤、吸振底座、控制器、各類故障件、專用配套工具等組成。選配高速直流電機及驅動系統， 主要用于高速軸系故障的模擬。

系統的各類故障件包括：有缺陷的軸承（外圈缺陷、內圈缺陷、滾珠缺陷）、有缺陷的齒輪（斷齒、磨損）、旋轉圓盤的配重塊（滾動軸承用圓盤為圓周邊緣每隔 10 度開一

螺孔，滑動軸承用圓盤為 360 度任意安裝孔）、不對中墊片。 

3、主要參數：

 

1） 旋轉機械模擬裝置及各部分規格

① 馬達

a) 型式：伺服電機

b) 功率：0.75KW

c) 馬達轉數：額定轉數 3000rpm（恒扭矩），轉速 5500（恒功率）。 

d) 電源：單相交流，電壓 220V，頻率 50/60HZ

e) 速度控制：伺服控制器

② 制動器

a) 型式：磁粉離合制動器

b) 徑向加力器：

c) 轉矩：5N.m

③ 齒輪箱

a) 齒輪：大齒輪 模數 2 齒數 75 材質 S45C

         小齒輪 模數 2 齒數 55 材質 S45C

b) 潤滑：浸油式

c) 軸承：滾動軸承

④ 滾動軸承用旋轉圓盤（產生失衡用圓盤） a) 形狀：Ф200×10mm×2

b) 材質:鋁

c) 平衡塊的安裝：每 10 度一處 

⑤ 滾動軸承

a) 軸承座：45 鋼發

b) 故障軸承：提供檢測側用滾柱軸承 N205，包含內圈壞、外圈壞、滾柱壞

⑥ 滑動軸承用旋轉圓盤（產生失衡用圓盤） a) 形狀：Ф76×18mm×2

b) 材質:不銹鐵

c) 平衡塊的安裝：360 度任意位置安裝不平衡塊

⑦ 滑動軸承

a) 軸承座：45 鋼發，可選鋁制或不銹鐵

b) 滑動軸承:錫青銅

⑧  

a) 機構：自定位，拆裝后無需對中調整。) 全鋼抗震機座 

2） 瓦倫尼安VALENIAN旋轉機械模擬裝置控制器 

①伺服馬達速度控制：

i) 控制方法：單相輸入三相輸出

j) 轉速：額定 3000Rpm， 5000Rpm

k) 儀表盤：主電路操作用按鈕開關（即光顯式鈕開關），

           其狀態用 ON，OFF 表示。帶調整轉數的變頻調節器（有啟動開關），帶模擬轉數計；制動力矩電流調節器（有電源開關）。

l) 速度波動量：±2%以內

b) 電源：單相交流 220 伏，允差±10%，頻率為 50/60 赫茲 

c) 保護功能：防止主電源電壓過高、散熱片過熱、速度放大器飽和、控制電源異常、電流過大。

②制動力矩控制：