电回馈齿轮箱试验台驱动设计
齿轮箱扭矩加载器功能及代表厂家
风电(变桨)齿轮箱加载试验台1、联接方式第一种开放式加载试验：电机---减速机---变桨齿轮箱—陪试齿轮箱---增速机---可控模拟负载第二种电封闭式加载试验：拖动单元和负载单元均采用交流模拟负载，负载单元的交流电能反馈到拖动单元的输入端，实现能量闭环。
2、加载控制方式自动P I D数字控制，操作十分方便。
举例：在转速1482rpm时，通过控制台数字设定加载扭矩210N.m后，可控模拟负载自动加载到210N.m，此时加载功率为33kw。
功率=转速*扭矩/9549=1482*210/9549=333、功能数字显示转速、加载扭矩、加载功率、表面温度等参数4、用户介绍中船重工重庆清平机械厂风电(增速)齿轮箱加载试验台1、联接方式第一种开放式加载试验：电机---增速齿轮箱--陪试齿轮箱---可控模拟负载?第二种电封闭式加载试验：拖动单元和负载单元均采用交流模拟负载，负载单元的交流电能反馈到拖动单元的输入端，实现能量闭环。
?2、加载控制方式自动P I D数字控制，操作十分方便。
举例：在转速1482rpm时，通过控制台数字设定加载扭矩2100N.m后，可控模拟负载自动加载到2100N.m，此时加载功率为326kw。
功率=转速*扭矩/9549=1482*2100/9549=3263、功能数字显示转速、加载扭矩、加载功率、表面温度等参数4、用户介绍南京高速齿轮箱厂风力发电专用齿轮箱试验台应用范围：各种变速箱简介：由电网引出的电能经整流器、逆变器后被电机转换为机械能，再通过齿轮箱将机械能传递给电机，转化为电能后反馈回整流器直流侧，这样，试验台系统内部电能--〉机械能--〉电能能量转换循环，只需较少的电网能量及较小的变压器容量，由电网提供系统的电气耗能和机械摩擦耗能即可完成试验。
功能特点：本系统交流变频互馈式传动试验台，用于对齿轮箱进行加载试验和测试。
交流变频互馈式传动试验台基本电气原理是：电网6kV的工频交流电经过高压受电开关柜进行隔离后送到变压器的原边，变压器输出有两套次边绕组(Y接、Δ接）,两组三相之间相差30°，经整流柜内的两套整流装置整流后并联输出直流电（12脉波），再由驱动逆变器将直流电逆变为频率可调的交流电驱动电机按转速闭环运行；驱动电机与陪试减速器、被试减速器、加载电机之间依次机械联接运转，由加载变频器控制加载电机给被试减速器加载，控制加载电机工作在发电状态，以转矩闭环运行。
齿轮箱故障诊断研究与试验台的设计
但由于其本身结构复杂，工作环境恶劣等原因，齿轮及齿轮箱容易受 到损害和出现故障。齿轮失效又是诱发机器故障的重要因素。据统计，传 动机械中８０％的故障是由齿轮引起的，旋转机械中齿轮故障占其故障的 １０％左右【１１。齿轮故障将直接影响设备的安全可靠运行，降低加工精度和 生产效率。随着设备的不断大型化、复杂化、自动化和连续化，齿轮箱的 故障和失效给整个生产和社会造成的损失将越来越大，行驶中的汽车的齿 轮箱故障将直接造成人身伤亡；而一些处于连续工作状态的设备，如电力 行业的发电机组，钢铁行业的轧辊机组，齿轮箱的意外故障造成的停机停 产损失难以估计，如我国水泥行业，水泥磨齿轮箱故障使水泥产量每年减 少２００万吨以上ｆ３】ｏ我国某科学测量船在一次航行中发现主减速器传动齿 轮局部折断，只得被迫减速航行，以致整个船队的行动受到影响Ｉｊｊ。十年 前，一家很有声望的美国齿轮公司所生产的提升机，在进行建筑物外表清 洁作业时齿轮箱轮齿发生断裂，造成清洁工人从高空坠落，这一事故的发 生使这家公司的产品质量信誉受到了很大的打击ｐＪ。１９８６年１０月，一架 英国斯威士兰公司的直升机在英国北海油用上空执行任务时，传输动力的 螺旋伞齿轮突然断裂造成飞机失事¨】。
ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｄｉａｇｎｏｓｉｎｇ ａｃｃｕｒａｃｙ．Ａ ＣＡ６１４０ Ｉａｔｈｅ ｏｆ ｓｏｍｅ ｓｈｏｐ ｉｓ ｄｉａｇｎｏｓｅｄ．
ａｎｄ ｄｉａｇｎｏｓｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔ ｉｓ ｉｎ ａｃｃｏｒｄ ｗｉｔｈ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ａｃｔｕａＩ ｄｅｔｅｃｔｏｎ．
Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｅｒｒｏｒ ｏｆ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａＩ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｎ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ－ｄｏｍａｉｎ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｅｎｅｒｇｙ ｌｅａｋｉｎｇ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｅｘｔｅｎｄｓ Ｐｈａｓｅ Ｄ＃融ｒｅｎｌ Ｃｏｆｆｅｃｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｎ ｄｉｓｃｒｅｔｅ ｓｐｅｃｔｒｕｍ．ａｎｄ ｏｂｔａｉｎｓ ｔｈｅ ｕｎｉｆｏｒｍ
齿轮模拟故障试验台设计——齿轮箱设计
齿轮模拟故障试验台设计——齿轮箱设计摘要：齿轮模拟故障实验台，能够方便地模拟齿轮设备的典型故障，方便了科研人员进行故障诊断方法的研究验证过程，也为齿轮的故障诊断提供依据，节省了科研人员花费在布置实验的时间和精力。
该实验台还可用于教学实践中，提高学习认知水平。
设计齿轮模拟故障实验台就显得非常有必要。
本文通过了解国内外齿轮模拟故障实验台的模拟器结构设计的现状，设计了一种能模拟6种典型故障的齿轮模拟实验台，操作者能在运行中能连续观察齿轮从正常到发生故障的信号变化过程和故障齿轮啮合的合成信号。
本文完成了模拟器的总体方案分析和设计；重点计算了减速箱的结构尺寸、齿轮的几何参数和精度等级；设计了输入花键轴、输出花键轴、中间轴的结构尺寸，并进行了强度校核和精确校核；估算了各轴承的工作寿命，并校核了花键、平键强度。
关键词：齿轮；减速箱；设计；故障；模拟Gear Simulated FailureTest Platform Design- - Gear Box DesignAbstract: Gear simulated failure test platform can be representative of the equipment failure being easy for research personnel to carry on diagnosis study and the validation process. Also it provides accordance for the diagnoses of failure gear. At the same time, it helps scientific research personnel in the experiment of time and energy.The experimental stage also can be used in teaching practice and improve the level of cognition. Therefore, it is very necessary to design a gear simulated failure test platform.By learning the process of structural design of an emulator which is one part of gear simulated failure test platform, I have designed a simulation of six kinds of representative of the experiment in this article. Operators can observe consecutively the signal of the gear from normal to the wrong and the synthesis signal of the two meshing gear. This paper completed the general scheme analysis and design calculations of the simulator, designed the sizes of the gear box, the structure of the geometry of the parameters and precision level and calculated the structure parameters of the enter shaft, the output axis and the intermediate shaft. Then, I check the strength and carry on the precisely core size. At last, I estimated the working life of all the bearings checked the strength of all keys.Key words: gear; decelerator; design; breakdown; simulation目录1 绪论 .............................................................................................. 错误!未定义书签。
齿轮箱动力学模拟实验台
齿轮箱动力学综合实验台齿轮箱动力学研究最佳实验台S I M U L A T O R S 齿轮箱动力学综合实验台 (GD S )特点:v齿轮可以沿着平行轴滑动来改变系统的刚度，并且为其他设备提供足够的空间。
v适用于直齿轮和斜齿轮。
v损伤或磨损故障齿轮可用于振动特性的研究。
v通过更换轴承安装板来得到研究所需的齿间隙。
v通过模块化设计可更好地引入轴承故障和齿轮故障。
v复合安装定位件便于各类传感器的安装。
v便于故障诊断技术和先进信号处理方法研究。
v扭转负载可变速加载。
v 制动器可用附加装置替换。
齿轮箱可靠性研究最佳实验台 SpectraQuest 公司为实验和教学专门设计了可模拟工业齿轮箱的齿轮箱动力学综合实验台(GDS)。
齿轮箱包括一个带有滚动轴承的两级平行轴和磁力制动器。
该实验台所有组件的设计适用于基于诊断技术、润滑条件、磨损颗粒分析的齿轮箱动力学和噪声特性、健康监测、振动特性的研究。
该实验台性能稳定，可承受猛烈的载荷冲击，有充足的空间便于齿轮的更换、安装以及监测装置的安装。
该两级平行轴传动齿轮箱便于齿轮传动比的改变。
柔性齿轮箱故障诊断该实验台可模拟直齿和斜齿的齿面磨损、轮齿裂纹、齿面点蚀和缺齿等故障。
也可模拟滚动轴承内圈、外圈、滚动体故障及其耦合故障。
可通过调节侧隙来研究齿间隙的影响：增加齿间隙不会产生严重的后果（除了噪声的增加和旋转窜动），减少齿间隙可能导致齿面胶合和运行温度升高。
可引入单一故障，或同时引入多个故障，研究其相互间的耦合效应。
通过加载扭转负载来研究损伤及扩展特性，扭转负载可通过3马力交流变频驱动电机编程自定义速度来加载。
易于装配该实验台可快速方便更换齿轮箱和轴承部件，适用于直齿轮和斜齿轮。
通过模块化设计可更好地引入齿轮故障。
复合安装定位件便于各类传感器的安装。
电机、齿轮箱和磁力制动器安装在一个半英寸厚的铝制基座上，基座带有加强板和隔振块以减小振动。
传感器和数据采集系统齿轮箱的设计便于各类传感器的安装。
齿轮传动效率测试试验台设计
齿轮箱效率检测实验设计
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Contents
1 2 3 4 5 6
测定效率的方式 实验系统的技术参数 动力源 转速转矩测量 负载 完成图
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1 测定效率的方式
测定效率的方式
开放功率流式： 与实际工作情况一 致，简单易行，实 验装置安装方便
封闭功率流式： 试验台的控制复杂， 价格较高
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3 动力源
直流电动机
交流电动机
汽油机Biblioteka 柴油机调速性能好 起动力矩大
调速比 较困难
动力过于强 劲，且调速 不便
动力过于强 劲，且调速 不便
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3 动力源
减速器电动机选用 Y112M—4： 同步转速：1500r/min 满载转速为1440r/min
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4 转速转矩测量 传感器：选择两个额定转矩为500N· m的JC型 转矩转速传感器 测试系统：选用单片微机型的测试系统，具体型 号可以选用 上海良表仪器仪表有限责任公司（原 上海第二电表厂）的ZJYW—1型
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5 负载 机械制动器 测功器 磁粉制动器：CF-50磁粉制动器
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6 完成图
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6 完成图
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2实验系统的技术参数 1齿轮箱的长度：400～600mm 2齿轮箱的宽度：200～400mm 3齿轮箱的高度：300～400mm 4转速调节范围：0～1440r/min 5传动比：2～20 6功率条件范围：0～4kw 7扭矩测量范围：0～500N· m
一种带轮对的齿轮箱跑合试验台
专利名称：一种带轮对的齿轮箱跑合试验台专利类型：实用新型专利
发明人：张增强,王喜刚,刘嘉
申请号：CN202121745178.0
申请日：20210729
公开号：CN215640127U
公开日：
20220125
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种带轮对的齿轮箱跑合试验台，包括试车平台（1）、轴承座底座（2）、带轮对的试验齿轮箱（4）和试车电机（5），轴承座底座（2）与试车平台（1）可拆卸连接，轴承座部件（3）与轴承座底座（2）连接，带轮对的试验齿轮箱（4）的车轴通过轴承与轴承座部件（3）连接，带轮对的试验齿轮箱（4）输入端通过联轴器（7）与试车电机（5）连接，且试车电机（5）与试车平台（1）可拆卸连接；带轮对的试验齿轮箱（4）固定于齿轮箱高速支撑部件（8）上，齿轮箱高速支撑部件与试车平台（1）可拆卸连接。
本实用新型试车效果稳定、效率高，且结构简单、装拆方便。
申请人：太原工业学院
地址：030000 山西省太原市尖草坪区新兰路31号
国籍：CN
代理机构：四川猫博思知识产权代理有限公司
代理人：李冬
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齿轮传动效率综合试验台
型齿轮传动效率综合试验台一、功能简介型试验台为小型台式封闭功率回流式齿轮试验台，采用悬挂式齿轮箱不停机加载方式，加载方便、操作简单安全，耗能少。
在数据处理方面，既可直接用抄录数据手工计算方法，也可以和计算机接口组成具有数据采集处理，结果曲线显示，信息储存、打印输出等多种功能的自动化处理系统。
该系统具有结构简单、操作方便、机电一体化相结合等特点。
本试验台用于机械设计等课程的教学实验。
可进行齿轮传动效率试验，小模数齿轮的承载能力试验。
通过试验，使学生能了解封闭功率回流式齿轮试验台的基本原理特点及齿轮传动效率的测试方法。
二、实验目的及内容1、了解封闭功率流式齿轮实验台的结构特点和实验基本原理2、掌握齿轮传动效率的测定方法3、了解实验台封闭系统中各部件的名称和作用三、性能特点：1、在数据处理方面，既可直接用抄录数据手工计算方法，也可以和计算机接口组成具有数据采集处理，结果曲线显示，信息储存，打印输出等多种功能的自动化处理系统。
2、该系统具有机构简单、操作方便、机电一体化3、加载方便、操作简单安全，耗能少。
四、试验台结构特点1、机械结构试验台的结构如图1(a)所示，由定轴齿轮副、悬挂齿轮箱、扭力轴、双万向联轴器等组成一个封闭机械系统。
结构如下图所示图1(a)1-底座 2-电机支承座 3-压力传感器支撑罩 4-压力传感器 5-压力杠杆6-电机悬臂套 7-直流调速电机 8-电机连接轴 9-光电测速盘 10-弹性柱销联轴器 11-齿轮箱体 12-斜齿轮 13-浮动联轴器 14-扭力轴 15-箱体支撑座16-悬挂箱体 17-加载杠杆 18-万向节联轴器 19-万向节传动轴2、测试系统实验台测试系统的结构框图如图2所示。
图2 实验台系统框图3、操作部分操作部分主要集中在实验台正面的面板上，面板的布置如图4所示：图4 面板布置图五、主要技术参数1．试验斜齿轮模数：m=2、螺旋角β=16°15′36″2．齿数：Z1=Z4=38、Z2=Z3=383．中心距：A=79.24．速比：i=15．永磁直流电动机：P=355W电=0～1200r/m6．电机调速范围：N电=12NM7．最大封闭扭矩：TB8．最大封闭功率：P=1.3KWB。
双馈电机在3MW齿轮箱试验台中的应用
ＺＨ ＡＮ Ｇ Ｌｅ
（ ｌａ ｕ ｒ ｉＣ ｍｐ ｎ Ｄａｌ ｎ １ ６ ３ Ｌｉ ｏ ｉ ｇ， ｉ ａ Ｄａ ｉ ｎ Ｈ ａ ｕ ｏ ａ ｙ， ｉ １ ０ ３， ａ ｎ ｎ Ｃｈ ｎ ） ａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｏ ｎ ｔ ｓ ｎａ ｙ ｉｇ ｆ ａ ｕｒ ｓｏｆｓ ｎｃ ｏｎ ｓ ｍｏｔ ｎ ｕｂｌ ｆ ｄ ｉ ｓｒ ｃ ： ｈｅ ｂａ ｅ ｏｆａ ｌ ｚｎ ｅ ｔ ｅ ｙ ｈｒ ｏｕ ｏｒａ ｄ ｄｏ ｙ—ｅ ｎｄｕ ｔｏｎ ｍ ｏ ｏｒ ｅ ｈ— ｃ ｉ ｔ ，ａ ｍ ｔ
交 拖 电 同 电 流动机 步机 Ｉ 皇 鏊 塑Ｉ 里竺 同 电 步机
Ｆ ｇ Ｂａ ｋ ｔ — ａ ｋ ｔ ｓ ｏ ｙ ｃ ｏ ｏ ｓ ｍｏ ｏｒ ｉ ．１ ｃ — ｏ ｂ ｃ ｅ ｔｆ ｒ ｓ ｎ ｈｒ ｎ ｕ ｔ
Ｅ Ｅ Ｔ Ｃ Ｄ ＶＥ ２ １ Ｖｏ． １ Ｎｏ ８ Ｌ Ｃ ＲＩ ＲＩ ０ １ １４ ．
电 气传 动 ２ １ 年 第 ４ ０１ １卷 第 ８期
双 馈 电机 在 ３ＭＷ 齿 轮 箱试 验 台 中 的应 用
张 乐
（ 大连 华 锐 股 份 有 限 公 司 ， 宁 大 连 １ ６ ３ ） 辽 １ ０ ３
ｅ ． Ｔｈｉ ｅ ｈｏ ｓａ ｅ ｅｌ ｎ ｅ ｃ ｎｔｏｌａ ｃ ａ ｙ， ｉ ｎ ｒ ｙ ｅ ｆｃｅ ｎｄ ｌ ｗ ｎｖ ｓ ｍ ｅ ｔｃ ｔ ｒ ｓｍ ｔ ｄ ｈａ ｘｃ ｌｅ ｃ ｏ ｒ ｃ ｕｒ ｃ ｓ ｅ ｅ ｇ － ｆｉｉｎｔａ ｏ ｉ ｅ ｔ ｎ ｏｓ ．
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电回馈齿轮箱试验台驱动设计
李炽华
重庆齿轮箱有限责任公司重庆江津402263
摘要：随着科学技术的发展，齿轮箱传动的功率也越来越大，其出厂时负载试验是质量检测的必要手段。
本文介绍齿轮箱试验台驱动部分的组成、工作原理及特点、加载方法及控制。
关键词：试验台；电回馈；节能
1引言
台架试验是齿轮箱研究开发和质量检测的必要手段。
对于大功率齿轮箱试验台的研究将有助于齿轮箱的研究开发和产品质量的提高。
同时，随着试验功率的不断增大，传统的水力测功等耗能方法已无法满足现在节能的要求，而电回馈技术可以将测功器吸收的功率回馈到驱动单元或电网，耗能少，是水力测功器的理想替代产品。
而交流变频器技术使得电机通过变频器能形成四象限运行，既能做驱动也能发电做负载使用，在测功应用领域中前景被普遍看好。
2 试验台设计
主要由一套西门子原装工程变频柜（6SE71）实现多传动共直流母线，实现电能的回收利用，图1给出了共直流母线原理图。
该试验台由4台电动机组成，有2组独立的整流单元QF5为直流母线连接开关当任意一整流单元故障时可以使用另外一个整流单元。
产品试验时若使用单电机则可以组成2套独立的电回馈测试系统。
如M1驱动，M2加载为1套回馈系统，整流单元将3相电源整流为直流电源，电机1作为驱动时逆变器从直流母线吸收能量，电机2作为加载时工作在发电状态，发出的能量回馈到直流母线供电机1驱动用，能量在直流母线形成了闭环，不会回馈到电网，不对电网产生任何影响。
若被试产品
功率过大，可以将2台电机串联作为驱动，另外两台串联作为加载使用这时只需将QF5闭合，由于直流母线过长，本系统设计串联试验时M1M2和M3M4两组电机中均有一台为驱动电机另一台为加载电机。
驱动电机以速度控制方式为主，为试验台提供原动力，加载电机以扭矩控制方式为主，模拟齿轮箱的负载转矩，电机在可实现稳定无极调速度，试验过程中通过变频器的共直流线技术，实现加载系统的能量回收，在试验过程中，理论上能量只消耗在电机铁耗和发热以及机械传动的摩擦阻力上。
试验台电机旋转方向，速度，转矩均由人为给定，传感器对现场的各种进行采样分析，并将采样结结果实时的传递给数采系统，数采系统完成对现场传回的数据进行加工处理后，以直观的形式显示在界面上（显示器、LED大屏幕等）同时对数据进行存档处理，
程序控制可通过工业PLC（S7-400）和上位机共同实现。
主要是完成一系列化的试验，包括动DI/AI采样分析,DO/AO输出控制，系统运行状态指示等。
试验台电气部分的主要功能有（见图2系统组成）：
对测试工作分别通过工控机、西门子
PLC，操作面板进行现场和程控控制，并对系统进行必要的电气保护；
对某些参数进行实时控制，由控制面板和计算机界及工业专用数据操作显示屏对电机运行状态进行指示及各种
异常的报警。
3 控制系统设计
采用工控机安装西门子WINCC作为人机界面（如图3、图4），
图3 人机界面1
模拟量输入输出及一些信号处理全部由西门子PLC400系列的模块完成：现场所有数据都经过PLC的CPU进行数据加工处理,最后将数据送到WINCC,显示,加工处理等, PLC和工控机之间通过CP5621卡进行通讯。
控制流程如图5
图4 人机界面2
`
同时控制系统对电机除有基本的过载、短路保护外，应用转矩转速极限保护与报警；对危险及某些异常信号进行采集,
并以指示灯显示各种异常信号。
4 结束语
本文基于电回馈技术设计了一个电回馈齿轮箱性能试验台，该试验控制系统通过工控机、操作面板组合实现，包括对主传动电机无极调速, 辅助风机,润滑系统,辅助动作的控制,系统报警，其他试验辅助设备的运行状态进行控制。
控制系统可为操作者提供单机、双机串联、双机并联三种控制方式，三种控制方式分别由工控机通过PLC+软件对交流变频器进行调节，以达到对主传动电机的调速控制及转矩控制。
该试验台已在公司新区项目中成功应用，运行效果良好。
参考文献
[1] 吴斌，卫三民，苏位峰，宇文博，大功率变频器及交流传动机械工业出版社，2007.8
[2] 常智海，李浩，刘乃锁，变频器在能量回馈试验台控制系统中的应用[J].电气传动，2008,38(6):56-58
[3] 西门子（中国）自动化驱动集团，6SE70交流传动调试，2009。