CN108333084B - 一种油液磨粒在线检测试验台及检测方法 - Google Patents

一种油液磨粒在线检测试验台及检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种油液磨粒在线监测传感器检测试验台及检测方法，其特征在于，它包括底座、磨粒检测单元、传动机构和传感器信号调理与试验台测控电路单元；所述底座上设置有所述磨粒检测单元、传动机构和传感器信号调理与试验台测控电路单元；所述磨粒检测单元与所述传动机构配合，且所述磨粒检测单元和传动机构均与所述传感器信号调理与试验台测控电路单元电连接，由所述传感器信号调理与试验台测控电路单元控制所述磨粒检测单元和传动机构工作。本发明操作简单方便、能对模拟实际工况的磨粒进行在线监测，同时得到对传感器标定所需的数据。

Description

一种油液磨粒在线检测试验台及检测方法
技术领域
本发明涉及一种油液磨粒在线监测技术领域，特别是关于一种油液磨粒在线检测试验台及检测方法。
背景技术
磨损是机械零部件失效的主要因素之一,磨损微粒是监测磨损过程以及诊断磨损失效类型的最为直接的信息元。国内外的资料统计表明,70％的液压机械故障源于油液的颗粒污染。对油液中的金属磨损微粒进行在线监测已成为减少液压系统故障的重要途径之一。因此，油液磨粒在线监测传感器能否正常运行决定了液压机械能否安全稳定地工作。
传感器在装配完后都必须按设计指标进行全面严格的性能鉴定，确保所使用的传感器必须具有较高的灵敏性和可靠性。现有的方法一般通过人工手工使用标准大小的磨粒通过传感器来对传感器进行检测，这种方法无法控制磨粒通过传感器时磨粒的速度，也不能验证传感器在工作状态的温度、振动等因素下是否依然能够稳定工作，无法保证传感器实际使用后在工作环境中的可靠性。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种油液磨粒在线检测试验台及检测方法，该方法操作简单方便、能对模拟实际工况的磨粒进行在线监测，同时得到对传感器标定所需的数据。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种油液磨粒在线监测传感器检测试验台，其特征在于，它包括底座、磨粒检测单元、传动机构和传感器信号调理与试验台测控电路单元；所述底座上设置有所述磨粒检测单元、传动机构和传感器信号调理与试验台测控电路单元；所述磨粒检测单元与所述传动机构配合，且所述磨粒检测单元和传动机构均与所述传感器信号调理与试验台测控电路单元电连接，由所述传感器信号调理与试验台测控电路单元控制所述磨粒检测单元和传动机构工作。
进一步，所述磨粒检测单元包括高温试验箱、温度传感器、磨粒在线监测传感器、振动台电机、振动台和凸轮机构；所述高温试验箱设置在所述底座上部中间位置处，位于所述高温试验箱内设置有所述温度传感器、磨粒在线监测传感器和振动台，通过所述高温试验箱模拟所述磨粒在线监测传感器工作时所处的高温环境；所述振动台设置在所述底座上，所述振动台顶部设置有用于固定所述磨粒在线监测传感器的耐高温皮带，所述磨粒在线监测传感器采用空心结构，用于与所述传动机构配合；所述振动台底部通过所述凸轮机构与所述振动台电机连接，由所述振动台电机带动所述凸轮机构动作，进而使所述振动台产生可控频率的振动，用于模拟所述磨粒在线监测传感器工作时的振动环境；位于所述高温试验箱内的所述温度传感器安装在所述底座上，所述高温试验箱、温度传感器和振动台电机均与所述传感器信号调理与试验台测控电路单元电连接；所述温度传感器将采集到的温度信号传输至所述传感器信号调理与试验台测控电路单元，所述传感器信号调理与试验台测控电路单元控制所述振动台电机的工作频率以及所述高温试验箱状态。
进一步，所述高温试验箱两端分别设置有用于与所述传动机构配合的通孔，所述高温试验箱上还设置有观测用的透明隔热玻璃窗。
进一步，所述磨粒在线监测传感器是基于电磁感应原理制成的三线圈差动式传感器。
进一步，所述传动机构包括主动轮、从动轮、主动轮电机、传送带和从动轮转动轴，所述传送带上设置有油液中的磨粒；所述主动轮和从动轮分别位于所述高温试验箱两侧，所述主动轮由所述主动轮电机驱动，且所述主动轮电机安装在所述底座上；所述主动轮通过所述传送带与所述从动轮传动连接；所述从动轮通过所述从动轮转动轴安装在所述底座上；所述主动轮电机与所述传感器信号调理与试验台测控电路单元电连接，由所述传感器信号调理与试验台测控电路单元控制所述主动轮电机的转速，进而控制带有油液中磨粒的所述传送带的运转速度。
进一步，所述传送带上设置有若干用于置入油液中磨粒的小孔，且所述传送带穿过所述磨粒在线监测传感器的空心及所述高温试验箱两侧的通孔，通过提前植入标准大小油液中磨粒的所述传送带穿过所述磨粒在线监测传感器来模拟油液中的磨粒通过传感器的过程，实现对油液中磨粒的在线监测。
进一步，位于所述底座上，在用于安装所述从动轮转动轴的位置处设置有张紧槽，所述从动轮转动轴通过螺栓固定在所述张紧槽内。
进一步，所述传送带采用通过橡皮销连接的可拆卸式结构的圆形橡胶带。
进一步，所述试验台还包括控制面板和上位机；所述传感器信号调理与试验台测控电路单元通过所述控制面板与所述上位机连接，通过所述上位机实现对所述传感器信号调理与试验台测控电路单元采集到的信号进行显示和存储。
一种基于油液磨粒在线监测传感器检测试验台的检测方法，其特征在于包括以下步骤：1)选取多个油液中磨粒，对磨粒的尺寸、质量、材料等参数进行记录后植入传送带上的小孔内；2)打开高温试验箱，将磨粒在线监测传感器通过耐高温皮带固定在振动台上，并将传送带拆卸后穿过磨粒在线监测传感器和高温试验箱后再重新连接安装在主动轮和从动轮上；安装后调整从动轮位置对传送带进行张紧；3)调节高温试验箱的温度，并判断高温试验箱内的温度是否满足所设定的温度条件；若满足温度条件，则进入下一步，反之重新调节温度；4)调节振动台的振动频率，并判断该振动频率是否稳定且符合设定频率；若正常则进入下一步，反之重新调节振动频率；5)调节主动轮电机的转速，并判断该转速是否稳定在设定转速；若正常则进入下一步，反之重新调节转速；6)调节完毕后开始检测，判断检测过程中磨粒在线监测传感器所检测得到的正弦波信号幅值在没有磨粒通过时是否稳定在1mv以下，在不同磨粒通过时，是否有不同幅值的明显波形出现；若正常则记录下各种磨粒通过时的波形幅值，并进入下一步，反之重新对磨粒在线监测传感器进行检修；7)记录磨粒在线监测传感器采集到的信号，并改变试验条件，对磨粒进行多工况检测，并判断各种工况检测是否完成，完成则结束检测，反之返回步骤3)重新检测。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明通过控制振动频率和温度，能有效地模拟在传感器实际工作环境，安装方便，大大增加了对传感器在实际工况下的可靠性检验的效率。2、本发明的磨粒传送带使用可拆卸式结构，方便拆卸更换各种不同材料、大小的标准监测磨粒，简化了实验中磨粒穿过传感器的安装操作过程。3、本发明各部件都集成在一个平台上，使试验台比较简洁并便于搬运。4、本发明通过采用标准磨粒，能快速对传感器精度进行标定。
附图说明
图1是本发明的油液磨粒在线监测传感器检测试验台结构示意图；
图2是本发明的传送带结构示意图；
图3是本发明的油液磨粒在线监测传感器检测流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1、图2所示，本发明提供一种油液磨粒在线监测传感器检测试验台，其包括底座1、磨粒检测单元、传动机构和传感器信号调理与试验台测控电路单元2。底座1上设置有磨粒检测单元、传动机构和传感器信号调理与试验台测控电路单元2。磨粒检测单元与传动机构配合，且磨粒检测单元和传动机构均与传感器信号调理与试验台测控电路单元2电连接，由传感器信号调理与试验台测控电路单元2控制磨粒检测单元和传动机构工作。
在一个优选地实施例中，磨粒检测单元包括高温试验箱3、温度传感器4、磨粒在线监测传感器5、振动台6、振动台电机7和凸轮机构(图中未示出)。高温试验箱3设置在底座1上部中间位置处，位于高温试验箱3内设置有温度传感器4、磨粒在线监测传感器5和振动台6，通过高温试验箱3模拟磨粒在线监测传感器5工作时所处的高温环境。振动台6设置在底座1上，振动台6顶部设置有用于固定磨粒在线监测传感器5的耐高温皮带，耐高温皮带上固定设置有磨粒在线监测传感器5，磨粒在线监测传感器5采用空心结构，用于与传动机构配合。振动台6底部通过凸轮机构与振动台电机7连接，由振动台电机7带动凸轮机构动作，进而使振动台6产生可控频率的振动，用于模拟磨粒在线监测传感器5工作时的振动环境。位于高温试验箱3内的温度传感器4安装在底座1上，高温试验箱3、温度传感器4和振动台电机7均与传感器信号调理与试验台测控电路单元2电连接；温度传感器4将采集到的温度信号传输至传感器信号调理与试验台测控电路单元2，传感器信号调理与试验台测控电路单元2控制振动台电机7的工作频率以及高温试验箱3状态。
上述实施例中，高温试验箱3两端分别设置有通孔，用于与传动机构配合。高温试验箱3上还设置有观测用的透明隔热玻璃窗。
上述各实施例中，磨粒在线监测传感器5是基于电磁感应原理制成的三线圈差动式传感器，该传感器类似金属短管状，在铁磁性金属颗粒通过该传感器时，该传感器会根据铁磁性金属颗粒的大小产生不同幅值的正弦波信号。
在一个优选地实施例中，传动机构包括主动轮8、从动轮9、主动轮电机10、传送带11和从动轮转动轴12。主动轮8和从动轮9分别位于高温试验箱3两侧，主动轮8由主动轮电机10驱动，且主动轮电机10安装在底座1上。主动轮8通过传送带11与从动轮9传动连接，进而带动从动轮9转动；从动轮9通过从动轮转动轴12安装在底座1上。传送带11上设置有若干用于置入油液中磨粒的小孔，且传送带11穿过磨粒在线监测传感器5的空心及高温试验箱3两侧的通孔，通过提前植入标准大小油液中磨粒17的传送带11穿过磨粒在线监测传感器5来模拟油液中的磨粒通过传感器的过程，实现对油液中磨粒17的在线监测。其中，主动轮电机10与传感器信号调理与试验台测控电路单元2电连接，由传感器信号调理与试验台测控电路单元2控制主动轮电机10的转速，进而控制带有油液中磨粒17的传送带11的运转速度。
上述实施例中，位于底座1上，在用于安装从动轮转动轴12的位置处设置有张紧槽13，从动轮转动轴12通过螺栓固定在张紧槽13内，可以通过从动轮转动轴12在张紧槽13上的活动实现对传送带11进行张紧。
上述各实施例中，如图2所示，传送带11采用通过橡皮销16连接的可拆卸式结构的圆形橡胶带。
在一个优选地实施例中，本发明的油液磨粒在线监测传感器检测试验台还包括控制面板14和上位机15。传感器信号调理与试验台测控电路单元2通过控制面板14与上位机15连接，通过上位机15实现对传感器信号调理与试验台测控电路单元2采集到的信号进行显示和存储。通过控制面板14实现对试验台电源、振动台6的振动频率、传送带11通过磨粒在线监测传感器5的速度以及高温试验箱3的实验温度的控制。
如图3所示，本发明还提供一种基于油液磨粒在线监测传感器检测试验台的检测方法，其包括以下步骤：
1)选取多个油液中磨粒，对磨粒的尺寸、质量、材料等参数进行记录后植入传送带11上的小孔内。
2)打开高温试验箱3，将磨粒在线监测传感器5通过耐高温皮带固定在振动台6上，并将传送带11拆卸后穿过磨粒在线监测传感器5和高温试验箱3后再重新连接安装在主动轮8和从动轮9上。安装后调整从动轮9位置对传送带11进行张紧。
3)调节高温试验箱3的温度，并判断高温试验箱3内的温度是否满足所设定的温度条件。若满足温度条件，则进入下一步，反之重新调节温度。
4)调节振动台6的振动频率，并判断该振动频率是否稳定且符合设定频率；若正常则进入下一步，反之重新调节振动频率。
5)调节主动轮电机10的转速，并判断该转速是否稳定在设定转速；若正常则进入下一步，反之重新调节转速。
6)调节完毕后开始检测，判断检测过程中磨粒在线监测传感器5所检测得到的正弦波信号幅值在没有磨粒通过时是否稳定在1mv以下，在不同磨粒通过时，是否有不同幅值的波形出现；若正常则记录下各种磨粒通过时的波形幅值，并进入下一步，反之重新对磨粒在线监测传感器5进行检修。
7)记录磨粒在线监测传感器5采集到的信号，并改变试验条件，对磨粒进行多工况检测，并判断各种工况检测是否完成，完成则结束检测，反之返回步骤3)重新检测。
本发明仅以上述实施例进行说明，各部件的结构、设置位置及其连接都是可以有所变化的。在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进或等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (9)

1.一种油液磨粒在线监测传感器检测试验台，其特征在于，它包括底座、磨粒检测单元、传动机构和传感器信号调理与试验台测控电路单元；所述底座上设置有所述磨粒检测单元、传动机构和传感器信号调理与试验台测控电路单元；所述磨粒检测单元与所述传动机构配合，且所述磨粒检测单元和传动机构均与所述传感器信号调理与试验台测控电路单元电连接，由所述传感器信号调理与试验台测控电路单元控制所述磨粒检测单元和传动机构工作；
所述磨粒检测单元包括高温试验箱、温度传感器、磨粒在线监测传感器、振动台电机、振动台和凸轮机构；所述高温试验箱设置在所述底座上部中间位置处，位于所述高温试验箱内设置有所述温度传感器、磨粒在线监测传感器和振动台，通过所述高温试验箱模拟所述磨粒在线监测传感器工作时所处的高温环境；所述振动台设置在所述底座上，所述振动台顶部设置有用于固定所述磨粒在线监测传感器的耐高温皮带，所述磨粒在线监测传感器采用空心结构，用于与所述传动机构配合；所述振动台底部通过所述凸轮机构与所述振动台电机连接，由所述振动台电机带动所述凸轮机构动作，进而使所述振动台产生可控频率的振动，用于模拟所述磨粒在线监测传感器工作时的振动环境；位于所述高温试验箱内的所述温度传感器安装在所述底座上，所述高温试验箱、温度传感器和振动台电机均与所述传感器信号调理与试验台测控电路单元电连接；所述温度传感器将采集到的温度信号传输至所述传感器信号调理与试验台测控电路单元，所述传感器信号调理与试验台测控电路单元控制所述振动台电机的工作频率以及所述高温试验箱状态。
2.如权利要求1所述的一种油液磨粒在线监测传感器检测试验台，其特征在于：所述高温试验箱两端分别设置有用于与所述传动机构配合的通孔，所述高温试验箱上还设置有观测用的透明隔热玻璃窗。
3.如权利要求1所述的一种油液磨粒在线监测传感器检测试验台，其特征在于：所述磨粒在线监测传感器是基于电磁感应原理制成的三线圈差动式传感器。
4.如权利要求1所述的一种油液磨粒在线监测传感器检测试验台，其特征在于：所述传动机构包括主动轮、从动轮、主动轮电机、传送带和从动轮转动轴，所述传送带上设置有油液中的磨粒；所述主动轮和从动轮分别位于所述高温试验箱两侧，所述主动轮由所述主动轮电机驱动，且所述主动轮电机安装在所述底座上；所述主动轮通过所述传送带与所述从动轮传动连接；所述从动轮通过所述从动轮转动轴安装在所述底座上；所述主动轮电机与所述传感器信号调理与试验台测控电路单元电连接，由所述传感器信号调理与试验台测控电路单元控制所述主动轮电机的转速，进而控制带有油液中磨粒的所述传送带的运转速度。
5.如权利要求4所述的一种油液磨粒在线监测传感器检测试验台，其特征在于：所述传送带上设置有若干用于置入油液中磨粒的小孔，且所述传送带穿过所述磨粒在线监测传感器的空心及所述高温试验箱两侧的通孔，通过提前植入标准大小油液中磨粒的所述传送带穿过所述磨粒在线监测传感器来模拟油液中的磨粒通过传感器的过程，实现对油液中磨粒的在线监测。
6.如权利要求4所述的一种油液磨粒在线监测传感器检测试验台，其特征在于：位于所述底座上，在用于安装所述从动轮转动轴的位置处设置有张紧槽，所述从动轮转动轴通过螺栓固定在所述张紧槽内。
7.如权利要求4所述的一种油液磨粒在线监测传感器检测试验台，其特征在于：所述传送带采用通过橡皮销连接的可拆卸式结构的圆形橡胶带。
8.如权利要求1所述的一种油液磨粒在线监测传感器检测试验台，其特征在于：所述试验台还包括控制面板和上位机；所述传感器信号调理与试验台测控电路单元通过所述控制面板与所述上位机连接，通过所述上位机实现对所述传感器信号调理与试验台测控电路单元采集到的信号进行显示和存储。
9.一种基于如权利要求1-8任一项所述油液磨粒在线监测传感器检测试验台的检测方法，其特征在于包括以下步骤：
1）选取多个油液中磨粒，对磨粒的尺寸、质量、材料等参数进行记录后植入传送带上的小孔内；
2）打开高温试验箱，将磨粒在线监测传感器通过耐高温皮带固定在振动台上，并将传送带拆卸后穿过磨粒在线监测传感器和高温试验箱后再重新连接安装在主动轮和从动轮上；安装后调整从动轮位置对传送带进行张紧；
3）调节高温试验箱的温度，并判断高温试验箱内的温度是否满足所设定的温度条件；若满足温度条件，则进入下一步，反之重新调节温度；
4）调节振动台的振动频率，并判断该振动频率是否稳定且符合设定频率；若正常则进入下一步，反之重新调节振动频率；
5）调节主动轮电机的转速，并判断该转速是否稳定在设定转速；若正常则进入下一步，反之重新调节转速；
6）调节完毕后开始检测，判断检测过程中磨粒在线监测传感器所检测得到的正弦波信号幅值在没有磨粒通过时是否稳定在1mv以下，在不同磨粒通过时，是否有不同幅值的明显波形出现；若正常则记录下各种磨粒通过时的波形幅值，并进入下一步，反之重新对磨粒在线监测传感器进行检修；
7）记录磨粒在线监测传感器采集到的信号，并改变试验条件，对磨粒进行多工况检测，并判断各种工况检测是否完成，完成则结束检测，反之返回步骤3）重新检测。
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