鋼球表面缺陷電渦流檢測技術(shù)的研究.pdf

1、軸承鋼球的表面缺陷對軸承的壽命和傳動性能有著重要的影響，因此軸承鋼球在出廠前必須全部進行表面質(zhì)量檢測，以滿足傳動系統(tǒng)對可靠性的要求。本文應(yīng)用電渦流技術(shù)對鋼球表面缺陷實時檢測系統(tǒng)進行基礎(chǔ)性研究，對鋼球表面展開機構(gòu)動力學(xué)仿真分析、電渦流傳感器優(yōu)化設(shè)計、鋼球表面缺陷檢測信號的特征提取等關(guān)鍵技術(shù)進行了深入的研究。
　　建立了鋼球表面展開運動的數(shù)學(xué)模型，提出了基于懸浮式驅(qū)動輪的簡化子午線展開法。以軸承鋼球為研究對象，對鋼球球面的展開方法和展

2、開機理進行理論分析和數(shù)值模擬，建立鋼球表面展開運動的數(shù)學(xué)模型。通過對該模型進行了MATLAB仿真，驗證了該數(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)動輪的簡化子午線展開法，并對其進行結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。通過控制展開輪的運動速度，實現(xiàn)了鋼球表面的快速展開和檢測，滿足了對展開機構(gòu)工作效率的要求。對該子午線展開法進行了運動學(xué)仿真，驗證鋼球表面展開機構(gòu)模型的正確性。
　　建立了鋼球渦流檢測的電磁場模型，研究并研制了針對鋼球檢測的圓柱形渦流

3、探頭。分析鋼球檢測電渦流傳感器的等效電路和等效阻抗，并對阻抗進行歸一化處理。研究了提離效應(yīng)、集膚效應(yīng)和探頭的激勵頻率等特性對傳感器感應(yīng)電磁場強度的影響。在設(shè)定邊界條件下，對麥克斯韋方程組進行求解，建立了鋼球檢測電渦流傳感器的電磁場仿真模型。通過對該電磁場模型的分析，研究了電渦流傳感器探頭在不同激勵頻率、檢測距離和線圈內(nèi)、外徑等參數(shù)下，渦流場中磁感應(yīng)強度、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價指標(biāo)，分析了電渦流傳感器探頭幾

4、何參數(shù)對傳感器檢測精度和靈敏度的影響，研制了適合鋼球表面檢測的電渦流傳感器探頭。
　　研究了鋼球表面缺陷信號特征提取方法，為鋼球表面缺陷的定性和定量分析提供依據(jù)。通過分析小波去噪評價指標(biāo)對不同閾值規(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。對去噪后的鋼球檢測信號進行特征提取，比較鋼球表面不同的裂紋寬度和深度對傳感器輸出信號幅值和相位的影響。利用電渦流傳感器對“同寬不同深”和“同深不同寬”兩種標(biāo)準(zhǔn)裂紋尺寸進行檢測，分別提取其

5、幅值特征和相位特征，并對其進行分析、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)量在線檢測系統(tǒng)。結(jié)合電渦流無損檢測技術(shù)和信號處理技術(shù)，對鋼球表面缺陷檢測系統(tǒng)進行分析、設(shè)計和研究，并制定了電渦流檢測方案。在對鋼球表面缺陷無損檢測系統(tǒng)關(guān)鍵部件進行研究和設(shè)計的基礎(chǔ)上，將虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用到電渦流無損檢測中，對該系統(tǒng)進行了功能模塊劃分，并對各模塊進行規(guī)劃與設(shè)計。設(shè)計了電渦流信號檢測電路，構(gòu)建了基于虛擬儀器的信號采集、信號分析及信號