数控加工主轴故障的预测性维护模拟设备制造技术

本实用新型专利技术涉及数控加工技术领域，特别是数控加工主轴故障的预测性维护模拟设备。伺服电机经转子轴与转矩转速传感器连接，转矩转速传感器经主轴与齿轮箱连接；其中主轴的一端经联轴器与转矩转速传感器连接，主轴的另一端也经联轴器与齿轮箱连接，主轴的外周从左至右依次安装有滚动轴承座、轴系负载盘、传感器安装支架、径向加载装置，且滚动轴承座、轴系负载盘、传感器安装支架、径向加载装置均与主轴同轴布置。它可用于不同故障套件的故障模拟，一台设备能够完成多种故障模拟，功能多样且结构简单，直观反映故障套件的实际工况，能够提供准确可靠的寿命、振动、温升、电流、电压等数据。

Predictive Maintenance Simulation Equipment for NC Machining Spindle Faults

【技术实现步骤摘要】
数控加工主轴故障的预测性维护模拟设备
本技术涉及数控加工
，特别是数控加工主轴故障的预测性维护模拟设备。
技术介绍
随着科学技术的不断进步，一些旋转机械设备的安全系数和使用寿命都不断提高，但由于生产环境的复杂性和不确定性等因素，其中的轴承、齿轮、联轴器和转轴等部件可能发生故障，故障一旦发生，不仅会影响转子系统的正常运行，严重时会导致相关部件损坏的发生，对整个设备造成破环，并可能造成人员伤亡。轴承和齿轮等作为旋转机械中主要部件，其运行状态的好坏直接关系到设备能否健康良好的运转，因此对其进行试验研究显得尤为重要。现有的故障模拟试验台结构较为繁琐且功能单一，在模拟不同故障时，换装工序较多，降低了故障模拟效率，且无法提供一套更为准确可靠的寿命、振动、温升、电流、电压等数据。
技术实现思路
本技术的目的在于，提供数控加工主轴故障的预测性维护模拟设备，可用于不同故障套件(比如轴承、齿轮)的故障模拟，一台设备能够完成多种故障模拟(比如滚动轴承故障实验、齿轮箱传动故障模拟实验、径向加载实验、转矩加载实验和弯振实验等)，功能多样且结构简单，直观反映故障套件的实际工况，能够提供准确可靠的寿命、振动、温升、电流、电压等数据。为解决上述技术问题，本技术采用如下的技术方案：数控加工主轴故障的预测性维护模拟设备包括平台底板，所述平台底板上从左至右依次布置有伺服电机、转矩转速传感器、主轴、齿轮箱，所述伺服电机经转子轴与转矩转速传感器连接，所述转矩转速传感器经主轴与齿轮箱连接；还包括滚动轴承座、轴系负载盘、传感器安装支架、径向加载装置和联轴器，其中所述主轴的一端经联轴器与转矩转速传感器连接，所述主轴的另一端也经联轴器与齿轮箱连接，所述主轴的外周从左至右依次安装有滚动轴承座、轴系负载盘、传感器安装支架、径向加载装置，且滚动轴承座、轴系负载盘、传感器安装支架、径向加载装置均与主轴同轴布置。其中，伺服电机提供动力输入；转矩转速传感器可以测量转矩和转速；滚动轴承座主要起支撑作用，能够内置与之同轴的待测故障套件，具体为轴承故障套件，可以检测轴承故障套件的内圈故障、外圈故障等；传感器安装支架外置传感器，内置与之同轴的待测故障套件，具体为轴承故障套件；径向加载装置可实现主轴径向加载，模拟径向加载、不平衡、弯振等故障；齿轮箱能够模拟待测故障套件比如模拟齿轮箱内置齿轮和轴承的齿轮断齿等的多种典型故障模式。前述的数控加工主轴故障的预测性维护模拟设备还包括制动加载器，所述齿轮箱远离主轴的一端经转子轴与制动加载器连接。具体的，齿轮箱通过制动加载器对齿轮箱施加负载。前述的数控加工主轴故障的预测性维护模拟设备，所述传感器安装支架上安装有位移传感器，可进行主轴弯振等试验。前述的数控加工主轴故障的预测性维护模拟设备，所述滚动轴承座上也安装有温度传感器和加速度传感器。前述的数控加工主轴故障的预测性维护模拟设备，所述伺服电机内置电机控制反馈单元，可实现伺服电机控制以及电压、电流、转速、转矩等信号的反馈，通过电机控制反馈单元反馈伺服电机的转速、转矩信号，通过电机控制反馈单元采集伺服电机的电流、电压信号，通过监测伺服电机的转矩、转速、电流和电压，进而监测伺服电机的运行状态和工况。与现有技术相比，本技术的有益之处在于：1、作为故障套件的预测性维护，在设备损伤之前，就能够提前将备品备件准备好，且能尽量避免安全隐患的发生；2、可用于不同故障套件(比如轴承、齿轮)的故障模拟，一台设备能够完成多种故障模拟(比如滚动轴承故障实验、齿轮箱传动故障模拟实验、径向加载实验、转矩加载实验和弯振实验等)，功能多样且结构简单，直观反映故障套件的实际工况，能够提供准确可靠的寿命、振动、温升、电流、电压等数据；3、建立面向设备比如主轴故障等典型失效模式的预测性维护模拟，推进智能装备预测性维护标准贯彻实施，能够集模拟、测试、科研等多功能于一体；4、本技术的兼容性较好，既可以对设备模拟，也可以对关键部件模拟，还可以对某一故障模式进行模拟，泛化能力强，通用性更好；5、在现有研究的基础上设置多种不同的信号采集装置，比如优化传感器测点布置策略以及电流、电压采集等，实现故障套件等的寿命预测优化和健康状态定量评估，提供最优化的维护策略与管理方案。附图说明图1是本技术的俯视结构示意图。附图标记的含义：1-伺服电机，2-转矩转速传感器，3-主轴，4-滚动轴承座，5-轴系负载盘，6-传感器安装支架，7-径向加载装置，8-齿轮箱，9-制动加载器，10-联轴器，11-平台底板。下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步的说明。具体实施方式本技术的实施例1：如图1所示，数控加工主轴故障的预测性维护模拟设备包括平台底板11，所述平台底板11上从左至右依次布置有伺服电机1、转矩转速传感器2、主轴3、齿轮箱8，所述伺服电机1经转子轴与转矩转速传感器2连接，所述转矩转速传感器2经主轴3与齿轮箱8连接；还包括滚动轴承座4、轴系负载盘5、传感器安装支架6、径向加载装置7和联轴器10，其中所述主轴3的一端经联轴器10与转矩转速传感器2连接，所述主轴3的另一端也经联轴器10与齿轮箱8连接，所述主轴3的外周从左至右依次安装有滚动轴承座4、轴系负载盘5、传感器安装支架6、径向加载装置7，且滚动轴承座4、轴系负载盘5、传感器安装支架6、径向加载装置7均与主轴3同轴布置。其中，伺服电机1提供动力输入；转矩转速传感器2可以测量转矩和转速；滚动轴承座4主要起支撑作用，能够内置与之同轴的待测故障套件，具体为轴承故障套件，可以检测轴承故障套件的内圈故障、外圈故障等；传感器安装支架6外置传感器，内置与之同轴的待测故障套件，具体为轴承故障套件；径向加载装置7可实现主轴径向加载，模拟径向加载、不平衡、弯振等故障；齿轮箱8能够模拟待测故障套件比如模拟齿轮箱8内置齿轮和轴承的齿轮断齿等的多种典型故障模式。实施例2：如图1所示，数控加工主轴故障的预测性维护模拟设备包括平台底板11，所述平台底板11上从左至右依次布置有伺服电机1、转矩转速传感器2、主轴3、齿轮箱8，所述伺服电机1经转子轴与转矩转速传感器2连接，所述转矩转速传感器2经主轴3与齿轮箱8连接；还包括滚动轴承座4、轴系负载盘5、传感器安装支架6、径向加载装置7和联轴器10，其中所述主轴3的一端经联轴器10与转矩转速传感器2连接，所述主轴3的另一端也经联轴器10与齿轮箱8连接，所述主轴3的外周从左至右依次安装有滚动轴承座4、轴系负载盘5、传感器安装支架6、径向加载装置7，且滚动轴承座4、轴系负载盘5、传感器安装支架6、径向加载装置7均与主轴3同轴布置。具体的，其中的伺服电机1为原动力三相伺服电机，主轴3采用双跨单主轴系，轴系负载盘5为一种转轴负载盘，径向加载装置7为一种径向加载器，齿轮箱8为一种二级平行轴减速齿轮箱，制动加载器9为一种磁粉加载器。其中，伺服电机1提供动力输入；转矩转速传感器2可以测量转矩和转速；滚动轴承座4主要起支撑作用，能够内置与之同轴的待测故障套件，具体为轴承故障套件，可以检测轴承故障套件的内圈故障、外圈故障等；传感器安装支架6外置传感器，内置与之同轴的待测故障套件，具体为轴承故障套件；径向加载装置7可实现主轴径向加载，模拟径向加载、不平衡、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.数控加工主轴故障的预测性维护模拟设备，其特征在于，包括平台底板(11)，所述平台底板(11)上从左至右依次布置有伺服电机(1)、转矩转速传感器(2)、主轴(3)、齿轮箱(8)，所述伺服电机(1)经转子轴与转矩转速传感器(2)连接，所述转矩转速传感器(2)经主轴(3)与齿轮箱(8)连接；还包括滚动轴承座(4)、轴系负载盘(5)、传感器安装支架(6)、径向加载装置(7)和联轴器(10)，其中所述主轴(3)的一端经联轴器(10)与转矩转速传感器(2)连接，所述主轴(3)的另一端也经联轴器(10)与齿轮箱(8)连接，所述主轴(3)的外周从左至右依次安装有滚动轴承座(4)、轴系负载盘(5)、传感器安装支架(6)、径向加载装置(7)，且滚动轴承座(4)、轴系负载盘(5)、传感器安装支架(6)、径向加载装置(7)均与主轴(3)同轴布置。

【技术特征摘要】
1.数控加工主轴故障的预测性维护模拟设备，其特征在于，包括平台底板(11)，所述平台底板(11)上从左至右依次布置有伺服电机(1)、转矩转速传感器(2)、主轴(3)、齿轮箱(8)，所述伺服电机(1)经转子轴与转矩转速传感器(2)连接，所述转矩转速传感器(2)经主轴(3)与齿轮箱(8)连接；还包括滚动轴承座(4)、轴系负载盘(5)、传感器安装支架(6)、径向加载装置(7)和联轴器(10)，其中所述主轴(3)的一端经联轴器(10)与转矩转速传感器(2)连接，所述主轴(3)的另一端也经联轴器(10)与齿轮箱(8)连接，所述主轴(3)的外周从左至右依次安装有滚动轴承座(4)、轴系负载盘(5)、传感器安装支架(6)、径向加载装置(7)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凯，王成城，王春喜，
申请(专利权)人：机械工业仪器仪表综合技术经济研究所，
类型：新型
国别省市：北京,11