[发明专利]一种立式钻机横梁处滚动轴承故障诊断模拟实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种轴承加载实验装置，具体涉及一种工程地质领域中对立式钻机横梁处滚动轴承进行故障诊断的模拟实验装置。

背景技术

轴承是钻机中最重要的零部件之一，它不仅传递运动，而且承受载荷。钻机对其零部件有着很高的可靠性要求，一旦钻机轴承或其他零部件发生故障，常常会造成严重的后果，甚至威胁到操作人员的安全，造成极大的经济损失。由于钻机工作的特殊性，大部分钻机的轴承故障不能直接监测，因而也没有足够和准确的监测数据用于识别轴承故障。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，并提供一种立式钻机横梁处滚动轴承故障诊断模拟实验装置，能正确地对立式钻机横梁处滚动轴承各种异常状态进行预防或故障状态作出模拟和诊断。

实现本发明目的所采用的技术方案为，一种立式钻机横梁处滚动轴承故障诊断模拟实验装置，包括制动单元、检测单元、进给单元、动力单元以及模拟装置；所述模拟装置包括传动轴和待测轴承，待测轴承安装于传动轴上并且通过第一轴承座支撑；所述动力单元包括电动机和减速机构，电动机通过减速机构与传动轴的输入端连接；进给单元位于减速机构与待测轴承之间，所述进给单元包括弹簧、反力板以及由弹簧挡板、空心螺杆和法兰式螺母构成的调力机构，法兰式螺母与空心螺杆螺纹连接，空心螺杆和反力板均套于传动轴上并且与传动轴间隙配合，弹簧挡板和弹簧均套于空心螺杆上，弹簧挡板与法兰式螺母接触，弹簧位于弹簧挡板与反力板之间并且两端分别与弹簧挡板和反力板连接；所述检测单元包括振动传感器和压力传感器，振动传感器安装于第一轴承座上，压力传感器安装于弹簧挡板与法兰式螺母之间；所述制动单元包括制动器和联轴器，制动器通过联轴器与传动轴的输出端连接。

所述减速机构为锥齿轮减速机构，锥齿轮减速机构与电动机键连接。

传动轴的输出端上安装有辅助轴承，辅助轴承通过第二轴承座支撑固定于实验平台上。

所述弹簧挡板和反力板上均设有环槽，弹簧的两端分别固定于弹簧挡板和反力板的环槽上。

反力板通过反力板支架安装于实验平台上。

所述电动机通过电机安装座安装于实验平台上。

所述空心螺杆通过螺纹支架固定于实验平台上。

由上述技术方案可知，本发明提供的立式钻机横梁处滚动轴承故障诊断模拟实验装置，主体包括制动单元、检测单元、进给单元、动力单元以及模拟装置，其中①模拟装置包括传动轴和安装其上的待测轴承，传动轴用于模拟立式钻机的横梁；②动力单元包括电动机和减速机构，电动机通过减速机构与传动轴的输入端连接，用于模拟立式钻机钻进时提供钻进动力的动力元件；③进给单元包括弹簧、反力板和调力机构，通过调力机构调节弹簧的压缩量，改变轴向力的大小，调力机构由弹簧挡板、空心螺杆和法兰式螺母构成，空心螺杆和法兰式螺母相匹配，用于改变弹簧与待测轴承之间的距离，通过弹簧挡板和反力板压缩弹簧，由于空心螺杆和反力板均套于传动轴上并且与传动轴间隙配合，空心螺杆可沿传动轴轴向滑动，弹簧的弹性力通过空心螺杆直接作用于待测轴承上，对待测轴承提供轴向力，模拟立式钻机钻进时承受的来自地层的轴向钻进阻力；④检测单元包括振动传感器和压力传感器，振动传感器安装于第一轴承座上，用于采集待测轴承的振动参数以及发生故障时的振动值，通过数据采集卡将采集的数据传给上位机进行数据处理，进行轴承故障状态分析和诊断，压力传感器安装于弹簧挡板与法兰式螺母之间，用于检测待测轴承承受的轴向力；⑤制动单元包括制动器和联轴器，制动器通过联轴器与传动轴的输出端连接，传动轴的输出端对应立式钻机的钻头，制动器产生无震荡的制动力矩，用于模拟立式钻机钻进时承受的来自地层的摩擦阻力距。

减速机构选用锥齿轮减速机构，改变动力的方向，从而缩短该实验装置的轴向距离，锥齿轮减速机构在减速的同时可提高动力单元的输出扭矩；传动轴的输出端上安装有辅助轴承，辅助轴承通过第二轴承座支撑固定于实验平台上，辅助轴承辅助支撑传动轴，保证传动轴在实验过程中平稳无晃动，使得减速机构、传动轴和制动器共轴，避免传动轴倾斜生产分力破坏实验装置；弹簧挡板和反力板上均设有环槽，弹簧的两端分别固定于弹簧挡板和反力板的环槽上，通过环槽与弹簧两端的摩擦力固定弹簧，以此弹簧挡板、弹簧和反力板之间为活动连接，便于弹簧的更换以及装置的组装。