CN211478159U - 一种多层金属轴承界面结合缺陷超声穿透检测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了轴承超声波检测技术领域的一种多层金属轴承界面结合缺陷超声穿透检测设备，包括超声波探伤系统、机械扫查机构以及至少一组与超声波探伤系统连接的液浸超声探头，机械扫查机构包括竖直固定在机架一侧的探头架，探头架上固定有传动装置；液浸超声探头相对传动装置升降运动或水平移动；机架内部固定有盛液盒，盛液盒内活动固定有检测台，检测台上相对固定有用于定位夹装工件的定位工件架，检测台及传动装置上连接有用于驱使液浸超声探头升降运动以及检测台绕其中心轴线自旋转的驱动装置。本实用新型可以对工件进行自动化检测，并且检测效率高，人为因素的干扰低，并且无需配备大量专用探头及高精设备，降低了检测成本。

Description

一种多层金属轴承界面结合缺陷超声穿透检测设备

技术领域

本实用新型涉及轴承超声波检测技术领域，具体是一种多层金属轴承界面结合缺陷超声穿透检测设备。

背景技术

多层金属滑动轴承是滑动轴承的众多种类之一，多用于矿山机械、汽车、建筑机械、农用机械等领域，也是机械设备组成的关键零部件之一，轴承产品质量直接决定内燃机的质量稳定性和运行可靠性。

多层金属滑动轴承的多金属层之间的界面结合质量是决定轴承产品质量和性能的最关键因素，因此其检查要求非常严格并且要求百分百进行检测，然而轴承是量大面广的基础件产品，尺寸规格较多, 产量较大，传统的超声波反射法检测结合层质量，不仅要求每个尺寸规格配备超声波检测标准比对试块，配备适应不同尺寸规格曲率的探头，并且需由专人进行检测，无法实现自动化检测，效率非常低，无法跟上生产节奏，最关键是由于全部检测工序中的人为因素难以控制，造成结合质量缺陷产品不能完全剔除，造成机械设备运行安全隐患。此外，多层金属滑动轴承的合金层比较薄，一般在0.2-1.6mm，因此界面和金属结合面反射波的区别不明显，使用超声波反射法对检测设备的要求很高。

目前，轴承也可以采用超声波穿透法进行检测，但未有应用到多层金属滑动轴承上的显著有效的检测装置。

本申请人针对现有技术的上述不足之处提出改进方案。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多层金属轴承界面结合缺陷超声穿透检测设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种多层金属轴承界面结合缺陷超声穿透检测设备，包括超声波探伤系统、机械扫查机构以及至少一组与超声波探伤系统连接的液浸超声探头，所述机械扫查机构包括竖直固定在机架一侧的探头架，所述探头架上固定有传动装置；所述液浸超声探头相对所述传动装置升降运动或水平移动；所述机架内部固定有盛液盒，所述盛液盒内活动固定有检测台，所述检测台上相对固定有用于定位夹装工件的定位工件架，所述检测台及传动装置上连接有用于驱使液浸超声探头升降运动以及检测台绕其中心轴线自旋转的驱动装置。

作为本实用新型的改进方案，为了进一步地连接传动装置，所述传动装置包括固定在所述探头架及机架上的丝杆安装座，所述丝杆安装座之间连接有升降丝杆，所述升降丝杆上连接有竖直升降架，所述竖直升降架上水平方向可调节固定有水平安装架，所述液浸超声探头固定在所述水平安装架底端。

作为本实用新型的改进方案，为了进一步地便于调节竖直升降架的升降距离，所述探头架表面沿竖直方向设有标尺，所述竖直升降架靠近所述探头架的表面上固定有垂直于标尺的指针。

作为本实用新型的改进方案，为了进一步地便于对竖直升降架进行导向，所述探头架上还固定有竖直的导向杆，所述竖直升降架活动固定在所述导向杆上。

作为本实用新型的改进方案，为了进一步地便于驱动装置连接检测台，所述检测台底面固定有穿过所述盛液盒底面的转轴，且所述转轴通过防水轴承与所述盛液盒底面内壁之间密封连接。

作为本实用新型的改进方案，为了进一步地便于驱动装置驱动检测台旋转以及液浸超声探头的升降移动，所述驱动装置包括一台或两台电机，当电机为一台时，电机固定在机架上，所述电机输出轴与所述转轴、升降丝杆之间通过同步带轮及同步带传动连接；当电机为两台时，其中一台电机固定在机架上，其输出轴与转轴之间通过同步带轮及同步带传动连接，另一台电机固定在所述探头架上并与升降丝杆通过联轴器传动连接。

作为本实用新型的改进方案，为了进一步地便于定位稳定工件，所述定位工件架外径与工件相同而内径小于工件内径，且所述定位工件架与工件接触的端面上周向均匀埋入有多个用于吸附工件的磁钉，所述磁钉高于定位工件架端面。

作为本实用新型的改进方案，为了进一步地便于液浸超声探头完整检测工件，所述定位工件架高度比所述液浸超声探头的直径至少大15mm。

有益效果：本实用新型提供了一种多层金属滑动轴承界面结合缺陷超声穿透检测设备，可以采用检测设备对多层金属的工件进行自动化检测，可准确输出结合缺陷的位置及结合缺陷的面积，检测效率高，人为因素的干扰低，无需配备大量专用探头及高精设备，降低了检测成本。

本实用新型提供了一种结合缺陷判定标准，适宜于铜背、钢背与合金衬层厚度≥0.3mm、内径Di≧Φ40mm的无法兰轴瓦和轴套、止推法兰及平面导轨类矩形滑动轴承的结合质量检验，适用性广泛，很明显具有实质性特点与进步。

附图说明

图1为本实用新型的连接示意图；

图2为本实用新型驱动装置为一个电机时的正向剖视图；

图3为图2的右视图；

图4为本实用新型驱动装置为两个电机时的正向剖视图；

图5为本实用新型定位工件架的轴向剖视图；

图中：10-液浸超声探头；20-探头架；21-水平安装架；22-竖直升降架；23-升降丝杆；24-导向杆；25-标尺；26-螺钉；27-丝杆安装座；30-盛液盒；31-检测台；32-定位工件架；40-驱动装置；41-主电机；42-第一同步轮；43-第一同步带；44-防水轴承；45-第二同步轮；46-第二同步带；47-第三同步轮；48-联轴器；49-丝杆电机；50-机架；60-磁钉；70-工件。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1，请参阅图1-3，一种多层金属轴承界面结合缺陷超声穿透检测设备，包括超声波探伤系统、机械扫查机构以及至少一组与超声波探伤系统连接的液浸超声探头10，机械扫查机构包括竖直固定在机架50一侧的探头架20，探头架20上固定有传动装置；液浸超声探头10相对传动装置升降运动或水平移动；机架50内部固定有盛液盒30，盛液盒30内活动固定有检测台31，检测台31上相对固定有用于定位夹装工件70的定位工件架32，检测台31及传动装置上连接有用于驱使液浸超声探头10升降运动以及检测台31绕其中心轴线自旋转的驱动装置40。

本实施例中，液浸超声探头10包括发射探头与接收探头，发射探头、接收探头对称位于工件70两侧并与工件70侧壁垂直，液浸超声探头10与超声波探伤系统连接并传输探伤数据，根据工件70的高度，液浸超声探头10可以设置多组，以提高检测的效率。本实施例在实施检测时，首先根据待检工件70的型号大小选择合适的定位工件架32以及液浸超声探头，定位工件架32与检测台31通过螺栓或铆钉或限位槽卡接等等方式进行固定，将工件70安装到定位工件架32上，再调整液浸超声探头10的位置使发射探头、接收探头位于工件70的上方两侧，然后启动超声波探伤系统与机械扫查机构，驱动装置驱使液浸超声探头32下降，同时驱使检测台31旋转。盛液盒30中盛放有耦合剂，用于辅助超声波穿透工件70截面，有效传输波能。随着液浸超声探头32的下降与工件70的旋转，液浸超声探头32对工件70进行螺旋探查，因为在缺陷处超声波能量衰减，如发现穿透波高的满幅高度小于一定的标准，则说明工件70的界面结构存在缺陷，由上可以实现工件70的自动精确检测，避免了人工因素的干扰。

进一步地，传动装置包括固定在探头架20及机架50上的丝杆安装座27，丝杆安装座27之间连接有升降丝杆23，升降丝杆23上连接有竖直升降架22，竖直升降架22上水平方向可调节固定有水平安装架21，液浸超声探头10固定在水平安装架21底端。

水平安装架21通过螺钉26与竖直升降架22可拆卸固定，可以调节水平安装架21与工件70的水平相对位移，便于液浸超声探头32能够对准工件70。

进一步地，探头架20表面沿竖直方向设有标尺25，竖直升降架22靠近探头架20的表面上固定有垂直于标尺25的指针。标尺25用于指示竖直升降架22在升降丝杆23上的升降高度，方便直观调节液浸超声探头10距离工件70的竖直高度。

进一步地，探头架20上还固定有竖直的导向杆24，竖直升降架22活动固定在导向杆24上。导向杆24用于导向竖直升降架22，使竖直升降架22升降平稳。

进一步地，检测台31底面固定有穿过盛液盒30底面的转轴，且转轴通过防水轴承44与盛液盒30底面内壁之间密封连接。盛液盒30与检测台31之间连接防水轴承44，可以避免盛液盒30中耦合剂的外漏，转轴伸出到盛液盒30外侧，便于与驱动装置连接。

进一步地，驱动装置40包括一台或两台电机，当电机为一台时，电机固定在机架50上，电机输出轴与转轴、升降丝杆23之间通过同步带轮及同步带传动连接；当电机为两台时，其中一台电机固定在机架50上，其输出轴与转轴之间通过同步带轮及同步带传动连接，另一台电机固定在探头架20上并与升降丝杆23通过联轴器48传动连接。

当电机只有一台时，包括主电机41，主电机41固定在机架50内部，丝杆升降丝杆23端部固定有第一同步轮42，检测台31的转轴上固定有第二同步轮45，主电机41的输出轴上固定有第三同步轮47，第一同步轮42与第二同步轮45之间通过第一同步带43连接，第二同步轮45与第三同步轮47之间通过第二同步带46传动连接。因此，主电机41转动时，会同时带动升降丝杆23的旋转以及检测台31的转轴旋转，使得竖直升降架22能够上下升降以及检测台31上工件70的旋转。检测台31的旋转速度和液浸超声探头10升降速度的比例大小可通过调整同步轮的大小来调节。

当电机为两台时，包括主电机41与丝杆电机49，检测台31的转轴上固定有第二同步轮45，主电机41的输出轴上固定有第三同步轮47，第二同步轮45与第三同步轮47之间通过第二同步带46传动连接，丝杆电机49固定在升降丝杆23的端部，并与升降丝杆23通过联轴器48连接，因此主电机41与丝杆电机49能够分别驱使检测台31的转轴旋转以及升降丝杆23的旋转。检测台31的旋转速度和液浸超声探头10升降速度的比例大小通过调整两台电机的运行频率来调节。

进一步地，定位工件架32接触工件70的面的外径与工件70外径相同而内径小于工件70内径2~5mm，定位工件架32工件70接触端设有与工件70外圆倒角角度相同、宽度为工件70外倒角宽度1.5~3倍的倒角，用于对工件70定位以及避免工件70受到损伤。且定位工件架32与工件70接触的端面上周向均匀埋入有高3~8mm、直径3~5mm的磁钉60，磁钉60高于定位工件架32端面0.5~2mm，由于工件70为金属件，则磁钉60可以对工件70产生吸附，以加强旋转时工件70的稳定性。

进一步地，定位工件架32高度比液浸超声探头10的直径至少大15mm，则液浸超声探头10可以下降到工件70的下方，实现对工件70的全面检测，避免漏检。

本实施例的实施步骤包括：

S1：筛选粗糙度达到要求且表面无缺陷的待检工件，待检工件表面不具有影响缺陷判别的局部凹陷和凸起，并且待检工件合金层表面和衬背表面粗糙度≤Ra3.2、检查时的安装面表面粗糙度≤Ra6.3；并选择同规格的检测合格的对比工件，对待检工件与对比工件清洗擦拭；

S2：根据待检工件的型号选择对应的定位工件架32并将其固定到检测台31上，将无缺陷的对比工件夹装在定位工件架32上；

S3：启动超声波探伤系统以及机械扫查机构，调整液浸超声探头10的安装位置，使液浸超声探头10的发射探头的焦点对到对比工件的金属结合层上，且液浸超声探头10的接收探头接收的波峰在超声波探伤系统的预设闸门内；

S4：手动旋转检测台31，通过液浸超声探头10探测寻找对比工件上波高穿透的结合良好区域，调整超声波探伤系统增益使得该结合良好区域处的超声波穿透波高达到80%以上的满幅高度，以此作为检测灵敏度；

为了进一步地校准检测的精确度，还可以在对比工件之后换上同规格的校准工件，校准工件带有直径1~18mm多个不同尺寸人工缺陷孔，将其清晰擦拭后放置到定位工件架32上装夹，然后调整液浸超声探头的初始位置，启动驱动装置，驱动装置同时驱使液浸超声探头下降以及检测台旋转，液浸超声探头螺旋扫查校准工件，以穿透波高小于40%满幅高度做为结合缺陷的判定标准，扫查结束后对比超声探伤系统输出的缺陷孔处面积和缺陷孔的真实面积，校准设备精度。

S5：取下对比工件或校准工件，换上待检工件，调整液浸超声探头10的初始位置，启动驱动装置40，驱动装置40同时驱使液浸超声探头10下降以及检测台31旋转，液浸超声探头10螺旋扫查待检工件，扫查结束后超声波探伤系统输出待检工件检测结果，如果穿透波高不小于40%满幅高度，则该待检工件的结合层良好。

本实施例中的工件为铜背、钢背与合金衬层厚度≥0.3mm、内径Di≧Φ40mm的无法兰轴瓦和轴套、止推法兰及平面导轨类矩形滑动轴承。

以轴瓦为例对轴瓦的结合层强度进行检测，采用单电机驱动，其检测步骤如下：

S1：待检轴瓦表面检查及清洗。检查待检轴承表面，不得有影响缺陷判别的局部凹陷和凸起；合金层表面和衬背表面粗糙度≤Ra3.2；检验时的安装面表面粗糙度≤Ra6.3；待检轴承应经清洗和擦拭。

S2：根据待检轴瓦尺寸选择合适的定位工件架并固定在检测台上，

S3：将无缺陷的同规格轴瓦放在定位工件架上；

S4：液浸超声探头安装和调试，启动超声波探伤系统、机械扫查机构，分别安装和调试液浸聚焦发射探头和接收探头，使液浸聚焦发射探头的焦点在轴瓦金属结合面上，接收探头的波峰在选定的位置上；

S5：灵敏度调整，探头位置调整好之后手动旋转检测台，寻找轴承瓦透波高的适中的点，调整增益使得该处的穿透波高达到80%以上的满幅高度。

S6：工件安装，取下无缺陷的同规格轴瓦，将两片轴瓦对放在定位工件架上，形成圆形。

S7：设置液浸超声探头起始位置及驱动装置，使液浸超声探头起始位置比轴瓦两端高出一个聚焦直径，轴瓦每旋转一圈液浸超声探头下降一个聚焦直径的距离，启动检验设备，带动工件及液浸超声探头协调运动，对工件进行扫查。

S8：扫查完毕，输出检测结果。检测中如存在穿透波高小于40%满幅高度的区域，则判定该工件存在结合缺陷。

由于液浸超声探头起始位置比轴瓦两端高出一个聚焦直径，则轴瓦转动一圈时液浸超声探头可以对轴瓦进行一圈完整的检测。

以轴套为例对其结合强度检测，选用双电机驱动。

其检测步骤如下：

S1：待检轴套表面检查及清洗。检查待检套承表面，不得有影响缺陷判别的局部凹陷和凸起；合金层表面和衬背表面粗糙度≤Ra3.2；检验时的安装面表面粗糙度≤Ra6.3；待检轴套应经清洗和擦拭。

S2：根据待检轴套尺寸选择合适的定位工件架并固定在检测台上，

S3：将无缺陷的同规格轴套放在定位工件架上；

S4：液浸超声探头安装和调试，启动超声波探伤系统、机械扫查机构，分别安装和调试液浸聚焦发射探头和接收探头，使液浸聚焦发射探头的焦点在轴瓦金属结合面上，接收探头的波峰在选定的位置上；

S5：灵敏度调整，液浸超声探头位置调整好之后手动旋转检测台，寻找轴套穿透波高的适中的点，调整增益使得该处的穿透波高达到80%以上，以此作为检测灵敏度。

S6：工件安装，取下无缺陷的同规格轴套，将待测轴套放在定位工件架上。

S7：设置液浸超声探头起始位置及驱动装置，使液浸超声探头起始位置比轴套两端高出一个聚焦直径，轴套每旋转一圈探头下降四分之三聚焦直径的距离，启动检验设备，带动轴套及液浸超声探头协调运动，对工件进行扫查。

S8：扫查完毕，输出检测结果。

超声波探伤系统输出的结果为平面展开二维图形，采用不同的颜色标注超声波的穿透波高满幅高度值，直观展示了工件的缺陷部位以及缺陷范围大小。

本实用新型适用于铜背、钢背与合金衬层厚度≥0.3mm、内径Di≧Φ40mm的无法兰轴瓦和轴套、止推法兰及平面导轨类矩形滑动轴承的结合质量检验，其检测范围广，该设备可实现实时超声无损检测，高效、成本低操作简便、人为因素影响低，具有实质性特点与进步。

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。

故以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请的实施范围；即凡依本申请的权利要求范围所做的各种等同变换，均为本申请权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种多层金属轴承界面结合缺陷超声穿透检测设备，包括超声波探伤系统、机械扫查机构以及至少一组与超声波探伤系统连接的液浸超声探头(10)，其特征在于，所述机械扫查机构包括竖直固定在机架(50)一侧的探头架(20)，所述探头架(20)上固定有传动装置；所述液浸超声探头(10)相对所述传动装置升降运动或水平移动；所述机架(50)内部固定有盛液盒(30)，所述盛液盒(30)内活动固定有检测台(31)，所述检测台(31)上相对固定有用于定位夹装工件的定位工件架(32)，所述检测台(31)及传动装置上连接有用于驱使液浸超声探头(10)升降运动以及检测台(31)绕其中心轴线自旋转的驱动装置(40)。

2.根据权利要求1所述的一种多层金属轴承界面结合缺陷超声穿透检测设备，其特征在于，所述传动装置包括固定在所述探头架(20)及机架(50)上的丝杆安装座(27)，所述丝杆安装座(27)之间连接有升降丝杆(23)，所述升降丝杆(23)上连接有竖直升降架(22)，所述竖直升降架(22)上水平方向可调节固定有水平安装架(21)，所述液浸超声探头(10)固定在所述水平安装架(21)底端。

3.根据权利要求2所述的一种多层金属轴承界面结合缺陷超声穿透检测设备，其特征在于，所述探头架(20)表面沿竖直方向设有标尺(25)，所述竖直升降架(22)靠近所述探头架(20)的表面上固定有垂直于标尺(25)的指针。

4.根据权利要求2所述的一种多层金属轴承界面结合缺陷超声穿透检测设备，其特征在于，所述探头架(20)上还固定有竖直的导向杆(24)，所述竖直升降架(22)活动固定在所述导向杆(24)上。

5.根据权利要求2所述的一种多层金属轴承界面结合缺陷超声穿透检测设备，其特征在于，所述检测台(31)底面固定有穿过所述盛液盒(30)底面的转轴，且所述转轴通过防水轴承(44)与所述盛液盒(30)底面内壁之间密封连接。

6.根据权利要求5所述的一种多层金属轴承界面结合缺陷超声穿透检测设备，其特征在于，所述驱动装置(40)包括一台或两台电机，当电机为一台时，电机固定在机架(50)上，所述电机输出轴与所述转轴、升降丝杆(23)之间通过同步带轮及同步带传动连接；当电机为两台时，其中一台电机固定在机架(50)上，其输出轴与转轴之间通过同步带轮及同步带传动连接，另一台电机固定在所述探头架(20)上并与升降丝杆(23)通过联轴器(48)传动连接。

7.根据权利要求1所述的一种多层金属轴承界面结合缺陷超声穿透检测设备，其特征在于，所述定位工件架(32)外径与工件外径相同而内径小于工件内径，且所述定位工件架(32)与工件接触的端面上周向均匀埋入有多个用于吸附工件的磁钉(60)，所述磁钉(60)高于定位工件架(32)端面。

8.根据权利要求7所述的一种多层金属轴承界面结合缺陷超声穿透检测设备，其特征在于，所述定位工件架(32)高度比所述液浸超声探头(10)的直径至少大15mm。

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