轴承综合试验检测系统

维思轴承综合测试系统，用于新产品开发、原型轴承测试、客户合同轴承测试和轴承性能预测软件的验证。维思轴承综合测试系统，通过定制方式实现多种组合配置，以适应任何给定的测试程序。可以测试垂直和水平轴承，适应不同大小、高速或低速以及倾斜和滚动角度，以模拟海洋、航空、轨道交通等使用条件。测试轴承可以配置为使用多种冷却方法运行，如大型中央油润滑系统和大容量水冷却系统。

轴承综合测试系统可以复现大型立式水轮发电机、立式泵、RCP 电机、高速齿轮箱、压缩机和航空、海军推进等应用场景。可施加高达 1000 吨的负载，以超过 130 米/秒的滑动速度运行，处理轴直径为 700 毫米，额定功率高达 300 千瓦。

轴承综合测试主控部分由控制系统和数据采集系统组成。试验机控制系统以西门子SIMATIC-1500系列PLC 为核心实现对试验机转速、试验轴承载荷、试验轴承润滑油流量及试验轴承润滑油加热温度的精确控制。试验机数据采集系统利用LabVEIW软件开发测控程序，实现对轴承试验数据的采集、显示、存储。


1.控制系统

轴承综合测试系统以西门子SIMATIC-1500系列PLC为硬件平台，由驱动系统、加载系统、试验润滑和润滑加热系统组成。PLC通过OPC Server接收上位机的控制指令，再利用工业以太网通信和模拟量信号的方式 实现对驱动系统、加载系统、试验润滑和润滑加热系统的控制。

驱动系统的主要作用是驱动试验轴承，模拟 轴承的运动状态。驱动系统由伺服驱动器和电动机组成。速度控制指令由上位机通过OPC Server通信至PLC，PLC再将控制指令通信至驱动器，实现对试验机转速的精确控制。试验轴承在不同工况下承受的轴向载荷和径向载荷都不相同，系统采用液压加载的方式模拟试验轴承不同工况的受载情况。加载系统由液压站、伺服阀、 液压油缸等组成。其中以液压泵为动力，以伺服阀为控制机构，以液压油缸为执行机构，以拉压力传感器作为反馈，利用伺服阀控制器自带的 PID 调节功能实现对液压加载载荷的闭环控制。系统采用喷油润滑的方式，同时对供油温度有 一定的要求，因此试验润滑系统除了常规的润滑油箱、流量控制阀等部件外，还有加热器、智能温控仪表等部件 组成。试验轴承润滑油流量的控制通过流量阀接收到的模拟量控制信号实现。PLC 接收到上位机的控制指令后， 通过模拟量输出模块将控制指令发送给流量阀，流量阀通过接收到的模拟量信号大小来控制阀的开口度，实现对流量的控制。润滑油的加热控制由智能温控仪表实现。智能温控仪表在接收到PLC温度控制指令后，利用内部的PID调节模块，以润滑油箱温度传感器的值作为反馈，通过控制固态继电器的通断实现对润滑油加热温度的闭环控制。

2.数据采集

在轴承试验机模拟工况的试验过程中，我们关注轴承的温度变化、振动变化以及轴承的实际受载载荷情况， 同时也关注试验机的整体运转情况，如液压加载系统的系统压力、试验润滑油箱的温度等，因此需要合理设计数据采集系统，针对不同信号的特性设计合理的采集方式。试验轴承振动信号为高频信号，因此振动信号的采集使用NI动态信号采集卡，可实现对多路信号的动态采集，板卡内配置有抗混叠滤波器，可对采样率进行自动调节。 同时板卡自带恒流源可实现对带有的集成电路压电式（IEPE）传感器进行测量。采集到的振动信号通过工业以太网与上位机通信。温度、压力、力、转速等信号为缓变量信号，不需要较高的采样率，因此对这些信号的采集由 PLC系统的模拟量输入模块实现。其中对温度、压力、力信号的采集通过西门子分布式IO模拟量输入模块实现，模块可接２/４ 线制电流型模拟量输入，输入范围４～２０ ｍＡ、０～２０ ｍＡ、±２０ ｍＡ 可选，精度可达１５ 位；而对转速信号的采集通过专用的高速计数模块实现，可接２４Ｖ 编码器信号，以及源型、漏型和推挽型传感器。

3.控制程序
 

试验机测控程序利用LabVIEW软件开发，包括控制命令、数据采集处理、数据显示存储等子程序循环。其中 控制命令程序用于将载荷谱中不同的载荷、润滑油加热温度、转速设定值等控制命令通过OPC Server传递给PLC来控制试验机的运转；数据采集处理程序用于采集和处理采集到的温度、振动、力、速度、流量、压力等信号； 数据的显示存储程序用于在线实时显示采集的信号，便于试验操作人员能够实时了解试验轴承和试验机的运行状况，并将相关数据写入记录文件并存储，以便后续试验数据的查看和离线分析。测控程序采集到的数据可用于生成记录文件和在前 面板显示界面显示，将采集到的数据按功能完成分类后 将其各自绑定成数组，并将绑定好的数据分别以队列消 息和通知器消息的方式传递至记录和显示循环，可完成 数据的记录和显示。