转子+滑动轴承
柔性转子故障测试台RotorTB-1
实验对象： 柔性转子系统
图 1 柔性转子系统
采集信号： 振动信号、位移信号、声发射信号、红外热
功能：
• 不同工况（转速）负载条件下的各类转子故障诊断研究 ;
• 不同工况（转速）负载条件下的转子故障严重程度渐进研究；
• 不同工况（转速）负载条件下的各类轴承故障诊断研究。
试验台：
图 2 试验台
关键部件参数：
采集配件列表：
表 1 采集配件
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序号 |
配件名称 |
型号 |
|
1 |
电涡流位移传感器 |
INV-Ø5 |
|
2 |
CD 磁电式速度传感器 |
KSI80V2006 |
|
3 |
声发射传感器 |
RS-2A |
|
4 |
声发射放大器 |
DS2-40dB |
|
5 |
红外热成像仪 |
Fotric626 |
可完成实验：
表 1 工况描述 ( 速度可自行调节 )
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|
转速 |
配重 / 负载 |
室内温度 |
|
工况 1 |
900r/min |
0 |
20 |
|
工况 2 |
1050r/min |
在轮盘对称位置加装 2 枚小型螺钉 |
14 |
|
工况 3 |
1200r/min |
在轮盘对称位置加装 2 枚中 1 型螺钉 |
23 |
|
工况 4 |
1350r/min |
在轮盘对称位置加装 2 枚中 2 型螺钉 |
16 |
|
工况 5 |
1500r/min |
在轮盘对称位置加装 2 枚较大螺钉 |
21 |
设置共有九种故障类型，包括健康、两种级别的轴承座松动、两种级别的轴向摩擦、两种级别的转子不对中故障和两个级别的不平衡故障类型。每种故障类型的描述见表 2
表 2 故障类型描述
| 故障类型 |
图片描述 |
备注 |
| 健康 | ------ |
健康数据 |
| 松动 1 |
|
左侧剪头处轴承座轻微松动 |
| 松动 2 |
|
左侧剪头处轴承座较大松动 |
| 轴向摩擦 1 |
|
轴向有一处碰摩 |
| 轴向摩擦 2 |
|
轴向有两处碰摩 |
| 不对中 1 |
|
左侧轴承座被垫起 0.3mm |
| 不对中 2 |
|
左侧轴承座被垫起 0.4mm |
| 不平衡 1 |
|
左为工况 1 不平衡配重情况，右为工况 2 ，工况 3 与工况 2 不平衡分布相同，区别在于负载螺钉重量不同 |
| 不平衡 2 |
|
左为工况 1 不平衡配重情况，右为工况 2 ，工况 3 与工况 2 不平衡分布相同，区别在于负载螺钉重量不同 |
转子故障诊断与健康预诊断系统：该测试台可选择配置转子故障诊断与健康预诊断系统（ Python 开发， B/S 系统），功能模块包括：信号处理模块、健康特征抽取与选择模块、健康退化预测模块、健康预测模块、维护知识管理与健康可视化模块、设备故障诊断模块。不同的功能模块灵活组合完成不同的任务。（该软件系统需要选择配置）。
双跨滑动轴承故障测试故障台
第一章 实验对象
图 1.1 滑动轴承
采集信号： 振动信号、位移信号、转速信号、声发射、红外热
功能： 滑动轴承油膜涡动、油膜振荡实验 ；
滑动轴承点蚀、裂纹局部故障实验 ；
滑动轴承不对中、不平衡、碰摩故障实验 ；
润滑油液污染实验，滑动轴承烧瓦破坏等 。
图 1.2 试验台
第二章 关键部件参数
2.1 技术规格参数：
表 2.1.1 技术规格参数
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无刷主轴电机 |
空转 0-12000r/min |
|
光电转速传感器 |
量程 0-20000RPM |
|
滑动轴承 |
高力黄铜，硬度 HB210-270, 摩擦系数 μ<0.16, 油润滑 5m/s ，居中 4mm 通油孔 |
|
平衡盘 |
外径 90mm ，外圈 6 个 M10 孔 |
|
平衡套件 |
上方与侧方开孔 M16 |
2.2 配件：
表 2.2.1 配件列表
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序号 |
配件名称 |
型号 |
|
1 |
无刷主轴电机 |
电机 |
|
2 |
光电转速传感器 |
DK890 |
|
3 |
滑动轴承 |
JDB-1 |
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4 |
轴承座 |
HLT |
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5 |
针阀式注油杯 |
M10*1 （ 16ml ） |
|
6 |
平衡套件 |
HLT |
|
7 |
平衡盘 |
HLT |
|
8 |
转轴碰摩套件 |
HLT |
|
9 |
电涡流传感器 |
9004 |
|
10 |
加速度传感器 |
1050 |
第三章 可完成实验
3.1 工况描述：
表 3.3.1 工况描述
|
|
转速 |
配重 / 负载 |
|
工况 1 |
2000r/min |
0 |
|
工况 2 |
2000r/min |
多种配重 |
|
工况 3 |
5000r/min |
0 |
|
工况 4 |
5000r/min |
多种配重 |
|
工况 5 |
8000r/min |
0 |
|
工况 6 |
8000r/min |
多种配重 |
|
工况 7 |
10000r/min |
0 |
|
工况 8 |
10000r/min |
多种配重 |
表 3.3.2 故障类型描述
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故障类型 |
备注 |
|
健康 |
健康数据 |
|
滑动轴承点蚀 |
加工 |
|
滑动轴承裂纹 |
加工 |
|
润滑油液污染 |
润滑油液种加杂质 |
|
滑动轴承不对中实验 |
轴承座位移 |
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滑动轴承不平衡实验 |
平衡盘加负载 |
|
滑动轴承碰摩实验 |
转轴碰摩套件调整 |
轴承与变速箱故障诊断与健康预诊断系统：该测试台可选择配置轴承与变速箱故障诊断与健康预诊断系统（ Python 开发 ， B/S 系统），功能模块包括：信号处理模块、健康特征抽取与选择模块、健康退化预测模块、健康预测模块、维护知识管理与健康可视化模块、设备故障诊断模块。不同的功能模块灵活组合完成不同的任务。（该软件系统需要选择配置，定价以选择模块与模型而定）。
第四章 转子信号处理典型算法包
信号处理算法工具箱 SPAgent 研制完成了转子信号分析处理与故障诊断模块 ShaftAgent ，形成了处理各类经典算法模型，目前正开发最新的转子信号处理算法模型，可应用于各种机械部件对象（如转子）的各类声信号分析、故障探测、故障诊断、趋势劣化评估等，采用全 Python 语言，以 B/S 模式，通过前端与后端集成开发，采用开放的、模块化、多层架构的设计思想实现声信号分析处理与故障诊断模块， ShaftAgent 能应用在不同场合的转子故障诊断与监测，满足不同类型机械设备与关键部件（转子、齿轮箱等）的健康预诊与故障诊断需求。 ShaftAgent 可灵活地集成到各种设备故障诊断与健康预诊系统，提供完整的算法类调用接口，基于该工具箱的各种信号处理模型，可迅速建立起一套完整的基于 ShaftAgent 的设备故障诊断与健康预诊系统，也可支持各类系统研制与学术研究。
4 .1 转子动静平衡（ RotorBalance ， RB ）
图 4.1 转子的动静平衡
4 .2 Riccati 传递矩阵分析
图 4.2 传递矩阵分析
4 . 4 转子碰摩分析
图 4.3 转子碰摩分析
4 .4 不对中转子系统分析
图 4.4 不对中转子系统分析
4 .5 最大重叠离散小波变换
图 4.5 最大重叠离散小波变换
4 .6 转子动静平衡条件的计算（ RBCC ）
图 4.6 转子的动静平衡
4 .7 三次试重测量法
图 4.7 三次试重测量法
4 .8 二维全息谱
图 4.8 二维全息谱
4 .9 三维全息谱
图 4.9 三维全息谱
4 .10 三维阶次谱
图 4.10 三维阶次谱
4 .11 轴心轨迹图
图 4.11 轴心轨迹图
4 .12 阶次切片
图 4.12 阶次切片
