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STM-500盾构机主轴承模拟试验台是用于模拟盾构机主轴承在实际工作环境中的载荷、转速、温度等工况,以验证其性能、寿命及可靠性的关键的试验设备。

STM-500盾构机主轴承模拟试验台

一：简介

盾构机主轴承模拟试验台是用于模拟盾构机主轴承在实际工作环境中的载荷、转速、温度等工况,以验证其性能、寿命及可靠性的关键的试验设备。

STM-500盾构机主轴承模拟试验台

二：主要功能

1. 工况模拟

通过动态加载系统模拟主轴承在掘进过程中承受的轴向力、径向力、倾覆力矩等复合载荷。

复现实际工况中的高转速、高扭矩、振动冲击等条件。

2. 寿命与可靠性测试

通过长时间连续运行测试轴承的疲劳寿命,评估其在设计寿命内的稳定性。

3. 性能参数监测

实时采集轴承的温度、振动、噪声等关键参数。

4. 故障诊断与优化

通过模拟异常工况（如轴承在极限载荷下的失效模式（如裂纹、磨损、点蚀等）。）评估轴承的抗风险能力。

为轴承设计优化、材料选择及润滑方案提供数据支持。

STM-500盾构机主轴承模拟试验台

三、组成部件

1. 机械加载系统

电动缸加载器：提供轴向、径向载荷及倾覆力矩,模拟实际掘进力。

STM-500盾构机主轴承模拟试验台负载框架：高强度结构支撑,确保加载精度和试验安全。

2. 驱动系统

大功率电机：驱动主轴承以设定转速（5 rpm）运转,模拟盾构机刀盘转动。

减速器/传动机构：匹配扭矩输出,保证转速稳定性。

3. 支撑与安装结构

轴承座：固定被测主轴承,模拟实际安装条件。

刚性底座：隔离外部振动,减少试验干扰。

4. 传感器与监测系统

力传感器：测量轴向、径向、倾覆力矩载荷。

扭矩传感器：监测驱动扭矩。

温度传感器（PT100铂电阻）：实时监控轴承温度分布。

振动加速度计：捕捉高频振动信号,分析异常频率成分。

5. 润滑与冷却系统

油脂/油液循环装置：模拟实际润滑条件,可调节流量与压力。

温控单元：维持试验环境温度或对轴承进行主动冷却。

6. 控制系统

PLC/工控机：协调加载、驱动、润滑等子系统,实现多工况自动化测试。

人机界面（HMI）：参数设置、状态监控及紧急?；δ?。

7. 数据采集与处理系统

高速数据采集卡：同步记录多通道传感器信号。

专用分析软件：处理数据并记录试验过程中的各传感器数据、故障特征报告。

8. 辅助系统

安全防护装置：急停按钮、过载?；?、防护罩等。

四：VALENIAN-DC24多通道数据采集器介绍

4.1：简介：

VALENIAN-DC24多通道数据采集器采用便捷性、?？榛杓啤⑻寤∏?、携带方便、外接电源适配器供电采集使用。所有通道信号同步采集记录,软件测试数据实时显示,配合便携式电脑即可进行测试数据收集、数据分析诊断。该采集器每个通道兼容电压和压电式传感器输入、可以配接压电式传感器型加速度、声学噪声传感器、电压信号传感器、并支持转速测试数据保存。

4.2：功能特点：

l 四个输入通道,各类型传感器可以同时数据采集,每个通道最高采样频率100kHz/通道。

l 超高动态输入范围,无需设置量程。

l 可以进行电压型及压电式传感器信号的测试,支持振动、噪声声发射、电压型输出传感器、转速测试等物理量。

l 千兆以太网通讯,与电脑实时通讯,传输数据,并可以可长时间实时、不间断记录多通道信号数据。

l 旋转机械数据监测,振动数据采集,以及趋势分析。仪器可以便携式布局,采用电脑端进行操作,并且各种数据也可以在电脑端进行实时显示和存储。

l 每个模拟量输入都是由24位模数转换强和一个数字信号处理器服务提高系统的抗干扰能力。

l 系统采用模块化设计,数据采集及实时数据分析,超便携式性。

4.3：硬件参数：

1. 测量通道数量：四通道传感器同时数据信号采集和一个转速信号测量通道。

2. 支持传感器类型：压电式传感器振动,噪声声级计,转速计、电压型输出传感器。

3. 数模转换器精度：24AD位。

4. 支持最高采样频率：最高100kHz/通道,多种量程范围可选。

5. 输入精度：相位：优于0.1度,幅值：优于0. 1%。

6. 仪器最高动态范围：110dB。

7. 数据传输端口：千兆网口接入。

8. 传感器输入信号接口：BNC公头接线端子。

9. 传感器输入电压范围：-10V～+10V。

10. 压电式传感器供电：20伏-4毫安传感器通用输入端口。

11. 滤波器：低通,高通,带通,带阻四种模式可选。

12. 频谱分辨率：默认51200线,最高204800线多种挡位可选。

13. 工作电源：配套AC220V直流电源适配器供电。

14. 工作温度范围：-25℃~75℃。

STM-500盾构机主轴承模拟试验台

4.4：软件功能：

(1) 时域及频域信号的实时采集、实时存储,实时显示、实时分析,采集数据后,保存数据进行数据事后分析；

(2) FFT频谱分析、频响函数分析、幅值及频率横坐标及纵坐标,缩放缩小、自功率谱、互功率谱、包络分析、小波分析、轴心轨迹图、长时间数据连续采集记录及回放分析、信号窗函数可选；

(3) 支持轴承故障特征数据导入,并可自动进行轴承故障类型的智能诊断分析,提示轴承故障类型如BPFI,BFFO,BSF,FTF的信息。

(4) 支持幅值的平均值、幅值最大值、幅值最小值、幅值峰峰值、波形因素、峰度、波峰因数、时域和频域分析；

(5) 含有声学分析及倍频程分析功能；

(6) 支持低通、高通、带通、滤波器等常用频率滤波工具；

(7) 能提供单光标、谐波光标显示频率及幅值,光标具有移动标记定位功能进行数据浏览功能；

(8) 软件测试数据含有原始数据导出功能,数据可以进行二次开发功能,通用性强,数据导出格式有,文本,excel matlab 开放VB、VC、LabView、通用平台的软件二次开发数据接口工具；

(9) 数据信号采集加窗函数,如矩形窗、汉宁窗、海明窗、平顶窗可选；

外部数据导入功能,支持文本文件、Excel表格文件等标准格式的文件导入测试系统进行分析显示；

五、STM-500盾构机主轴承模拟试验台主要技术参数

序号	项目名称	性能参数及技术要求
1	主驱动电机	5.5KW,三相异步电机,额定转速2908RPM,轴承型号6208-2Z/C3(驱动端) 6208-2Z/C3（非驱动端）,电机功率因数,82.8%,两级传动。
2	变频器	变频器频率范围：0-599Hz,额定输入：三相380V,50/60Hz, 额定输出：3PH 5.5KW
3	可视化操作屏	尺寸,10,触摸面板,四线电阻式触摸屏,抗电压冲击,AC1000V,10mA,小于1分钟（信号与地间）,抗干扰能力,干扰电压：1500Vp-p 脉冲周期：1us 持续时间：1分钟,绝缘电阻,DC500V,10MΩ以上（信号与地间）。
4	?过程控制参数	可视化操作模式来显示和调节各种测试工况如转速、扭矩、倾覆力、径向加载力、轴向加载力、输出频率、输出电压、IGBT温度、母线电压、输出功率、输出电流、输出转矩设置。同时装有急停按钮在紧急情况下立即?；?/span>
5	?PLC	程序容量256KB,输入输出点数8点,通讯协议,标准MODBUSASCII/RTU通讯、通讯口,自由格式通讯,1路232、1路485、1个USB通讯口。
6	?模拟量输入?？?/span>	模拟量用电源,DC24V士10%,150mA,转换速度,2ms/ch,输入分辨率,1/16383(14Bit),输出分辨率1/4095(12Bit)AD滤波系数0~254,综合精确度士1%,AD通道具备短路、断路、超量程检测功能
7	扭矩转速仪	动态扭矩传感器,量程0-500N.M,转速量程≤10000RPM,非线性,0.1%F.S.,输出电压为±5V或0-5 V,或者RS485.,或者4-20mA输出模式。
8	电缸加载器伺服电机	0.75千瓦伺服驱动电机,电压220V,额定转速3000rpm,最高转速5000rpm,额定转矩2.39NM,最大转矩7.17NM,额定电流4.1A。转子惯量[10^-7kg.m²],1550,编码器位数17位。
9	电缸加载伺服驱动器	0.75KW,控制方式,三相全波整流IPM PWM控制、正弦波电流驱动方式,脉冲指令模式,可接受3.3~5V、18~24V脉冲+方向、AB相脉冲、CW/CCW信号,定位完成宽度设定,0～65535指令单位（设定分辨率为1指令单位）。
10	?电缸加载执行器滚珠丝杆	滚珠丝杆2505,直径25mm,导程5mm;推杆直径45mm;有效行程95mm,径向及轴向额定推拉力1.5吨:速度0-25m/s可调,电动缸配置:标配3个限位磁性限位开关。
11	测试主轴轴承	三排滚子转盘轴承 - 内齿式,,133.25.500轴承内径366mm,外径634mm,齿轮参数,M,5,z68齿数。
12	?支撑轴承箱	轴承,两组单列圆锥滚子轴承,表面淬火硬化设计,并带有油温监测反馈,油位计、集中供油油循环系统、可设温度报警阈值。
13	?测力传感器	额定量程,5T,输出灵敏度, mV/V 2.0±10%,绝缘电阻,MΩ/100V DC ≥5000,响应频率,1kHz ,使用电压,5-15V。
14	?负载压力变送器	电压为直流12-26V功耗<3W,数据采集精度 12-16 位,通讯采样 ,RS485-ModbusRTU 协议,通讯速,1200-115200bps,通过上位机可以读取实时测量值,实现清零、标定、参数修改等操作。变送输出 0-10V 或者 4-20mA,外接智能传感器,供电电压 5V,具有上电自动校准功能。
15	电源	输入380VAC,三相,50/60 Hz。
16	速度范围	0-3000rpm输入转速可调,精度1rpm。额定1500rpm。
17	产品尺寸	2580mm1500mm1200mm,精密加工铸铁T型槽安装底板,粗糙度：Ra：3.2。
18	数据采集系统	1. 测量通道数量：四通道传感器同时数据信号采集和一个转速信号测量通道。 2. 支持传感器类型：压电式传感器振动,噪声声级计,转速计、电压型输出传感器。 3. 数模转换器精度：24AD位。 4. 支持最高采样频率：最高100kHz/通道,多种量程范围可选。 5. 输入精度：相位：优于0.1度,幅值：优于0. 1%。 6. 仪器最高动态范围：110dB。 7. 数据传输端口：千兆网口接入。 8. 传感器输入信号接口：BNC公头接线端子。 9. 传感器输入电压范围：-10V～+10V。 10. 压电式传感器供电：20伏-4毫安传感器通用输入端口。 11. 滤波器：低通,高通,带通,带阻四种模式可选。 12. 频谱分辨率：默认51200线,最高204800线多种挡位可选。 13. 工作电源：配套AC220V直流电源适配器供电。 14. 工作温度范围：-25℃~75℃。
19	分析软件系统	(1) 时域及频域信号的实时采集、实时存储,实时显示、实时分析,采集数据后,保存数据进行数据事后分析； (2) FFT频谱分析、频响函数分析、幅值及频率横坐标及纵坐标,缩放缩小、自功率谱、互功率谱、包络分析、小波分析、轴心轨迹图、长时间数据连续采集记录及回放分析、信号窗函数可选； (3) 支持轴承故障特征数据导入,并可自动进行轴承故障类型的智能诊断分析,提示轴承故障类型如BPFI,BFFO,BSF,FTF的信息。 (4) 支持幅值的平均值、幅值最大值、幅值最小值、幅值峰峰值、波形因素、峰度、波峰因数、时域和频域分析； (5) 含有声学分析及倍频程分析功能； (6) 支持低通、高通、带通、滤波器等常用频率滤波工具； (7) 能提供单光标、谐波光标显示频率及幅值,光标具有移动标记定位功能进行数据浏览功能； (8) 软件测试数据含有原始数据导出功能,数据可以进行二次开发功能,通用性强,数据导出格式有,文本,excel matlab 开放VB、VC、LabView、通用平台的软件二次开发数据接口工具； (9) 数据信号采集加窗函数,如矩形窗、汉宁窗、海明窗、平顶窗可?。?/span> 外部数据导入功能,支持文本文件、Excel表格文件等标准格式的文件导入测试系统进行分析显示；

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