小型轉子齒輪箱故障診斷實驗臺是一種專門用于模擬,、檢測和分析旋轉機械故障的綜合性實驗設備,，其核心原理可分為以下四個部分：

一,、機械動力系統(tǒng)設計原理

1. 模塊化傳動架構

• 采用"電機-聯(lián)軸器-齒輪箱-負載"的標準化布局,，通過變頻電機（0-6000rpm可調）驅動平行軸/行星齒輪箱,，配合磁粉制動器（0-100Nm）模擬動態(tài)負載

• 關鍵部件（軸承座,、齒輪軸）采用快拆設計，5分鐘內可完成PH205軸承或齒輪組更換

1. 精密故障植入技術

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• 軸承故障：通過激光蝕刻在軸承滾道預制點蝕（直徑0.1-0.5mm）,、線切割保持架缺陷

• 齒輪故障：采用電火花加工制造斷齒（1/3齒寬）,、磨損齒（齒厚減少10%-30%）等典型缺陷

二、多物理場信號采集原理

1. PT500迷你小型轉子齒輪箱故障診斷實驗臺傳感器網絡配置

• 振動監(jiān)測：加速度傳感器（頻響0.5-10kHz）,，安裝于軸承座45°方向（水平/垂直/軸向）

• 過程參數(shù)：非接觸式扭矩儀（±0.1%精度）,、光電編碼器（1024PPR）、紅外熱像儀（30Hz幀率）

1. 同步觸發(fā)機制

• 基于PXIe總線的8通道采集系統(tǒng),，采用IEEE1588協(xié)議實現(xiàn)μs級同步

• 采樣率自適應調節(jié)（1-100kS/s）,，滿足從低速啟停到高速運行的全工況需求

三、智能診斷算法原理

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1. 信號處理流程

2. mermaid

3. 復制

4. graph LR

5. A[原始信號] --> B[小波包降噪]

6. B --> C[共振解調]

7. C --> D[階比分析]

8. D --> E[特征提取]

9. E --> F[故障分類]

10. 特征工程與決策

• 時域特征：峰值,、峭度,、波形指標

• 頻域特征：邊頻帶能量比、諧波失真度

• 采用SVM/ResNet-18混合模型,，分類準確率>92%

四,、安全控制原理

1. 三重保護機制

• 機械防護：全封閉罩體（IK10抗沖擊）

• 電氣保護：過載斷電（響應<10ms）+振動閾值報警

• 軟件容錯：最大位移限制（±1mm）自動停機

典型應用案例

1. 風電齒輪箱研究

• 復現(xiàn)行星輪斷齒故障，通過階比分析提取特征頻率

• 建立剩余壽命預測模型（Weibull分布,，R2>0.95）

1. 教學實驗設計

• 基礎實驗：軸承外圈故障FFT頻譜分析

• 綜合實驗：齒輪磨損+軸不對中復合故障診斷

該實驗臺通過"物理模擬-數(shù)據驅動"的雙向驗證機制,，為旋轉機械故障機理研究提供了標準化平臺，已在國內20余所高校的《設備狀態(tài)監(jiān)測》課程中應用,。

旋轉機械振動監(jiān)測與診斷領域的多故障聯(lián)接齒輪箱模擬實驗臺,，能夠全面、探測地,、方便地模擬齒輪心設備的一些典型故障,，如偏、點腐蝕,、剝落,、齒面磨損,、齒根疲勞和斷齒等；通過撥叉換位機構撥動齒輪的組合排列結果,，還可以在運行中連續(xù)觀察兩對齒輪的聯(lián)接故障信號以及齒輪從正常到發(fā)另外,，通過在軸承上設置故障，還可以模擬軸承故障以及齒輪－軸承連接故障,。很大程度上方便了科研人員進行故障診斷方法的研究驗證過程,，

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學院軸承試驗臺

設備運行狀態(tài)模擬實驗教學系統(tǒng)

風電機組主軸軸承綜合實驗平臺

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低速全參數(shù)行星齒輪箱故障模擬實驗系統(tǒng)

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復雜機電液系統(tǒng)智能運維功能性測試平臺

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軸系激勵源識別方法小型驗證試驗臺

概述了理論運用到實踐的時間，也節(jié)省了科研人員花費在布置實驗的時間和精力,。此外,，該多故障連接齒輪箱模擬實驗臺借鑒于教學實踐中，提高學習認知水平,。