CN103256904B - 大型回转支承滚道磨损自动检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种大型回转支承滚道磨损自动检测系统及其检测方法，属于检测技术领域。该检测系统包括高精度超声波测厚探头、数据采集卡、控制器及显示器、继电器、声光报警器、信号通讯模块、驱动控制模块、数据采集与处理模块、报警模块，在指定时间间隔内，测量回转支承外圈的厚度，通过比较厚度差得到相应时间段内回转支承滚道磨损量。本发明检测系统能自动检测大型回转支承滚道磨损量，磨损量大于磨损允许值时将及时报警，能有效地提供设备运行状态，减少事故的发生。

Description

大型回转支承滚道磨损自动检测系统

技术领域：

本发明属于检测技术领域，具体涉及一种大型回转支承滚道磨损量的自动检测系统及其检测方法。

背景技术：

机械设备中磨损是客观存在的，它损伤零件工作表面，影响机械设备性能，消耗材料和能源，并使设备使用寿命缩短，因此避免和控制有害的磨损是十分必要的。要避免和控制磨损，首先要能检测到磨损量，常用的磨损检测方法一般有两种：1、通过测量与零部件磨损表面有关的力、位移、电流电压、温度等特征参量的信号变化特征为依据来进行检测，经过标定转换获得磨损量；2、运用细胞神经网络对零件磨损表面的二值图像进行平滑滤波处理及边缘提取，从而检测其磨损面磨损状态。

由于大型回转支承拆装困难、维修周期长、维修费用昂贵，所以对回转支承进行状态监测和早期预报，避免突发性故障的发生和不必要的拆检，可取得显著的经济效益，滚道磨损检测是回转支承主要状态监测之一。由于滚道被封在回转支承内外圈之内，采用直接接触滚道的测量方法难以实现，本发明提出一种大型回转支承滚道磨损自动检测系统和检测方法，采用高精度超声波测厚探头，回转支承外圈固定时，在回转支承定圈的外侧(回转支承内圈固定时，高精度超声波测厚探头安装在内圈内测)沿着径向测某点的定圈厚度，通过统计定圈厚度的变化得出滚道磨损量。当大型回转支承滚道磨损量超过允许的最大值时，系统给予报警。目前有关大型回转支承滚道磨损量自动检测的文献还未见报道。

发明内容：

本发明的目的是为了检测被封在回转支承内外圈之内的大型回转支承滚道磨损量，而提供一种大型回转支承滚道磨损自动检测系统及其检测方法。

本发明所提供的一种大型回转支承滚道磨损自动检测系统包括硬件部分和软件部分，硬件部分由高精度超声波测厚探头、数据采集卡、控制器及显示器、继电器、声光报警器以及电缆电源组成；软件部分由信号通讯模块、驱动控制模块、数据采集与处理模块、报警模块组成；所测回转支承定圈为内圈或者外圈，当回转支承外圈为定圈时，将高精度超声波测厚探头安装在回转支承外圈的外侧，当回转支承内圈为定圈时，将高精度超声波测厚探头安装在内圈的内测，所述高精度超声波测厚探头通过信号线与所述数据采集卡、控制器及显示器相连。

本发明所提供的一种大型回转支承滚道磨损自动检测方法具体步骤如下：

(1)在回转支承定圈上打有径向盲孔，并攻出内螺纹，将高精度超声波测厚探头4的信号线10从左往右穿插入推管7，推管7左侧开有楔形孔，将定位筒6套进推管7有测厚探头一侧，将锁紧螺母8拧进定位筒6的外螺纹，移动螺母9拧进定位筒6的内螺纹，将弹簧垫圈5穿于定位筒6前端，定位筒6通过螺纹固定到所述回转支承定圈上，旋转所述移动螺母9推动所述推管7使所述高精度超声波测厚探头4与回转支承测厚面接触，旋转锁紧螺母8以防松动；所述回转支承定圈为内圈或者外圈，当回转支承外圈为定圈时，将高精度超声波测厚探头安装在回转支承外圈的外侧，当回转支承内圈为定圈时，将高精度超声波测厚探头安装在内圈的内测，沿着定圈径向测某点的定圈厚度。

(2)滚道总的磨损量测量：

首先测量定圈的原始厚度，测量时间1秒，提取20个数据为一组，定圈的原始厚度分别为l₀₁、l₀₂、l₀₃、…、l₀₂₀，按式(1)求出该数据组的最小值l_min0即回转支承定圈的原始厚度：

l_min0＝M_in(l₀₁、l₀₂、l₀₃、…、l₀₂₀)   (1) 

接下来按照指定时间间隔，如每隔T个月进行测厚，每次测1秒，每次提取一组数据，并求出每组数据的最小值，相应有l_min1、l_min2、…、l_minN，于是滚道磨损量依次为：

第一次测量的磨损量δ₁为：

δ₁＝l_min0-l_min1，   (2)

●●●●●● 

第N次测量的磨损量δ_N为：

δ_N＝l_minN-1-l_minN   (3) 

工作时间为NT时，滚道总的磨损量为：

δ＝δ₁+δ₂+δ₃+……+δ_N   (4)

(3)启动检测系统，并选择回转支承规格，设定偏差允许极限值δ_m以及检测时间间隔T，针对原始回转支承进行测量，按所述式(1)计算定圈原始厚度，系统每隔时间T自动检测并记录。

(4)按所述式(2)、(3)、(4)计算出大型回转支承滚道各时间段磨损量δ_i和累计磨损量δ，若大型回转支承滚道累计磨损量δ大于磨损允许值δ_m，则报警；

(5)进行滚道磨损趋势分析。根据相同时间间隔的磨损量，可以预测大型回转支承滚道磨损的趋势走向，从而及早预测磨损量达到最大允许磨损量的大概时间。

该检测系统有以下功能：

1、设定不同规格回转支承滚道磨损量的允许极限值；

2、实时检测回转支承定圈滚道的磨损量，输出检测结果；

3、滚道的磨损量超过允许极限值时进行声光报警；

4、自动记录并显示相同时间间隔内滚道的磨损量，能做磨损趋势分析。

本发明的有益效果是，本检测系统能自动检测大型回转支承滚道磨损量，内滚道磨损量这一产品重要性能检验项目得以实现；回转支承用于工程机械时，本检测系统自动检测的磨损量大于磨损允许值时将及时报警，能有效地给使用者提供设备运行状态，减少事故的发生，提高使用安全性，为设备管理决策提供依据。

附图说明：

图1是本发明的大型回转支承滚道磨损自动检测系统示意图；

图2是本发明的大型回转支承滚道磨损自动检测系统机械结构示意图。

图中：1：回转支承旋转内圈；2：滚珠；3：回转支承固定外圈；4：高精度超声波测厚探头；5：弹簧垫圈；6：定位筒；7：推管；8：锁紧螺母；9：移动螺母；10：信号线。 

具体实施方式：

如图1所示，一种用于QND1250规格回转支承的磨损检测系统，由硬件部分和软件部分组成，硬件部分由35/35DL型高精度超声波测厚探头、数据采集卡、TTC60控制器及AT3000显示器、继电器、声光报警器以及电缆电源组成；软件部分由信号通讯模块、驱动控制模块、数据采集与处理模块、报警模块组成。

如图2所示，在QND1250规格的回转支承固定外圈3上打φ30的径向盲孔，一直打到被测量厚度为18mm，并攻出内螺纹M36，将高精度超声波测厚探头4的信号线从左往右穿插入推管7，由于推管7左侧是楔形内开口，故可以将高精度超声波测厚探头4固定，随后依次将定位筒6套进推管7有测厚探头的一侧，将M56锁紧螺母8拧进定位筒6的外螺纹，将M42移动螺母9拧进定位筒6的内螺纹。将弹簧垫圈5穿于定位筒6前端，将定位筒6通过螺纹M36×2固定到回转支承固定外圈3上，在高精度超声波测厚探头4与回转支承固定外圈3的接触面涂上一层油，然后旋转移动螺母9推动推管7使高精度超声波测厚探头4与回转支承固定外圈3测厚面接触，旋转锁紧螺母8防松，高精度超声波测厚探头4就安装到回转支承的定圈上了。

检测系统的工作过程是：

1、启动检测系统，并选择回转支承规格，选QND1250，设定偏差允许极限值δ_m，为0.1mm；

2、设定检测时间间隔T，为2个月；

3、针对原始回转支承进行测量，按式(1)计算定圈原始厚度；

4、系统每隔两个月自动检测并记录；

5、按式(2)-(4)计算出大型回转支承滚道各时间段磨损量δ_i和累计磨损量δ，若大型回转支承滚道累计磨损量δ大于磨损允许值δ_m，则报警；

6、根据需要进行滚道磨损趋势分析。

7、电气系统中，电源来自220V单相照明电，控制柜外侧装有空气开关，用于整个系统的供电输入。控制柜中设有24V、350W的开关电源，可提供专门用于控制回路的24V DC电源。控制柜内安装有控制器、显示器、报警器、24V继电器以及接线端子等电气元件，安全可靠。

8、检测系统主要技术参数如下表所示：

项目	技术参数
		检测厚度范围	15—20mm
磨损量容许值δm	0.1mm(可设定)
		检测精度	≤5μm
检测时间	1s
		系统工作环境温度	-20℃—50℃
电源电压	220V
		开关电源	24V、350W
高精度超声波测厚探头测量精度	1μm
		高精度超声波测厚探头重复精度	1μm

Claims (1)

1.一种大型回转支承滚道磨损自动检测系统，其特征在于该检测系统包括硬件部分和软件部分，所述硬件部分由高精度超声波测厚探头、数据采集卡、控制器、显示器、继电器、声光报警器以及电缆电源组成；所述软件部分由信号通讯模块、驱动控制模块、数据采集与处理模块以及报警模块组成；所测回转支承定圈为内圈或者外圈，当回转支承外圈为定圈时，将高精度超声波测厚探头安装在回转支承外圈的外侧，当回转支承内圈为定圈时，将高精度超声波测厚探头安装在内圈的内侧，所述高精度超声波测厚探头通过信号线与所述数据采集卡、控制器及显示器相连；所述检测系统的检测方法具体步骤如下：

(1)在回转支承定圈上打有径向盲孔，并攻出内螺纹，将高精度超声波测厚探头(4)的信号线(10)从左往右穿插入推管(7)，所述推管(7)左侧开有楔形孔，将定位筒(6)套进所述推管(7)有测厚探头的一侧，将锁紧螺母(8)拧进所述定位筒(6)的外螺纹，移动螺母(9)拧进所述定位筒(6)的内螺纹，将弹簧垫圈(5)穿于所述定位筒(6)的前端，所述定位筒(6)通过螺纹固定到所述回转支承定圈上，旋转所述移动螺母(9)推动所述推管(7)使所述高精度超声波测厚探头(4)与回转支承测厚面接触，旋转所述锁紧螺母(8)以防松动；所述回转支承定圈为内圈或者外圈，当回转支承外圈为定圈时，将高精度超声波测厚探头(4)安装在回转支承外圈的外侧，当回转支承内圈为定圈时，将高精度超声波测厚探头(4)安装在内圈的内侧，沿着定圈径向测某点的定圈厚度；

(2)滚道总的磨损量测量：

首先测量定圈的原始厚度，测量时间1秒，提取20个数据为一组，定圈的原始厚度分别为l₀₁、l₀₂、l₀₃、…、l₀₂₀，按式(1)求出该数据组的最小值l_min0即回转支承定圈的原始厚度：

l_min0＝Min(l₀₁、l₀₂、l₀₃、…、l₀₂₀)     (1)

接下来按照指定时间间隔，如每隔T个月进行测厚，每次测1秒，每次提取一组数据，并求出每组数据的最小值，相应有l_min1、l_min2、…、l_minN，于是滚道磨损量依次为：

第一次测量的磨损量δ₁为：

δ₁＝l_min0-l_min1，     (2) 

……

第N次测量的磨损量δ_N为：

δ_N＝l_minN-1-l_minN     (3) 

工作时间为NT时，滚道总的磨损量为：

δ＝δ₁+δ₂+δ₃+……+δ_N     (4)

(3)启动检测系统，并选择回转支承规格，设定偏差允许极限值δ_m以及检测时间间隔T，针对原始回转支承进行测量，按所述式(1)计算定圈原始厚度，系统每隔时间T自动检测并记录；

(4)按所述式(2)、(3)、(4)计算出大型回转支承滚道各时间段磨损量δ_i和累计磨损量δ，若大型回转支承滚道累计磨损量δ大于磨损允许值δ_m，则报警；

(5)进行滚道磨损趋势分析。