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GBS100可變傾角齒輪箱潤滑油分布狀態仿真試驗臺系統的解決方案
- 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構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，法蘭結構的接油盤可以方便統計潤滑油流量。透明的亞克力材質可以直接觀察到，油液潤滑的效果及內部潤滑油液的分布規律。
同時還可以進行不同內徑軸承徑向和軸向加載，齒輪嚙合狀態，油液粘度溫度監測。試驗臺運行過程中的各數據監測與顯示，包括轉速、振動、扭矩、溫度、徑向載荷，軸向載荷、油液粘度等參數通過觸控屏人機界面顯示，同時可以配合使用高精度振動臺對試驗臺精準提供振動頻率，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模擬仿真。
- 試驗臺主要構成
該試驗臺主要有，試驗臺剛性基礎座，激勵振動底座，永磁同步驅動電機，負載電機，帶有壁面填充材料的齒輪箱，轉軸，內牙式加載器，手動徑向加載器，電氣驅動柜，可編輯轉矩加載器，人機界面操作系統，油液狀態采集傳感器，監測模塊，扭矩負荷監測模塊，轉速轉矩采集模塊，軸向加載液壓機構，試驗梯度軸，測試軸承組等模塊所構成。
3）仿真軟件系統功能描述
VALENIAN-DC90數據仿真硬件設備及軟件系統,硬件系統具有強大的數據處理能力，分析軟件功能模塊能支持試驗臺測試數據分析存儲功能，并可根據測試要求增加和擴展相應的功能模塊，主要功能有驅動電機模型監測，頻域分析及相位分析，瞬態記錄分析，油液監測顯示模塊，旋轉機械分析模塊，FFT頻譜分析模塊，滾動軸承及齒輪箱模型數據庫，轉子動力學模態振型分析模塊，3D仿真軟件監測畫面模塊，聲學分析模塊，測試數據存儲功能，并可以對原始數據進行輸出，支持后端數據二次開發。
4）試驗臺及VALENIAN-DC90數據仿真軟件系統主要技術參數
試驗臺系統構成及技術參數
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序號
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名稱
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主要參數
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1
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基礎試驗臺平臺
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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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※永磁同步驅動電機：
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額定輸出，1.5 kW,額定轉矩7.16 N·m,最大轉矩21.5 N·m,額定轉速 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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※負載電機：
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額定輸出，1.5 kW,額定轉矩7.16 N·m,最大轉矩21.5 N·m,額定轉速 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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電機驅動器：
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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，保護功能,過電流斷路、過載斷路(電子熱敏繼電器)、,電機過熱保護、編碼器異常保護、再生異常保護、欠電壓保護、瞬時停電保護、過速保護、誤差過大保護、強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：32點。電源電壓：100–240VAC。輸入點數：16點。輸出點數：16點。輸出類型：繼電器。耗電量：40W。
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6
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人機界面操作系統：
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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，Flash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，可整體式更換，適配齒輪模組結構，預留潤滑油通道，數量7套。
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※齒輪箱組：
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滾針軸承支撐式，可進行軸向位移，齒輪組減速比1：3，大齒輪75齒，模數2，小齒輪25齒，模數2，透明化設計，便于觀測油液狀態，不同齒寬的4組，不同螺旋角的3組，數量7套。
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聯軸器：
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24mm-20mm。
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※軸向內牙加載器：
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推力314KN，內牙M20*2.5*25D，耐壓16MPA，進油出油口PT1/4。
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※手動徑向加載器：
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手動轉盤式承壓，預緊力0-10KN，負載力可實時顯示。，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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轉速轉矩采集模塊：
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額定量程0-50N.M，最大轉速6000RPM，精度± 0.2%（F.S），重量，3.8Kg。
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可編輯轉矩加載器：
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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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轉矩載荷調節模塊：
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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，帶有過電流保護開關,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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承接飛濺潤滑狀態下的潤滑油液，可方便進行流量統計。
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轉軸：
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直徑20㎜。
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※徑向及軸向負載力采集器：
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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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調頻范圍(Hz) 1～600，垂直負載(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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※試驗臺旋轉測試角度：
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可旋轉的調節角度（±90°），齒輪箱實驗部分和加載系統整體可旋轉，旋轉角度±90°。
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※仿真機硬件設備：
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CPU：兩顆英特爾至強金牌 6258R 2.7GHz,(4.0GHz Turbo, 28C, 10.4GT/s 2UPI, 38.5MB 緩存,HT (205W) DDR4-2933 2nd)內存：2TB 16x128GB DDR4 2933MHz LRDIMM ECC 顯卡：Nvidia RTX A4000, 16GB
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※仿真數據診斷測試報告：
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監測驅動電機驅動運行狀態，如負載條形圖、電氣參數列表（三相電流、三相電壓值、諧波失真率）和 PSD功率譜密度，轉子條、定子繞組絕緣狀態，測試結果同時同步到安全的基于云的服務器，允許訪問物聯網平臺。
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※驅動電機模型監測功能：
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功率曲線圖，繪制電機消耗的功率，用于電機的視覺評價，電壓和電流圖、功率和電流譜以及用于驅動電機性能分析的計算仿真模型完整參數列表。
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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，并可進行振動測點的時域及頻域分析。
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瞬態分析功能：
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支持瞬態分析功能，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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※循環油液監測模塊：
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實時顯示油液溫度，粘度隨時間變化繪制曲線，同時橫坐標可選時間，縱坐標可選轉速，負載，加載力矩其他參數做狀態比對功能，仿真流線型監測開槽, 汽蝕, 表面偏差(結構變形), 供油線路具有指導壓力或限流器。
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※旋轉機械分析模塊：
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包含階次跟蹤、階次提取、扭振和旋轉分析、，角速度和加速度、旋轉軌跡分析、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（某時刻或轉速的頻譜）、縱向切片（某頻率分量隨轉速或時間的變化）。
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※滾動軸承及齒輪箱模型數據庫：
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系統自帶SKF、FAG、NSK等知名滾動軸承廠家數據庫，齒輪箱模型嚙合系數表、滾動軸承疲勞壽命模型數據、特征模型用戶可擴充、編輯。
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※轉子動力學模態振型分析：
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包含ODS頻譜建模編輯器，實時VNIAN自開發上傳模態指示函數，導納XC適應圓分析工具，函數信號發生器，能對存儲數據文件進行FRF計算， 支持觸發、連續測量模式，可導出Unv格式的文件至MeScope等后處理軟件，流體動力學, 流體靜力學, 加劇和混合潤滑的軸頸、錐形和止推軸承的性能預測，其工作在層流和/或紊流態。
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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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※軟件監測畫面：
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形象的三維動畫模式，顯示驅動設備，被驅動設備、齒輪箱、軸承、負載系統的類比3D模型。
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聲學分析模塊：
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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，并且可設置多種計權方式（A、B、C、D），監測齒輪箱噪聲頻率分布概率。
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數據存儲：
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連續監測系統，可選信號采集周期和存儲時長。
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※數據輸出類型：
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軟件輸出數據支持二次開發，通用性強，輸出格式：文本，excel matlab uff ，提供VB、VC、LabView、CVI、.NET等平臺的二次開發接口；
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※數據傳輸模式：
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數據通過以太網或嵌入式I / O接口傳輸，或通過GSM網絡傳輸。
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