CN107290435A - 一种用于旋转主轴裂纹检测的弹性波激发装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无损检测领域，具体公开了一种用于旋转主轴裂纹检测的弹性波激发装置。该用于旋转主轴裂纹检测的弹性波激发装置包括激波器、激波杆和激波头，所述激波杆的一端与激波器连接，另一端与激波头连接；所述的激波头上设有中心线与激波杆的轴向相互垂直的轴套孔，所述的轴套孔内旋转活动连接有轴套；所述的轴套上设有中心线与轴套孔的中心线重合的轴孔。以上所述的用于旋转主轴裂纹检测的弹性波激发装置，通过轴套与激波杆对激波器和转动轴进行连接，在转动轴高速转动状态下，实现了准确、持续的宽频带弹性波激发，确保了弹性波信号源的可靠性。

Description

一种用于旋转主轴裂纹检测的弹性波激发装置

技术领域

本发明涉及无损检测领域，尤其涉及一种用于旋转主轴裂纹检测的弹性波激发装置。

背景技术

在工程实践中，转动轴是常见的用来传播能量的运动部件，特别是在发电、汽车、航空航天、现代制造等领域，对旋转非均一轴的研究一直以来未曾间断。对于转动轴内部的裂纹等缺陷的检测也是一个重要的研究方向，特别是一些不便于停机检测的设备，需要在旋转状态下对转动轴的内部缺陷进行无损检测。现有的检测方式通过测量转动轴高速转动时的振动参数，分析判断出转动轴内部是否存在裂纹缺陷。这种检测方式具有不足之处，首先转动轴的振动具有不确定性，与转动轴的形状、尺寸误差、安装精度等都有关系，很难准确判断出转动轴的内部情况。另外由于转动轴的高速转动，无法直接对转动轴进行测量；通常采用间接测量的方式，即通过测量轴承或轴承座的振动间接获得转动轴的振动参数，间接测量获得的振动参数的准确性也无法得到保证，进一步降低了检测结果的可靠性。

弹性波检测是一种新兴的对旋转中的转动轴进行裂纹检测的方法，由于弹性波的传播特性受到材料物理属性以及检测对象的几何形状和内部缺陷等因素的影响，通过分析振动波在转动轴中的传播情况，即可获知转动轴的内部是否存在裂纹缺陷。与现有的其他检测方法相比，弹性波检测通过分析弹性波在激发时和通过转动轴之后的变化，来分析振动波在转动轴中的传播情况，振动波的信号源可控，检测的准确性更好。转动轴的弹性波检测技术上主要有两个难点，即弹性波的激发和信号的测量。由于转动轴的高速转动，传统的弹性波激发装置无法直接使用。目前常用的方式为人工敲击传动轴激发弹性波，但是这种方式不仅敲击点和敲击力度完全取决于敲击者的主观意志和专业技能水平，具有很大的不确定性，并且弹性波的振幅和频率无法准确获得，影响检测结果的准确性；而且在高速旋转状态下敲击转动轴也有可能发生事故，对设备和操作人员造成伤害。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于旋转主轴裂纹检测的弹性波激发装置，通过轴套与激波杆对激波器和转动轴进行连接，在转动轴高速转动状态下，实现了准确、持续的弹性波激发，确保了弹性波信号源的可靠性。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：一种用于旋转主轴裂纹检测的弹性波激发装置，包括激波器、激波杆和激波头，所述激波杆的一端与激波器连接，另一端与激波头连接；所述的激波头上设有中心线与激波杆的轴向相互垂直的轴套孔，所述的轴套孔内旋转活动连接有轴套；所述的轴套上设有中心线与轴套孔的中心线重合的轴孔。

该用于旋转主轴裂纹检测的弹性波激发装置包括激波器、激波杆和激波头，激波器产生弹性波，并通过激波杆和激波头传递至待测转动轴；所述的激波头上设有中心线与激波杆的轴向相互垂直的轴套孔，所述的轴套孔内旋转活动连接有轴套；所述的轴套上设有中心线与轴套孔的中心线重合的轴孔；待测转动轴穿过轴孔，且轴套随待测转动轴同步转动，轴套与转动轴之间为过渡配合，激振器的力通过轴套最终作用在转动轴上。与现有人工敲击的方式相比，使用该激波装置有效的避免了人工敲击可能存在的安全风险，通过激波头和轴套的连接，并且有效的保证每次激振的激振力大小、位置保持一致，激振力可以均匀的施加在待测转动轴上，从而确保激发出可控、稳定、持续的弹性波信号。另外，由于激波器上产生的弹性波信号在经过激波杆传递至转动轴时，弹性波的振动频率会发生改变，如果将弹性波直接作用在转动轴上，将导致作用在转动轴上的弹性波频率不确定，影响最终的检测结果；而在激波头和转动轴之间设置轴套，轴套与转动轴过渡配合，弹性波经过轴套时，振动频率发生改变，最终输出的振动频率与轴套的材料和形状等相关，并且无论输入的振动频率为多大，最终的输出频率均保持在一定的范围内，即轴套的固有频率附近。该弹性波激发装置激发的弹性波，振幅由激波器的激发力大小决定，而振动频率取决于轴套的材质、形状等参数，很好的保证了最终作用在转动轴上的弹性波的振幅、频率等参数准确可控，从而提高检测精度。

作为优选，所述轴套的外表面设有润滑槽，所述的激波头上设有连通激波头外表面和润滑槽的油孔；在运行时，润滑油通过油孔进入润滑槽，并进一步分布在激波头和轴套之间，减小激波头与轴套之间滑动的阻力，提高检测效果和设备的使用寿命。

作为优选，所述的轴套由铜合金、铝合金、钢材或橡胶制成；不同材料制成的铜套可以获得不同频率范围的弹性波，从而适应不同转轴或不同实际需求的检测。

作为优选，所述的激波杆包括第一激波杆和第二激波杆，所述的第一激波杆和第二激波杆之间设有长度调节装置；不同类型的激振器在相同的力输出时，由于具体不同的磁滞效应，具有不同的初始位置；同一个激振器，在输出不同频率的激振力时，也会有不同的初始位置。长度调节装置的设置可以满足不同频率和激波器的有效连接，确保激振力的顺利传递。

作为优选，所述的长度调节装置包括沿轴向设置在第一激波杆一端的连接孔，及设置在第二激波杆上并与连接孔对应的连接柱；所述的第一激波杆和第二激波杆通过连接孔和连接柱连接，并在连接处设有卡紧装置。

作为优选，还包括用于控制激波器工作的控制模块，及与控制模块电连接的力传感器；所述的力传感器设置在激波杆和激波头之间，或者串接在激波杆上。进行裂纹检测时，激振器存在不按程序输出激振力的情况；力传感器用于对激波杆上传递的力进行测量，并反馈至控制模块；控制模块将测量值与预设值进行比较，并根据测量值与预设值之间的差异对激波器发出相应的控制信号，调整输出力至于预设值相等，确保弹性波激发装置所激发的弹性波与预设值相同；力传感器的信号也同时作为弹性波信号测量的触发信号，当力传感器输出值与预设值相等时，开始进行弹性波信号的采集。在进行安装时，调整激波杆的长度，当力传感器有信号输出时，即代表长度合适，停止调节激波杆的长度并锁紧卡紧装置。

附图说明

图1为本实施例用于旋转主轴裂纹检测的弹性波激发装置的结构示意图；

图2为本实施例用于旋转主轴裂纹检测的弹性波激发装置的剖视图；

图3为本实施例用于旋转主轴裂纹检测的弹性波激发装置中激波头与轴套连接处的局部放大图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例

如图1和图2所示，一种用于旋转主轴裂纹检测的弹性波激发装置，包括激波器1、激波杆2和激波头3，激波器1产生弹性波，并通过激波杆2和激波头3传递至待测转动轴7；所述激波杆2的一端与激波器1连接，另一端与激波头3连接；所述的激波头3上设有中心线与激波杆2的轴向相互垂直的轴套4孔，所述的轴套4孔内旋转活动连接有轴套4；所述的轴套4上设有中心线与轴套4孔的中心线重合的轴孔5。待测转动轴7穿过轴孔5，且轴套4随待测转动轴7同步转动，轴套4与转动轴7之间为过渡配合，激振器的力通过轴套4最终作用在转动轴7上。与现有人工敲击的方式相比，使用该激波装置有效的避免了人工敲击可能存在的安全风险，通过激波头3和轴套4的连接，可以有效的保证每次激振的激振力大小、位置基本保持一致，激振力可以均匀的施加在待测转动轴7上，从而确保激发出可控、稳定、持续的弹性波信号。另外，由于激波器1上产生的弹性波信号在经过激波杆2传递至转动轴7时，弹性波的振动频率会发生改变，如果将弹性波直接作用在转动轴7上，将导致作用在转动轴7上的弹性波频率不确定，影响最终的检测结果；而在激波头3和转动轴7之间设置轴套4，轴套4与转动轴7过渡配合，弹性波经过轴套4时，振动频率发生改变，最终输出的振动频率与轴套4的材料和形状等相关，并且无论输入的振动频率为多大，最终的输出频率均保持在一定的范围内，即轴套4的固有频率附近。该弹性波激发装置激发的弹性波，振幅由激波器1的激发力大小决定，而振动频率取决于轴套4的材质、形状等参数，很好的保证了最终作用在转动轴7上的弹性波的振幅、频率等参数准确可控，从而提高检测精度。如图3所示，所述轴套4的外表面设有润滑槽41，所述的激波头3上设有连通激波头3的外表面和润滑槽41的油孔31；在运行时，润滑油通过油孔31进入润滑槽41，并进一步分布在激波头3和轴套4之间，减小激波头3与轴套4之间滑动的阻力，提高检测效果和设备的使用寿命。

进一步的，所述的轴套4由铜合金、铝合金、钢材或橡胶制成；不同材料制成的铜套4可以获得不同频率范围的弹性波，从而适应不同转动轴7或不同实际需求的检测。

进一步的，所述的激波杆2包括第一激波杆21和第二激波杆23，所述的第一激波杆21和第二激波杆23之间设有长度调节装置；所述的长度调节装置包括沿轴向设置在第一激波杆21一端的连接孔211，及设置在第二激波杆23上并与连接孔211对应的连接柱231；所述的第一激波杆21和第二激波杆23通过连接孔211和连接柱231连接，并在连接处设有卡紧装置22。不同类型的激振器在相同的力输出时，由于具体不同的磁滞效应，具有不同的初始位置；同一个激振器，在输出不同频率的激振力时，也会有不同的初始位置。长度调节装置的设置可以满足不同频率和激波器1的有效连接，确保弹性波的顺利传递。

更进一步的，还包括用于控制激波器1工作的控制模块，及与控制模块电连接的力传感器6；所述的力传感器6设置在激波杆2和激波头3之间，或者串接在激波杆2上。进行裂纹检测时，激振器存在不按程序输出激振力的情况；力传感器6用于对激波杆2上传递的力进行测量，并反馈至控制模块；控制模块将测量值与预设值进行比较，并根据测量值与预设值之间的差异对激波器1发出相应的控制信号，调整输出力至于预设值相等，确保弹性波激发装置所激发的弹性波与预设值相同；力传感器6的信号也同时作为弹性波信号测量的触发信号，当力传感器6输出值与预设值相等时，开始进行弹性波信号的采集。在进行安装时，调整激波杆2的长度，当力传感器6有信号输出时，即代表长度合适，停止调节激波杆2的长度并锁紧卡紧装置22。

以上所述的用于旋转主轴裂纹检测的弹性波激发装置，通过轴套与激波杆对激波器和转动轴进行连接，在转动轴高速转动状态下，实现了准确、持续的弹性波激发，确保了弹性波信号源的可靠性。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于旋转主轴裂纹检测的弹性波激发装置，其特征在于：包括激波器（1）、激波杆（2）和激波头（3），所述激波杆（2）的一端与激波器（1）连接，另一端与激波头（3）连接；所述的激波头（3）上设有中心线与激波杆（2）的轴向相互垂直的轴套孔，所述的轴套孔内旋转活动连接有轴套（4）；所述的轴套（4）上设有中心线与轴套孔的中心线重合的轴孔（5）。

2.根据权利要求1所述的用于旋转主轴裂纹检测的弹性波激发装置，其特征在于：所述轴套（4）的外表面设有润滑槽（41），所述的激波头（3）上设有连通激波头（3）的外表面和润滑槽（41）的油孔（31）。

3.根据权利要求1或2所述的用于旋转主轴裂纹检测的弹性波激发装置，其特征在于：所述的轴套（4）由铜合金、铝合金、钢材或橡胶制成。

4.根据权利要求3所述的用于旋转主轴裂纹检测的弹性波激发装置，其特征在于：所述的激波杆（2）包括第一激波杆（21）和第二激波杆（23），所述的第一激波杆（21）和第二激波杆（23）之间设有长度调节装置。

5.根据权利要求4所述的用于旋转主轴裂纹检测的弹性波激发装置，其特征在于：所述的长度调节装置包括沿轴向设置在第一激波杆（21）一端的连接孔（211），及设置在第二激波杆（23）上并与连接孔（211）对应的连接柱（231）；所述的第一激波杆（21）和第二激波杆（23）通过连接孔（211）和连接柱（231）连接，并在连接处设有卡紧装置（22）。

6.根据权利要求1或2或4或5所述的用于旋转主轴裂纹检测的弹性波激发装置，其特征在于：还包括用于控制激波器（1）工作的控制模块，及与控制模块电连接的力传感器（6）；所述的力传感器（6）设置在激波杆（2）和激波头（3）之间，或者串接在激波杆（2）上。