CN114755230A - 一种轴承质量检测装置及方法 - Google Patents

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梁晏萱
李芊
徐景悦
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Abstract

一种轴承质量检测装置，包括控制器、电源、待检测轴承、图像传感器、第一动力源和第二动力源；控制器上设置有电源，控制器上连接设置有第一动力源和第二动力源，第一动力源和待检测轴承连接，第二动力源上设置有压头，待检测轴承的轴线和压头的轴线互相垂直，压头的一侧设置图像传感器。通过夹持压头和待检测轴承的位置；电源对第一动力源对压头和第二动力源控制实现压头的伸缩和待检测轴承的旋转；通过图像传感器对待检测轴承上的压痕进行捕捉得到压痕图像；将获取的压痕图像传输给控制器；通过控制器对实现对硬度值的一致性计算。该方法适用于旋转机械轴承的质量检验，可快速有效的实现轴承质量评估，提升旋转机械可靠性、降低检修维护成本。

Description

一种轴承质量检测装置及方法
技术领域
本发明涉及旋转机械监测领域，具体为一种轴承质量检测装置及方法。
背景技术
轴承是当代机械设备中一种重要零部件。它的主要功能是支撑机械旋转体，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度，轴承又被称为“工业关节”。
轴承是旋转机械的重要耗材，一方面其使用寿命是旋转机械安全稳定运行的重要保障，另一方面其检修维护所带来的成本数额巨大，因此一种快捷有效的检验轴承质量的方法对提升旋转机械可靠性、降低检修维护成本具有十分重要的作用。
现有的轴承检验检测技术主要分为两大类：第一类是轴承质量检验，包括轴承成品的尺寸精度、旋转精度、游隙、振动、残磁、接触角、摩擦力矩、外观质量等各检查项目的检测等，该方法主要缺点是难以对轴承使用寿命进行有效的评估，因此无法有效的检验轴承质量；第二类是轴承台架试验，通过施加强化于轴承使用条件的外界载荷，使轴承提前失效，以此推算轴承实际使用寿命，该方法主要缺点是耗时长(通常为1000～3000小时)，时效性差。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种轴承质量检测装置及方法；该方法适用于旋转机械轴承的质量检验，可快速有效的实现轴承质量评估，提升旋转机械可靠性、降低检修维护成本。
本发明是通过以下技术方案来实现：一种轴承质量检测装置，包括控制器、电源、待检测轴承、图像传感器、第一动力源和第二动力源；所述控制器上设置有电源，所述控制器上连接设置有第一动力源和第二动力源，所述第一动力源和待检测轴承连接，所述第二动力源上设置有压头，所述待检测轴承的轴线和压头的轴线互相垂直设置，所述压头的一侧设置有图像传感器。
进一步的，所述第一动力源和第二动力源连接，所述第一动力源和第二动力源之间设置有显示模块。
进一步的，所述压头和第二动力源之间通过螺杆连接。
进一步的，所述图像传感器采用KEYENCE IV-G500CA传感器。
进一步的，所述待检测轴承和第一动力源之间通过转动轴连接。
进一步的，所述第一动力源和第二动力源均采用步进电机。
进一步的，所述第一动力源和第二动力源的一侧均设置底板。
进一步的，所述待检测轴承和第一动力源之间通过轴套连接。
本发明还提供一种轴承质量检测装置的方法；步骤一：夹持压头和待检测轴承的位置；
步骤二：使用电源对第一动力源对压头和第二动力源控制实现压头的伸缩和待检测轴承的旋转；
步骤三：通过图像传感器对待检测轴承上的压痕进行捕捉得到压痕图像；
步骤四：将步骤三中的获取的压痕图像传输给控制器；
步骤五：通过控制器对实现对硬度值的一致性计算。
进一步的，所述控制器根据压痕图像对全部采样点压痕进行图像识别，计算采样点的硬度值,对全部采样点的硬度值进行一致性计算与判别:
Figure BDA0003653444600000021
其中xi是某次采样得到的硬度值，μ是全部采样得到的硬度值的平均值，N为采样点数量，σ为轴承外圈硬度值的标准差；
通过轴承外圈硬度值的标准差σ，评价轴承外圈硬度值的一致性。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明通过同时对第一动力源和第二动力源的控制实现了对待检测轴承的检测，同时，通过待检测轴承和压头的位置关系设置，有效的保证了装置检测的准确性，并且通过设置图像传感器的方法，有效的实现了对压痕的实时捕捉，有效的保证该装置适用于旋转机械轴承的质量检验，不仅能够快速有效的实现轴承质量评估，提升旋转机械可靠性、降低检修维护成本，还能够极大的保证装置运行的安全稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种轴承质量检测装置的系统结构图；
图中：电源1、控制器2、第一动力源3、待检测轴承4、第二动力源5、螺杆6、压头7、图像传感器8、显示模块9。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
实施例1：
本实施例提供一种轴承质量检测装置，具体包括电源1、控制器2、第一动力源3、待检测轴承4、第二动力源5、螺杆6、压头7、图像传感器8和显示模块9。所述第一动力源3和第二动力源5在本实施例中均采用步进电机，其中第一动力源3用于控制转动，第二动力源5用于控制伸缩；所述第一动力源3和第二动力源5均由控制器2进行控制，本装置通过控制器2能够有效实现轴承外圈硬度的全自动多点采样检验及硬度一致性判别；所述显示模块9在本实施例中选用显示屏进行显示；具体的通过第一动力源3控制待检测轴承4按指定角度旋转，以便实现在外圈不同位置进行采样。所述压头7轴线垂直于待检测轴承4的外圈表面。本装置的第二动力源5上连接有压头7，所述压头7通过图像传感器8连接在第二动力源5上，所述压头7的一侧还设置有图像传感器8；通过第二动力源5控制硬度检测压头7按指定周期通过螺杆6实现伸缩运动，以便实现在外圈不同位置施加载荷。
再具体的使用过程中，通过图像传感器8实现对压头压痕的拍照，以便计算该点硬度值，在本具体实施例中图像传感器8选用KEYENCE IV-G500CA传感器。之后，通过控制器2，对全部采样点压痕照片进行图像识别，自动计算采样点的硬度值，具体的，通过图像识别出压痕的塑性变形深度，再通过洛氏硬度换算法，根据压痕深度换算出采样点的洛氏硬度值。并对全部采样点的硬度值进行一致性计算与判别(依据公式1)，并通过显示模块9显示判别结果。
Figure BDA0003653444600000051
其中xi是某次采样得到的硬度值，μ是全部采样得到的硬度值的平均值，N为采样点数量，σ为轴承外圈硬度值的标准差。
通过轴承外圈硬度值的标准差σ，评价轴承外圈硬度值的一致性，进而通过表1对轴承质量进行分级检验，第一等级质量最优，依次类推。
表1
序号 条件 等级
1 σ≤σ<sub>c1</sub> 第一等级
2 σ<sub>c1</sub>&lt;σ≤σ<sub>c2</sub> 第二等级
3 σ<sub>c2</sub>&lt;σ≤σ<sub>c3</sub> 第三等级
4 σ<sub>c3</sub>&lt;σ≤σ<sub>c4</sub> 第四等级
其中，σc1＝0.05mm，σc2＝0.1mm，σc3＝0.5mm，σc4＝1.0mm
当σ在小于等于0.05mm时，等级为第一等级；当σ大于0.05mm并小于等于0.1mm时，等级为第二等级；当σ大于0.1mm并小于等于0.5mm时，等级为第三等级；当σ大于0.5mm并小于等于1.0mm时，等级为第四等级。该方法提出了通过轴承外圈硬度值的标准差进行一致性判别的方法和判据。并且该方法还适用于不同类型轴承的内外圈、滚动体、保持架等的硬度一致性检验。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轴承质量检测装置，其特征在于，包括控制器(2)、电源(1)、待检测轴承(4)、图像传感器(8)、第一动力源(3)和第二动力源(5)；所述控制器(2)上设置有电源(1)，所述控制器(2)上连接设置有第一动力源(3)和第二动力源(5)，所述第一动力源(3)和待检测轴承(4)连接，所述第二动力源(5)上设置有压头(7)，所述待检测轴承(4)的轴线和压头(7)的轴线互相垂直设置，所述压头(7)的一侧设置有图像传感器(8)。
2.根据权利要求1所述的一种轴承质量检测装置，其特征在于，所述第一动力源(3)和第二动力源(5)连接，所述第一动力源(3)和第二动力源(5)之间设置有显示模块(9)。
3.根据权利要求1所述的一种轴承质量检测装置，其特征在于，所述压头(7)和第二动力源(5)之间通过螺杆(6)连接。
4.根据权利要求1所述的一种轴承质量检测装置，其特征在于，所述图像传感器(8)采用KEYENCE IV-G500CA传感器。
5.根据权利要求1所述的一种轴承质量检测装置，其特征在于，所述待检测轴承(4)和第一动力源(3)之间通过转动轴连接。
6.根据权利要求1所述的一种轴承质量检测装置，其特征在于，所述第一动力源(3)和第二动力源(5)均采用步进电机。
7.根据权利要求1所述的一种轴承质量检测装置，其特征在于，所述第一动力源(3)和第二动力源(5)的一侧均设置底板。
8.根据权利要求1所述的一种轴承质量检测装置，其特征在于，所述待检测轴承(4)和第一动力源(3)之间通过轴套连接。
9.一种基于权利要求1至8任一项所述装置的方法，其特征在于，
步骤一：夹持压头(7)和待检测轴承(4)的位置；
步骤二：使用电源对第一动力源(3)对压头(7)和第二动力源(2)控制实现压头(7)的伸缩和待检测轴承(4)的旋转；
步骤三：通过图像传感器(8)对待检测轴承(4)上的压痕进行捕捉得到压痕图像；
步骤四：将步骤三中的获取的压痕图像传输给控制器(2)；
步骤五：通过控制器(2)对实现对硬度值的一致性计算。
10.根据权利要求9所述的一种轴承质量检测装置的方法，其特征在于，
所述控制器(2)根据压痕图像对全部采样点压痕进行图像识别，计算采样点的硬度值,对全部采样点的硬度值进行一致性计算与判别:
Figure FDA0003653444590000021
其中xi是某次采样得到的硬度值，μ是全部采样得到的硬度值的平均值，N为采样点数量，σ为轴承外圈硬度值的标准差；
通过轴承外圈硬度值的标准差σ，评价轴承外圈硬度值的一致性。
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