旋转机械振动故障试验平台介绍

二 O 一九

瓦伦尼安（英文缩写VALENIAN）是一家位于苏州的教学设备生产企业，前身是由西班牙VALENIAN教学系统公司在中国的代表处，经过多年发展和对中国市场的不断探索为更好的为中国的高校服务，2014年瓦伦尼安（苏州）教学设备有限公司正式成立。

     瓦伦尼安公司PT系列机械故障诊断教学模拟系统由平台硬件与状态监测测量教学体系软件构成，功能上分为轴承故障诊断模拟实验台、动平衡轴对中模拟平台、减速箱故障诊断模拟实验平台、电气故障诊断模拟实验平台、综合故障模拟实验平台、可拆卸综合仿真平台系统，可广泛应用于各大院校研究预知性维护保养、转子动力学、旋转类机械故障诊断、设备状态监测等方面教学和实时测量培训；瓦伦尼安公司不仅生产标准教学测试设备并提供非标类特殊教学定制产品。

一、旋转机械振动分析及故障诊断试验平台XZZZ-1 

系统可快速模拟旋转机械多种状态及振动，可进行各种状态的对比分析及诊断。该系统广泛应用于高校、工矿、科研院所的科研、教学、产品开发及人员培训等。日本国际协力机构至今一直使用类似的平台对国际设备诊断高级工程师进行培训，获

得良好的效果。该平台

现已应用于国内一百多

所高校、几十家企业及科研院所。

a、滚动轴承故障模拟：

可方便的将被测部分的轴承更换成有缺陷的轴承。可模拟的故障有：轴承内圈损伤、外圈损伤、滚珠损伤。

、齿轮故障模拟：

通过更换有缺陷的齿轮，可模拟各类齿轮故障。 c、轴系故障模拟：

通过调整轴上旋转圆盘上的平衡重量，可以模拟轴不平衡（或叶轮不平衡）缺陷， 调整轴座底盘的安装可以模拟轴安装不对中缺陷。

d、可变速模拟在不同速度条件下的故障特征，变速范围为 75—1450 Rpm。

（1） 可选配不同模数、不同齿数的直齿轮、斜齿轮； 

（2） 可在齿轮总成的轴承上选加轴承故障件。典型故障样式如下： 

轴 承 外 圈 故 障 轴 承 滚 子 故 障

控 制 柜 齿 轮 磨 损 故 障

  改齿比 36:75，加装三角带不同速比传动、电机直连、转矩转速传感器及采集显示、径向加载力传感器及采集显示、编码器、整体镀络。

2、 组成:

2.2 、选配件 

2.3 、附件清单： 

系统的各类故障件包括：

1） 旋转机械模拟装置及各部分规格

① 马达

a) 型式：交流变频电机

b) 功率：0.75KW

c) 马达转数：转数 1450rpm

d) 电源：单相交流，电压 220V，频率 50/60HZ

e) 速度控制：交流变频控制器

② 制动器

a) 型式：磁粉离合制动器

b) 径向加力器：

c) 转矩：5N.m

③ 齿轮箱

a) 齿轮：大齿轮 模数 2 齿数 75 材质 S45C

         小齿轮 模数 2 齿数 55 材质 S45C

b) 润滑：浸油式

c) 轴承：滚动轴承

④ 旋转圆盘（产生失衡用圆盘） a) 形状：Ф200×10mm×2

b) 材质:铝

c) 平衡块的安装：每 10 度一处 

d) 轴承：马达侧用滚珠轴承；提供检测侧用滚柱轴承 N205

a) 机构：可以用改变中心角的方法调整支点和在±2º范围调整角度

                   （产生基准错位用；有一只百分表调整刻度） )全钢抗震机座 

①马达速度控制：

a) 控制方法：交流变频器单相输入三相输出

b) 变速范围：75~1450rpm

c) 仪表盘：主电路操作用按钮开关（即光显式钮开关），

           其状态用 ON，OFF 表示。带调整转数的变频调节器（有启动开关），带模拟转数计；制动力矩电流调节器（有电源开关）。

d) 速度波动量：±2%以内

b) 电源：单相交流 220 伏，允差±10%，频率为 50/60 赫兹 

c) 保护功能：防止主电源电压过高、散热片过热、速度放大器饱和、控制电源异常、电流过大。

②制动力矩控制：

a) 输出电压：高  直流 0~24 伏

直流 0~12 伏

b) 功率：100W

c)电源：单相交流 200/220 伏，频率 50/60 赫兹 

二、柔性转子振动试验台 XZRZ-1 1、功能 

图 1 转子振动试验台示意图

柔性转子振动试验台可以进行旋转机械一般振动测量；起停机试验、转子过临界转速的振动测量（BODE 图）、转子结构形式（一跨、二跨、三跨、以及配重盘多少）对临界转速的影响、柔(挠)性转子的振型、滑动轴承油膜涡动、滑动轴承油膜振荡、滑动轴承碰擦试验、非接触测量轴的径向振动和轴向位移、滑动轴承轴心轨迹、轴承座及台体振动测量、试加重进行单面、双面、多面转子动平衡，总共 11 种试验。 

转子振动试验台由：1 底座、2 主轴、3 配重盘、4 调速直流电机、5 主轴支座、6 含油轴承及油杯、7 电机支座、8 连轴器、9 电涡流传感器支架、10 转速传感器支架几部分组成。结构如图 2 所示。 

VALENIAN可调转速范围：0～10000 转/分，无级，数字显示调速器：转速直接显示； 转子台类型：三跨转子振动试验台；

尺寸：长×宽×高：1260×120×200mm； 转子数量：6；

转轴数量：4 根；

转轴尺寸：φ10×550(1 根） 、φ10×380（3 根） 重量：≤40kg；

根据试验目的可将试验台组装成几种不同型式（一跨、二跨、三跨、以及若干配重盘）。验证质量不平衡等引起的振动；验证油膜振荡理论；验证自由转子扰动。与软件平台结合，可以开设以下实验：  

1） 、旋转机械一般振动测量；

2） 、起停机试验、转子过临界的振动测量（BODE 图）；

3） 、转子结构形式（一跨、二跨、三跨以及若干配重盘）对临界转速的影响；

4） 、柔 (挠)性转子的振型；

5） 、滑动轴承油膜涡动；

6） 、滑动轴承油膜振荡；

7） 、滑动轴承碰擦试验；

8） 、非接触测量轴的径向振动和轴向位移；

9） 、滑动轴承轴心轨迹；

10） 、轴承座及台体振动测量；

11） 、试加重进行单面、双面、多面转子动平衡；

总共 11 种试验，分析方法包括：振动监测、分析图表：波德图、频谱图、三维频谱、频谱色谱、阶次谱、三维阶次谱、阶次色谱、趋势分析图、棒图、极坐标图、轴心轨迹图、轴中心线图，扭转振动频响图等。

三、刚性转子振动试验台 XZGZ-1 1、功能

刚性转子振动试验台可用于教学演示，也可用作动态试验研究。具有结构紧凑、体积小、运作方便、实验项目多、测试手段先进等特点。图 1、图 2、图 3 是该实验台的实际产品图。结合测试软件可以开设以下实验：

（1）. 加速度传感器振动测量实验；

（2）. 速度传感器振动测量实验；

（3）. 磁电传感器转速测量；

（4）. 光电传感器转速测量；

（5）. 转子动平衡参数计算；

（6）. 轴心轨迹测量；

（7）. 动平衡配重测量。

2、参数

2.1. 电机：类型：直流无刷；转速：0～4000 转/分；数量：1 台。 

2.2. 轴：材质：40GR；规格：台阶轴总长 510mm；数量：1 根。 

2.3. 轴承座：材质：45 钢；支撑形式：柔性支撑；数量：2 套。 

2.4. 转子：材质：不锈铁；尺寸：φ100mm×22mm；数量：3 套。

2.5. 底座：材质：45 钢；结构：T 型槽，带自设计；表面处理：镀络；数量：

1 台。

2.6. 防护罩：材质：PVC；整体防护；数量：1 个。

2.7. 控制系统：含 5 寸触摸液晶屏、驱动器、电源、控制器；手动调速：电位器控制转速；自动调速：设置时间，设置转速，自动升速；通过航空插头与电机连接；数量： 1 台。

（1） 、可模拟斜齿轮箱、行星齿轮箱的断齿、裂纹、磨损等故障。其中行星齿轮箱行星轮配断齿、裂纹、磨损三种故障齿轮，太阳轮配断齿、裂纹、磨损三种故障齿轮；斜齿轮箱配断齿、裂纹、磨损三种故障齿轮。

（2） 、可变速模拟在不同速度条件下的故障特征，变速范围为 75—1450 Rpm。

由变速驱动电机、轴承、斜齿轮箱、行星齿轮箱、磁粉制动器、隔振底板等组成。

1） 旋转机械模拟装置及各部分规格

① 马达

a) 型式：交流变频电机

b) 功率：2.2KW

c) 马达转数：转数 1450rpm

d) 电源：单相交流，电压 220V，频率 50/60HZ

e) 速度控制：交流变频控制器

② 制动器

a) 型式：进口磁粉制动器

b) 转矩：100N.m

③ 斜齿轮箱

a) 齿轮：大齿轮 模数 2 齿数 75 材质 S45C

         小齿轮 模数 2 齿数 53 材质 S45C

b) 润滑：浸油式

c) 轴承：滚动轴承

④ 行星齿轮箱模 数 ：2

齿  圈：72 齿行星轮：27 齿太阳轮：18 齿

⑤ 底座：全钢抗震机座

5、典型故障 

太阳轮断齿 行星轮磨损

太阳轮点蚀 行星轮断齿

正常磨损对比

  小齿轮 模数 2 齿数 55 材质 S45C

a) 润滑：浸油式

b) 轴承：滚动轴承

④ 底座：

a)全钢抗震机座 

①马达速度控制：

e) 控制方法：交流变频器单相输入三相输出

f) 变速范围：75~1450rpm

g) 仪表盘：主电路操作用按钮开关（即光显式钮开关），

           其状态用 ON，OFF 表示。带调整转数的变频调节器（有启动开关），带模拟转数计；制动力矩电流调节器（有电源开关）。

h) 速度波动量：±2%以内

a) 电源：单相交流 220 伏，允差±10%，频率为 50/60 赫兹 

b) 保护功能：防止主电源电压过高、散热片过热、速度放大器饱和、控制电源异常、电流过大。

②制动力矩控制：

a) 输出电压： 直流 0~24 伏

直流 0~12 伏

b) 功率：100W

c) 电源：单相交流 200/220 伏，频率 50/60 赫兹 

试验台可实现滑动轴承、滚动轴承、齿轮故障诊断测试，齿轮箱内置正常齿轮和故障齿轮，用拨杆自行切换，结构小巧，可放置在办公室内，电机控制可实现任意时段连续定时升降速。

高速直流电机、伺服电机、直流驱动控制系统、驱动控制系统、滑动轴承座、转子、平衡盘、滚动轴承座、齿轮箱、轴向负载、底座、控制柜等组成。

直流电机：额定功率 600W，额定扭矩 0.6Nm，额定转速 10000 转/分。

伺服电机：额定功率 750W，额定扭矩 2.4Nm，峰值扭矩 6.9Nm，额定转速 3000 转/ 分，转速 5500 转/分。

直流驱动：可调转速范围：0～10000 转/分，多段速度模式定时升速； 驱动：可调转速范围：0-5000 转/分，多段速度模式定时升速； 柔性轴系：转轴尺寸 φ10×380mm，转子直径 76*厚度 18；

齿轮总成：模数 3，齿数 16/24，齿厚 15，齿轮轴径 22，两侧薄壁深沟球轴承 204， 故障齿轮与无缺陷齿轮可由拨杆自由切换；

故障轴承：深沟球轴承 200，内径 10，外径 30，厚度 9，外圈滚道故障。

七、自自由组装综合振动分析试验台 XZFZ-1 1、功能： 

平台可快速模拟旋转机械多种状态及振动，可进行各种状态的对比分析及诊断。该

系统广泛应用于高校、工矿、科研院所的科研、教学、产品开发及人员培训等。

a、滚动轴承故障模拟：

可方便的将被测部分的轴承更换成有缺陷的轴承。可模拟的故障有：轴承内圈损伤、外圈损伤、滚珠损伤。

、滑动轴承故障模拟：

转子起停机试验、转子过临界转速的振动测量、转子结构形式（一跨、二跨、以及配重盘多少）对临界转速的影响、柔(挠)性转子的振型、滑动轴承油膜涡动、滑动轴承油膜振荡、滑动轴承碰擦试验、非接触测量轴的径向振动和轴向位移、滑动轴承轴心轨迹、轴承座及台体振动测量、试加重进行单面、双面、多面转子动平衡。 c、瓦伦尼安试验台齿轮故障模拟：

通过更换有缺陷的齿轮，可模拟各类齿轮故障；标配从动轮断齿与磨损故障齿轮。 d、瓦伦尼安试验台轴系故障模拟：

通过调整轴上旋转圆盘上的平衡重量，可以模拟轴不平衡（或叶轮不平衡）缺陷， 调整轴座底盘的安装可以模拟轴安装不对中缺陷。

d、可变速模拟在不同速度条件下的故障特征，伺服电机转速 5000 Rpm，直流电机转速 10000Rpm（滑动轴系用）。

注：

（1） 可选配不同模数、不同齿数的直齿轮、斜齿轮；

（2） 可在齿轮总成的轴承上选加轴承故障件。典型故障样式如下：

轴 承 外 圈 故 障 轴 承 滚 子 故 障

齿 轮 断 齿 故 障 齿 轮 磨 损 故 障

由变速驱动电机、滚动轴系总成、滑动轴系总成、齿轮箱、径向加载装置、平衡盘、吸振底座、控制器、各类故障件、专用配套工具等组成。选配高速直流电机及驱动系统， 主要用于高速轴系故障的模拟。

系统的各类故障件包括：有缺陷的轴承（外圈缺陷、内圈缺陷、滚珠缺陷）、有缺陷的齿轮（断齿、磨损）、旋转圆盘的配重块（滚动轴承用圆盘为圆周边缘每隔 10 度开一

螺孔，滑动轴承用圆盘为 360 度任意安装孔）、不对中垫片。 

1） 旋转机械模拟装置及各部分规格

① 马达

a) 型式：伺服电机

b) 功率：0.75KW

c) 马达转数：额定转数 3000rpm（恒扭矩），转速 5500（恒功率）。 

d) 电源：单相交流，电压 220V，频率 50/60HZ

e) 速度控制：伺服控制器

② 制动器

a) 型式：磁粉离合制动器

b) 径向加力器：

c) 转矩：5N.m

③ 齿轮箱

a) 齿轮：大齿轮 模数 2 齿数 75 材质 S45C

         小齿轮 模数 2 齿数 55 材质 S45C

b) 润滑：浸油式

c) 轴承：滚动轴承

④ 滚动轴承用旋转圆盘（产生失衡用圆盘） a) 形状：Ф200×10mm×2

b) 材质:铝

c) 平衡块的安装：每 10 度一处 

⑤ 滚动轴承

a) 轴承座：45 钢发

b) 故障轴承：提供检测侧用滚柱轴承 N205，包含内圈坏、外圈坏、滚柱坏

⑥ 滑动轴承用旋转圆盘（产生失衡用圆盘） a) 形状：Ф76×18mm×2

b) 材质:不锈铁

c) 平衡块的安装：360 度任意安装不平衡块

⑦ 滑动轴承

a) 轴承座：45 钢发，可选铝制或不锈铁

b) 滑动轴承:锡青铜

⑧  

a) 机构：自，拆装后无需对中调整。) 全钢抗震机座 

①伺服马达速度控制：

i) 控制方法：单相输入三相输出

j) 转速：额定 3000Rpm， 5000Rpm

k) 仪表盘：主电路操作用按钮开关（即光显式钮开关），

           其状态用 ON，OFF 表示。带调整转数的变频调节器（有启动开关），带模拟转数计；制动力矩电流调节器（有电源开关）。

l) 速度波动量：±2%以内

b) 电源：单相交流 220 伏，允差±10%，频率为 50/60 赫兹 

c) 保护功能：防止主电源电压过高、散热片过热、速度放大器饱和、控制电源异常、电流过大。

②制动力矩控制：

a) 输出电压： 直流 0~24 伏

直流 0~12 伏

b) 功率：100W

c) 电源：单相交流 200/220 伏，频率 50/60 赫兹 

自任意组合滚动轴承、滑动轴承、齿轮箱试验台

八、发动机振动试验平台

1、9000 转油气润滑滚动轴承疲劳磨损实验台 

主要参数：主轴电机转速 9000RPM、水冷、径向加载 10000N、轴向加载 5000N、油气润滑。

2、单支撑滚动轴承柔性轴系试验台 

3、旋转机械综合试验台 

可进行实验类型：齿轮箱故障、滚动轴承故障、轴系平行不对中角度不对中、滑动轴承故障、转子故障等测试。

尺寸：2.4m*0.8m，重量：900Kg

传动结构形式：9000 转、33KW 油雾润滑电主轴——转矩转速传感器——编码器—

—摆线针轮齿轮箱——编码器——转矩转速传感器——5000N.m 负载

5、直升机动部件故障植入试验台

6、机械传动综合振动分析试验台 

    齿轮箱、轴系、动平衡、滚动轴承、可倾瓦轴承、轴流叶片振动分析及故障诊断， 加装温度传感器、转矩转速传感器，调频控制系统可显示电流、电压、频率、转矩、转速、温度。 

7、微型轴承及动平衡试验台 

  VALENIAN平台整体长度 22cm，重 4KG，采用一体化伺服直流电机，变频调速通过电脑控制， 标配故障：滚动轴承内圈、外圈、滚子、偏心盘。

功能：

（1）、齿轮箱故障模拟：平台可模拟平行齿轮箱、行星齿轮箱的断齿、裂纹、磨损等故障。其中行星齿轮箱行星轮配断齿、裂纹、磨损三种故障齿轮，太阳轮配断齿、裂纹、磨损三种故障齿轮；平行齿轮箱配断齿、裂纹、磨损三种故障齿轮。

（2）、滚动轴承故障模拟：可在齿轮总成上进行轴承故障模拟。可模拟的故障有：轴承内圈损伤、外圈损伤、滚珠损伤。

（3）、变速变负载：可变速模拟在不同速度条件下的故障特征，变速范围为75—1450 Rpm；可模拟在不同负载条件下的故障特征，变负载范围0-100N.m。

2、组成:

由变速驱动电机及变频驱动转速控制模块、平行齿轮箱故障植入模块、行星齿轮箱故障植入模块、磁粉制动器及张力控制器径向加载模块、T型槽自隔振底板等组成。

★3、主要参数：

3.1 变速驱动电机及变频驱动转速控制模块

a) 型式：交流变频电机

b) 功率：2.2KW

c) 马达转数：最大转数1450rpm

d) 电源：单相交流，电压220V，频率50/60HZ

e) 速度控制：交流变频控制器

f）滤波：变频输入输出滤波

3.2 磁粉制动器及张力控制器径向加载模块

a) 型式：磁粉制动器

b) 最大转矩：100N.m

e）张力控制器：最大输出电流3A

3.3 平行齿轮箱故障植入模块

a) 齿轮：大齿轮模数2，齿数75，材质S45C，精度5级

         小齿轮模数2，齿数53，材质S45C，精度5级

b) 润滑：浸油式

c) 轴承：滚动轴承

d）故障齿轮总成：大齿轮总成故障，断齿、磨损、裂纹故障轴承各1套,小齿轮总成轴承故障（轴承内圈损伤、外圈损伤、滚珠损伤各1套）

3.4 行星齿轮箱故障植入模块

a) 齿轮：模数2，齿圈72齿，行星轮27齿，太阳轮18齿

b）速比：5:1

c）轴承：滚动轴承

d）故障齿轮：行星齿轮箱行星轮配断齿、裂纹、磨损三种故障齿轮，太阳轮配断齿、裂纹、磨损三种故障齿轮；太阳轮轴承内圈损伤、外圈损伤、滚珠损伤各1套

3.5 底座：

a) 材质：45钢

b) 表面处理：镀络

e) 结构：T型槽，带自结构设计，方便对中

4.动态数据采集分析系统

4.1、加速度传感器：灵敏度：100mv/g；横向比：<5%；频响：0.5-6k；量程：50g±2g；抗冲击：1000g±10g；重量：28克±2g；外形尺寸：18*30mm（±2mm）；安装方式：M5；工作温度：大于-40℃，小于120℃；激励电压：大于18V，小于28V；恒流源：大于2 mA，小于10mA；输出阻抗<100欧

4.2、动态数据采集器：

4.2.1、功能：基于以太网接口的16位A/D并行数据采集系统；电压/IEPE输入两种方式， 4通道，内置程控增益放大器；任意设定采样通道数, 各通道自动扫描采集；多种采样方式:示波、触发采样、数据记录仪；可连续大数据量采集（取决于计算机硬盘容量）；带DC/DC 隔离电源, 提高了抗性；功能丰富的测试与分析软件，详细的开发包方便客户二次开发；

4.2.2、主要技术指标：通 道 数：4；A/D 位数：16位；电压输入特性：输入范围：≤±10V、输入阻抗：≥1MΩ、信号频率范围：DC-25kHz；IEPE输入特性：IEPE激励电源：4mA/+24VDC、信号输入范围：≤±10V、信号频率范围：DC-25kHz；信噪比：＞80dB；放大倍数：×1、×10、×100；精度：≤0.5％；采样率：100kSps/CH，同步并行；接口：以太网；触发方式：信号触发；采样方式：实时采样、实时显示、连续存盘(容量取决于计算机的硬盘)；外形尺寸：125W×50H×180D(mm)；重量：不大于0.6Kg；供电电源：DC：10～30V；温度：工作温度：0℃～50℃；存储温度：-55℃～85℃；

4.3、信号测试与分析系统软件：

4.3.1. 系统同时支持在线模式及后处理模式，两种模式任意切换，同时支持工作区及项目文档管理功能，管理数据非常方便。

4.3.2. 同时支持多种语言，系统默认支持中文及英语，语言文件采用文本格式，用户可以根据自己的实际需要自己翻译使其很好的支持其他语言，不同的语言可以实时进行切换。

4.3.3. 可以配接各种采集器，采集器的类型可以根据用户实际使用的产品自己指定。

4.3.4. 系统同时支持在线模式及后处理模式，两种模式任意切换，同时支持工作区及项目文档管理功能，管理数据非常方便。

4.3.5. 同时支持多种语言，系统默认支持中文及英语，语言文件采用文本格式，用户可以根据自己的实际需要自己翻译使其很好的支持其他语言，不同的语言可以实时进行切换。

4.3.6. 可以配接各种信号分析仪器，分析仪的类型可以根据用户实际使用的产品自己指定。

4.3.7. 具有丰富的多种参数设置功能：可以任意设置采样的起止通道；任意指定各采样通道是否存盘；可以调节显示波形时图形的刷新速度；

4.3.8. 支持多种文件存储格式。存盘