CN104236770A - 一种滚动轴承内外滚道残余应力分布的自动化无损检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种滚动轴承内外滚道残余应力分布的自动化无损检测装置，它包括轴承内(外)圈夹紧与驱动部分，声楔块夹紧与驱动部分，耦合剂自动挤出部分；通过驱动滚柱轴承内(外)圈旋转以及声楔块(其上装有超声换能器)直线运动，耦合剂的自动挤出，可以对轴承内(外)滚道残余应力分布进行自动化扫查。该装置发明可以有效地解决快速批量准确地检测与扫查滚动轴承内外圈滚道的残余应力分布问题，非常适合轴承生产现场、维修维护现场广泛使用，具有非常广泛的应用。

Description

一种滚动轴承内外滚道残余应力分布的自动化无损检测装置

一、技术领域

本发明涉及一种滚动轴承内外滚道残余应力分布的自动化无损检测装置，该装置适用于超声法检测轴承内(外)滚道残余应力时对轴承内(外)滚道残余应力分布进行自动化检测。

二、背景技术

随着我国国防工业现代化的不断发展，产品的质量与耐久性被广泛关注。轴承作为一种机械装备的重要基础件，在军事装备、高速铁路、航空航天等领域应用十分广泛。尤其在空间的飞行器、人造卫星上用的轴承一旦失效，由于不能更换，往往导致整个卫星失效。

滚动轴承的寿命常常是根据发生滚动疲劳剥落的数据来计算。与滚动方向平行的剪应力的最大振幅的反复是导致材料的滚动疲劳微裂纹的产生而发生剥落。如此，滚动疲劳剥落与表面的应力状态有密切关系。

滚动轴承经过淬火回火后要存在残余应力，经过磨削，研磨，超级加工等加工也要产生表面残余应力。如果最大剪应力部位的残余应力是压应力(负的)时，最大剪应力因为有所减小，对表面下发生微裂纹的滚动疲劳剥落有抑制作用。因此热处理或精加工使表面层形成压应力时，则能提高轴承寿命。但实验结果表明压应力过大并不比一定程度的压应力时的寿命长。压应力在20～30kg/mm²时寿命最大。不过有的实验结果表示超过这个数值,寿命仍继续增加。根据压应力的效果,对轴承轨道面进行氮化使表面下马氏体变态点下降,造成表面下形成负残余应力区域来延长轴承寿命。也有添加其他元素使表面产生负残余应力的方法。

理论和实践证明，经过检测并改变轴承内(外)滚道残余应力的分布状态，能够大大提高轴承的疲劳寿命以及抗腐蚀能力，从而减少军事飞机、火箭、人造卫星、高速列车等的事故发生率，提高安全性与作战能力。

因此，对于轴承内(外)滚道残余应力分布的自动化无损批量检测检测对提高许多大型军事武器的寿命、安全性以及抗疲劳性具有重要意义。

经过查询专利检索与服务系统和相关公开文献，目前还没有发现类似的滚动轴承内外滚道残余应力分布的自动化无损检测装置公开的论文、发明专利或专有技术。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种滚动轴承内外滚道残余应力分布的自动化无损检测装置，解决了滚动轴承内(外)滚道残余应力分布的快速自动化无损批量检测问题。

本发明是这样实现的，它包括轴承内(外)圈夹紧与驱动部分，声楔块夹紧与驱动部分，耦合剂自动挤出部分；将轴承内(外)圈卡在卡盘上，通过驱动卡盘带着滚动轴承内(外)圈旋转以及声楔块(其上装有超声换能器)直线运动，耦合剂的自动挤出，可以对轴承内(外)滚道残余应力分布进行自动化检测。

四、附图说明

图1是滚动轴承内外滚道残余应力分布的自动化无损检测装置；

图2是声楔块夹持装置的原理图(剖面图)。

附图标记说明如下：

图1：伺服电机1、减速电机2、支架3、法兰4、卡盘5、耦合剂管道6、滑轨7、丝杠8、声楔块9、特制螺栓10、端盖11、螺柱筒12、夹子13、螺母14、螺栓15、直杆16、联轴器17、伺服电机18、联轴器框架19、右挡板20、底板21、滑台22、伺服电机23、联轴器框架24、耦合剂推进杆25、丝杠26、耦合剂箱27、螺栓28、轴承圈29

图2：声楔块9、特制螺栓10、端盖11、螺柱筒12、夹子13、弹簧30

五、具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行详细说明：

1.轴承内(外)圈的夹紧与驱动部分说明：

由图1所示，轴承圈29可由卡盘5夹紧固定，伺服电机1和减速电机2通过法兰4与卡盘5联接，由支架3固定支撑减速电机2，这样当伺服电机1旋转时便可驱动卡盘5带着轴承圈29转动。

2.声楔块的夹紧与驱动部分说明：

(1)声楔块夹持装置的说明：

如图2所示，声楔块9装在特制螺栓10的下端，端盖11将特制螺栓10的圆柱头封装在螺柱筒12内部，螺柱筒12内部装有弹簧30用来压紧特制螺栓10从而保证声楔块9与轴承滚道间的压紧力不变，实现稳定的耦合，螺柱筒12装在夹子13的一端且可通过螺纹连接进行上下运动，由图1可知，夹子13的另一端装在直杆16上。

(2)声楔块驱动部分说明：

如图1所示，伺服电机18通过联轴器17带动丝杠8旋转，从而使滑台22沿着滑轨7直线行进，滑轨7起平衡和导向作用，滑台22上装有直杆16，声楔块夹持装置通过螺栓15和螺母14固定在直杆16上，通过调节螺栓15和螺母14可使声楔块夹持装置沿直杆16上下移动。

所以当伺服电机18旋转便可驱动声楔块9直线运动，并且声楔块9可沿着直杆16上下移动。

联轴器框架19用来固定伺服电机18，右挡板20的作用是方便滑台22等部件的装配。

3.耦合剂自动挤出部分说明：

如图1所示，耦合剂推进杆25装在丝杠26上，伺服电机23通过联轴器驱动丝杠26旋转使耦合剂推进杆25直线行进并将耦合剂从耦合剂箱28中挤出，耦合剂寄出后将沿着耦合剂管道6运动并滴在声楔块9与轴承滚道耦合处。

将耦合剂注入耦合剂箱27后，用螺栓28将注耦合剂的螺纹孔封住，以保证耦合剂顺利的沿着耦合剂管道6运动。

联轴器框架24用来固定伺服电机，整个装置均固定在底板21上。

4.对轴承内(外)滚道残余应力分布的检测方式

在声楔块的两端装上超声换能器，根据声弹性理论通过相应的软件与硬件装置对轴承滚道残余应力分布进行检测。

当轴承圈29不动，声楔块直线行进时，可以对轴承滚道残余应力分布进行直线扫查，当轴承圈29转动，声楔块不动时，可以对轴承滚道残余应力分布进行圆周扫查，当轴承圈29和声楔块都运动时，可以对和轴承滚道残余应力分布进行螺旋扫查。

例如：轴承圈29每转一个角度检测一次，转完一圈后完成圆周扫查，此时声楔块前进一段距离，然后再进行圆周扫查，直到将轴承滚道残余应力分布都扫查完成后，便完成了一次螺旋扫查。

通过编写相应的软件，控制轴承圈29转过一定角度或声楔块行进一段距离时，停留一定的时间来对轴承滚道残余应力一次检测，然后再控制轴承圈29转过一定角度或声楔块行进一段距离，这样往复下去，便可实现轴承滚道残余应力分布的自动化检测，最后再由软件绘制出整个轴承滚道残余应力的云分布图。

Claims (5)

1.一种滚动轴承内外滚道残余应力分布的自动化无损检测装置，其特征在于：它包括轴承内(外)圈夹紧与驱动部分，声楔块夹紧与驱动部分，耦合剂自动挤出部分；通过驱动滚柱轴承内(外)圈旋转以及声楔块(其上装有超声换能器)直线运动，耦合剂的自动挤出，可以对轴承内(外)滚道残余应力分布进行自动化扫查。

2.根据权利要求1所述的轴承内(外)圈夹紧与驱动部分，其特征在于：伺服电机通过减速电机驱动卡盘自由旋转，卡盘可以卡住轴承内(外)圈。

3.根据权利要求1所述的声楔块夹紧与驱动部分，其特征在于：通过伺服电机驱动丝杠旋转带动丝杠上滑台的直线移动，滑台上装有直杆，直杆上套着可以上下移动的夹子，夹子的一端装有螺栓和螺母，通过螺栓和螺母的拧紧使夹子固定在直杆上，夹子的另一端装有螺柱筒，螺柱筒通过螺纹拧入夹子中，可以上下移动，螺柱筒内部有弹簧和特制螺栓，通过在螺柱筒下端装端盖使特制螺栓的圆柱头封装在螺柱筒内，特制螺栓另一端装有声楔块，弹簧将特制螺栓压紧以保证声楔块与轴承内(外)滚道间有稳定的压力值，确保扫查过程中声楔块和轴承内(外)滚道间耦合稳定。

4.根据权利要求1所述的耦合剂自动挤出部分，其特征在于：通过伺服电机驱动丝杠旋转带动丝杠上耦合剂推进杆直线行进进入耦合剂箱使耦合剂沿着耦合剂管道挤出并滴在轴承内(外)滚道耦合处。

5.根据权利要求1所述的对轴承内(外)滚道残余应力分布进行扫查，其特征在于：当轴承内(外)圈不动，声楔块直线行进时，可以对轴承内(外)滚道残余应力分布进行直线扫查，当轴承内(外)圈转动，声楔块不动时，可以对轴承内(外)滚道残余应力分布进行圆周扫查，当轴承内(外)圈和声楔块都运动时，可以对和轴承内(外)滚道残余应力进行螺旋扫查。