鋼球表面缺陷電渦流檢測(cè)技術(shù)的研究.pdf

1、軸承鋼球的表面缺陷對(duì)軸承的壽命和傳動(dòng)性能有著重要的影響，因此軸承鋼球在出廠前必須全部進(jìn)行表面質(zhì)量檢測(cè)，以滿足傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)可靠性的要求。本文應(yīng)用電渦流技術(shù)對(duì)鋼球表面缺陷實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行基礎(chǔ)性研究，對(duì)鋼球表面展開(kāi)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)仿真分析、電渦流傳感器優(yōu)化設(shè)計(jì)、鋼球表面缺陷檢測(cè)信號(hào)的特征提取等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。
　　建立了鋼球表面展開(kāi)運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型，提出了基于懸浮式驅(qū)動(dòng)輪的簡(jiǎn)化子午線展開(kāi)法。以軸承鋼球?yàn)檠芯繉?duì)象，對(duì)鋼球球面的展開(kāi)方法和展

2、開(kāi)機(jī)理進(jìn)行理論分析和數(shù)值模擬，建立鋼球表面展開(kāi)運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)模型。通過(guò)對(duì)該模型進(jìn)行了MATLAB仿真，驗(yàn)證了該數(shù)學(xué)模型的合理性。結(jié)合該數(shù)學(xué)模型，提出了基于懸浮式驅(qū)動(dòng)輪的簡(jiǎn)化子午線展開(kāi)法，并對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)控制展開(kāi)輪的運(yùn)動(dòng)速度，實(shí)現(xiàn)了鋼球表面的快速展開(kāi)和檢測(cè)，滿足了對(duì)展開(kāi)機(jī)構(gòu)工作效率的要求。對(duì)該子午線展開(kāi)法進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，驗(yàn)證鋼球表面展開(kāi)機(jī)構(gòu)模型的正確性。
　　建立了鋼球渦流檢測(cè)的電磁場(chǎng)模型，研究并研制了針對(duì)鋼球檢測(cè)的圓柱形渦流

3、探頭。分析鋼球檢測(cè)電渦流傳感器的等效電路和等效阻抗，并對(duì)阻抗進(jìn)行歸一化處理。研究了提離效應(yīng)、集膚效應(yīng)和探頭的激勵(lì)頻率等特性對(duì)傳感器感應(yīng)電磁場(chǎng)強(qiáng)度的影響。在設(shè)定邊界條件下，對(duì)麥克斯韋方程組進(jìn)行求解，建立了鋼球檢測(cè)電渦流傳感器的電磁場(chǎng)仿真模型。通過(guò)對(duì)該電磁場(chǎng)模型的分析，研究了電渦流傳感器探頭在不同激勵(lì)頻率、檢測(cè)距離和線圈內(nèi)、外徑等參數(shù)下，渦流場(chǎng)中磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁力線和渦流密度的分布情況。結(jié)合傳感器靈敏度的各種評(píng)價(jià)指標(biāo)，分析了電渦流傳感器探頭幾

4、何參數(shù)對(duì)傳感器檢測(cè)精度和靈敏度的影響，研制了適合鋼球表面檢測(cè)的電渦流傳感器探頭。
　　研究了鋼球表面缺陷信號(hào)特征提取方法，為鋼球表面缺陷的定性和定量分析提供依據(jù)。通過(guò)分析小波去噪評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)不同閾值規(guī)則下小波去噪結(jié)果的影響，確定有效地小波基去噪方法。對(duì)去噪后的鋼球檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行特征提取，比較鋼球表面不同的裂紋寬度和深度對(duì)傳感器輸出信號(hào)幅值和相位的影響。利用電渦流傳感器對(duì)“同寬不同深”和“同深不同寬”兩種標(biāo)準(zhǔn)裂紋尺寸進(jìn)行檢測(cè)，分別提取其

5、幅值特征和相位特征，并對(duì)其進(jìn)行分析、比較和總結(jié)。
　　構(gòu)建了基于虛擬儀器的電渦流鋼球表面質(zhì)量在線檢測(cè)系統(tǒng)。結(jié)合電渦流無(wú)損檢測(cè)技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)，對(duì)鋼球表面缺陷檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)和研究，并制定了電渦流檢測(cè)方案。在對(duì)鋼球表面缺陷無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)關(guān)鍵部件進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，將虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用到電渦流無(wú)損檢測(cè)中，對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了功能模塊劃分，并對(duì)各模塊進(jìn)行規(guī)劃與設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)了電渦流信號(hào)檢測(cè)電路，構(gòu)建了基于虛擬儀器的信號(hào)采集、信號(hào)分析及信號(hào)