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GBS100可變傾角齒輪箱潤滑油分布狀態(tài)仿真試驗臺系統(tǒng)的解決方案
- 試驗臺功能介紹
GBS100可變傾角齒輪箱潤滑油分布狀態(tài)仿真試驗臺，主要可以研究不同類型的齒輪箱體壁面填充材料及形狀，影響潤滑油分布狀態(tài)的情況。
同時齒輪箱可以受到不同方向的激振力，從而可以研究振型結(jié)構(gòu)對于潤滑效果的影響。承載軸承都安裝有軸端法蘭，軸端法蘭可收集各軸承的潤滑油，并通過下方管路回收并流回試驗臺箱體，法蘭結(jié)構(gòu)的接油盤可以方便統(tǒng)計潤滑油流量。透明的亞克力材質(zhì)可以直接觀察到，油液潤滑的效果及內(nèi)部潤滑油液的分布規(guī)律。
同時還可以進(jìn)行不同內(nèi)徑軸承徑向和軸向加載，齒輪嚙合狀態(tài)，油液粘度溫度監(jiān)測。試驗臺運行過程中的各數(shù)據(jù)監(jiān)測與顯示，包括轉(zhuǎn)速、振動、扭矩、溫度、徑向載荷，軸向載荷、油液粘度等參數(shù)通過觸控屏人機(jī)界面顯示，同時可以配合使用高精度振動臺對試驗臺精準(zhǔn)提供振動頻率，和振動加速度幅值，來模擬試驗臺在不同振動信號激勵下的試驗臺工作狀態(tài)模擬仿真。
- 試驗臺主要構(gòu)成
該試驗臺主要有，試驗臺剛性基礎(chǔ)座，激勵振動底座，永磁同步驅(qū)動電機(jī)，負(fù)載電機(jī)，帶有壁面填充材料的齒輪箱，轉(zhuǎn)軸，內(nèi)牙式加載器，手動徑向加載器，電氣驅(qū)動柜，可編輯轉(zhuǎn)矩加載器，人機(jī)界面操作系統(tǒng)，油液狀態(tài)采集傳感器，監(jiān)測模塊，扭矩負(fù)荷監(jiān)測模塊，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩采集模塊，軸向加載液壓機(jī)構(gòu)，試驗梯度軸，測試軸承組等模塊所構(gòu)成。
3）仿真軟件系統(tǒng)功能描述
VALENIAN-DC90數(shù)據(jù)仿真硬件設(shè)備及軟件系統(tǒng),硬件系統(tǒng)具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，分析軟件功能模塊能支持試驗臺測試數(shù)據(jù)分析存儲功能，并可根據(jù)測試要求增加和擴(kuò)展相應(yīng)的功能模塊，主要功能有驅(qū)動電機(jī)模型監(jiān)測，頻域分析及相位分析，瞬態(tài)記錄分析，油液監(jiān)測顯示模塊，旋轉(zhuǎn)機(jī)械分析模塊，FFT頻譜分析模塊，滾動軸承及齒輪箱模型數(shù)據(jù)庫，轉(zhuǎn)子動力學(xué)模態(tài)振型分析模塊，3D仿真軟件監(jiān)測畫面模塊，聲學(xué)分析模塊，測試數(shù)據(jù)存儲功能，并可以對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出，支持后端數(shù)據(jù)二次開發(fā)。
4）試驗臺及VALENIAN-DC90數(shù)據(jù)仿真軟件系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)
試驗臺系統(tǒng)構(gòu)成及技術(shù)參數(shù)
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序號
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名稱
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主要參數(shù)
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1
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基礎(chǔ)試驗臺平臺
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精密加工15mm鋁板，并含有減震底座。
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2
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※永磁同步驅(qū)動電機(jī)：
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額定輸出，1.5 kW,額定轉(zhuǎn)矩7.16 N·m,最大轉(zhuǎn)矩21.5 N·m,額定轉(zhuǎn)速 2000r/min,額定電流 9.4A,
慣量16kg.m².10^-4，軸的帶載能力，徑向 980N, 推力 490N.
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3
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※負(fù)載電機(jī)：
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額定輸出，1.5 kW,額定轉(zhuǎn)矩7.16 N·m,最大轉(zhuǎn)矩21.5 N·m,額定轉(zhuǎn)速 2000r/min,額定電流 9.4A,
慣量16kg.m².10^-4，軸的帶載能力，徑向 980N, 推力 490N.
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4
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電機(jī)驅(qū)動器：
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額定輸出：三相AC170V,額定電流11A,主回路電源輸入，電壓單相220V,50Hz,額定電流10.5, 容許電壓波動170V-264V,接口用電源:DC24V,±10%，控制方式，正弦波PWM控制，SSCNETII/H指令通信周期0.444ms,0.888ms,
通信功能,USB模式，保護(hù)功能,過電流斷路、過載斷路(電子熱敏繼電器)、,電機(jī)過熱保護(hù)、編碼器異常保護(hù)、再生異常保護(hù)、欠電壓保護(hù)、瞬時停電保護(hù)、過速保護(hù)、誤差過大保護(hù)、強(qiáng)制停止減速停止功能。
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5
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可編程邏輯模塊：
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最大的輸入/輸出點數(shù)：32點。電源電壓：100–240VAC。輸入點數(shù)：16點。輸出點數(shù)：16點。輸出類型：繼電器。耗電量：40W。
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6
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人機(jī)界面操作系統(tǒng)：
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尺寸10英寸觸控屏，顯示亮度（cd/m2）,對比度，500:1，顯示色彩，65536，F(xiàn)lash存儲器，128，DRAM(MB),64,電源功耗，300mA@24VDC,處理器，處理器，32Bit RISC 400MHZ。
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7
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※壁面填充物料：
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尼龍材質(zhì)，可整體式更換，適配齒輪模組結(jié)構(gòu)，預(yù)留潤滑油通道，數(shù)量7套。
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※齒輪箱組：
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滾針軸承支撐式，可進(jìn)行軸向位移，齒輪組減速比1：3，大齒輪75齒，模數(shù)2，小齒輪25齒，模數(shù)2，透明化設(shè)計，便于觀測油液狀態(tài)，不同齒寬的4組，不同螺旋角的3組，數(shù)量7套。
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9
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聯(lián)軸器：
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24mm-20mm。
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※軸向內(nèi)牙加載器：
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推力314KN，內(nèi)牙M20*2.5*25D，耐壓16MPA，進(jìn)油出油口PT1/4。
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※手動徑向加載器：
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手動轉(zhuǎn)盤式承壓，預(yù)緊力0-10KN，負(fù)載力可實時顯示。，靈敏度2.0mV/V，零點輸出，±1%F·S ，輸入阻抗 380±10Ω,輸出阻抗 350±3Ω，絕緣電阻 >5000 MΩ，最大載荷：150%F.S
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轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩采集模塊：
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額定量程0-50N.M，最大轉(zhuǎn)速6000RPM，精度± 0.2%（F.S），重量，3.8Kg。
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可編輯轉(zhuǎn)矩加載器：
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額定扭矩：50Nm，額定電壓和電流：24V / 0.6A，功率：22.6W，重量：14.5Kg最大速度：1800rpm，充磁量60gr 。
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轉(zhuǎn)矩載荷調(diào)節(jié)模塊：
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輸入電源AC165-264V，輸出0-24V/4A,外部控制：0-10V.電流可以實時顯示，帶有過電流保護(hù)開關(guān),具有恒電流，恒電壓，恒功率輸出功能模式可選。
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※法蘭式接油盤：
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承接飛濺潤滑狀態(tài)下的潤滑油液，可方便進(jìn)行流量統(tǒng)計。
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轉(zhuǎn)軸：
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直徑20㎜。
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※徑向及軸向負(fù)載力采集器：
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額定量程：30KN，輸出靈敏度：1.089mV/V,零點平衡：±1%F.S，綜合誤差：0.5%F.S，絕緣電阻≥5000MΩ，輸出阻抗：350±3Ω，額定激勵電壓：10VDC 15VDC max。
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※潤滑油狀態(tài)采集輸出模塊：
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測量范圍： 0 - 1000cP 、0-2000cP，溫度范圍： -40~105℃，溫度敏感元件： PT1000，精 度： 粘度：±2%FS
溫度精度測量：＜1℃，分辨率：0.5cP，電 源：24VDC 0.5A，輸 出：RS485 （Modbus-RTU） 、4~20mA
響應(yīng)時間: 0.5s，流體壓力：40bar，材 料：探頭316L不銹鋼；殼體304不銹鋼
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※激勵振動底座：
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調(diào)頻范圍(Hz) 1～600，垂直負(fù)載(Kg) 100，激振方向 三軸（X+Y+Z），頻率精度 0.1 Hz，加速度 10g max
操控 7寸工業(yè)觸摸屏
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測試用軸承型號：
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HRB 6006-2Z，6004-2Z 深溝球軸承。
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※試驗臺旋轉(zhuǎn)測試角度：
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可旋轉(zhuǎn)的調(diào)節(jié)角度（±90°），齒輪箱實驗部分和加載系統(tǒng)整體可旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度±90°。
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※仿真機(jī)硬件設(shè)備：
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CPU：兩顆英特爾至強(qiáng)金牌 6258R 2.7GHz,(4.0GHz Turbo, 28C, 10.4GT/s 2UPI, 38.5MB 緩存,HT (205W) DDR4-2933 2nd)內(nèi)存：2TB 16x128GB DDR4 2933MHz LRDIMM ECC 顯卡：Nvidia RTX A4000, 16GB
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※仿真數(shù)據(jù)診斷測試報告：
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監(jiān)測驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動運行狀態(tài)，如負(fù)載條形圖、電氣參數(shù)列表（三相電流、三相電壓值、諧波失真率）和 PSD功率譜密度，轉(zhuǎn)子條、定子繞組絕緣狀態(tài)，測試結(jié)果同時同步到安全的基于云的服務(wù)器，允許訪問物聯(lián)網(wǎng)平臺。
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※驅(qū)動電機(jī)模型監(jiān)測功能：
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功率曲線圖，繪制電機(jī)消耗的功率，用于電機(jī)的視覺評價，電壓和電流圖、功率和電流譜以及用于驅(qū)動電機(jī)性能分析的計算仿真模型完整參數(shù)列表。
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※頻域分析及相位分析：
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同時檢測并顯示齒輪組及軸承不同測點位置的相位幅值曲線圖，并可進(jìn)行振動測點的時域及頻域分析。
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瞬態(tài)分析功能：
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支持瞬態(tài)分析功能，可以長時間記錄原始振動信號，供后端處理和分析使用。
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※循環(huán)油液監(jiān)測模塊：
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實時顯示油液溫度，粘度隨時間變化繪制曲線，同時橫坐標(biāo)可選時間，縱坐標(biāo)可選轉(zhuǎn)速，負(fù)載，加載力矩其他參數(shù)做狀態(tài)比對功能，仿真流線型監(jiān)測開槽, 汽蝕, 表面偏差(結(jié)構(gòu)變形), 供油線路具有指導(dǎo)壓力或限流器。
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※旋轉(zhuǎn)機(jī)械分析模塊：
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包含階次跟蹤、階次提取、扭振和旋轉(zhuǎn)分析、，角速度和加速度、旋轉(zhuǎn)軌跡分析、工作變形分析（ODS） 動平衡功能。
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※FFT全息譜瀑布圖頻譜：
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常規(guī)三維瀑布圖、彩色三維瀑布圖、二維色譜圖；橫向切片（某時刻或轉(zhuǎn)速的頻譜）、縱向切片（某頻率分量隨轉(zhuǎn)速或時間的變化）。
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※滾動軸承及齒輪箱模型數(shù)據(jù)庫：
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系統(tǒng)自帶SKF、FAG、NSK等知名滾動軸承廠家數(shù)據(jù)庫，齒輪箱模型嚙合系數(shù)表、滾動軸承疲勞壽命模型數(shù)據(jù)、特征模型用戶可擴(kuò)充、編輯。
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※轉(zhuǎn)子動力學(xué)模態(tài)振型分析：
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包含ODS頻譜建模編輯器，實時VNIAN自開發(fā)上傳模態(tài)指示函數(shù)，導(dǎo)納XC適應(yīng)圓分析工具，函數(shù)信號發(fā)生器，能對存儲數(shù)據(jù)文件進(jìn)行FRF計算， 支持觸發(fā)、連續(xù)測量模式，可導(dǎo)出Unv格式的文件至MeScope等后處理軟件，流體動力學(xué), 流體靜力學(xué), 加劇和混合潤滑的軸頸、錐形和止推軸承的性能預(yù)測，其工作在層流和/或紊流態(tài)。
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分析頻率總諧波失真 ：
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≤0.1％1Hz〜2kHz; ≤0.15％2kHz至10kHz。
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頻譜分辨率及檢測閾值：
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454Hz @ 1280x1024，pp @ 0.2 mils @ 640 Hz分辨率，誤差＜20％。
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軟件濾波模式：
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低通、高通、帶通、帶阻四種濾波器。
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※軟件監(jiān)測畫面：
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形象的三維動畫模式，顯示驅(qū)動設(shè)備，被驅(qū)動設(shè)備、齒輪箱、軸承、負(fù)載系統(tǒng)的類比3D模型。
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聲學(xué)分析模塊：
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1/1 倍頻程譜、1/3 倍頻程譜、1/12 倍頻程譜和 1/24 倍頻程譜，并且可設(shè)置多種計權(quán)方式（A、B、C、D），監(jiān)測齒輪箱噪聲頻率分布概率。
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數(shù)據(jù)存儲：
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連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)，可選信號采集周期和存儲時長。
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※數(shù)據(jù)輸出類型：
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軟件輸出數(shù)據(jù)支持二次開發(fā)，通用性強(qiáng)，輸出格式：文本，excel matlab uff ，提供VB、VC、LabView、CVI、.NET等平臺的二次開發(fā)接口；
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※數(shù)據(jù)傳輸模式：
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數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)或嵌入式I / O接口傳輸，或通過GSM網(wǎng)絡(luò)傳輸。
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