基于渦流和巴克豪森噪聲的軸承套圈硬度無損測量方法研究
發(fā)布時間：2021-04-08 23:08
作為主要承載部件,軸承狀態(tài)將直接影響機械的壽命和可靠性。軸承失效的主要原因之一,是其外套圈表面硬度不達標(biāo)造成的表面磨損。為保證用于機械設(shè)備上的所有軸承套圈的硬度都符合使用要求,就要對其硬度實現(xiàn)全面、無損、準(zhǔn)確分類及預(yù)測。本文以軸承套圈硬度檢測為背景,針對目前熱處理試件硬度分類和預(yù)測不準(zhǔn)確存在的問題,提出基于渦流和磁巴克豪森噪聲融合的軸承套圈硬度檢測方法,該硬度檢測方法結(jié)合渦流和巴克豪森噪聲檢測的優(yōu)勢,提高了硬度無損分類及檢測的準(zhǔn)確性。論文的主要研究內(nèi)容如下:（1）從熱處理工藝的流程和特點出發(fā),分析了熱處理軸承套圈的材質(zhì)及其硬度變化的主要原因,為接下來的實驗和研究奠定理論基礎(chǔ)。（2）設(shè)計并開展里氏硬度測量實驗、渦流檢測實驗和巴克豪森噪聲檢測實驗。實驗獲得每個檢測點的里氏硬度值,作為硬度標(biāo)準(zhǔn)值;獲得渦流檢測信號、巴克豪森噪聲檢測信號,并通過數(shù)據(jù)處理獲得渦流、巴克豪森噪聲檢測特征值,為硬度分類及定量預(yù)測提供數(shù)據(jù)樣本。（3）提出了熱處理軸承套圈硬度智能無損分類方法。首先分析渦流和巴克豪森噪聲特征值在試件的硬度分類上的效果,發(fā)現(xiàn)渦流和巴克豪森噪聲檢測特征值皆不能準(zhǔn)確區(qū)分三類試件。但經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn),...
【文章來源】：中國礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：88 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
切向磁場檢測Figure1-2Tangentialmagneticfielddetection
圖1-2切向磁場檢測Figure1-2TangentialmagneticfielddetectionMHL測量系統(tǒng)較為復(fù)雜，除磁化電路外，還需要磁通線圈（用于測量B）和霍爾效應(yīng)傳感器（用于測量H）[34]。檢測過程中，磁通線圈輸出連接到放大器和積分器上以獲得磁感應(yīng)(B)，通過繪制B-H回路圖得到所需的特征值[35,36]。增量磁導(dǎo)率(MIP)評估方法在電磁體產(chǎn)生的低頻偏置磁場環(huán)境中進行，通過檢測微小振幅的交變磁場實現(xiàn)[37]。將鐵磁材料置于靜磁場(H0)中，定義磁增量磁導(dǎo)率(MIP)為用微小振幅的交變磁場測量時的可逆磁導(dǎo)率，用于評估材料性能的劣化，如圖1-3所示[38]。該參數(shù)反映了可逆磁化信息，與整個磁化和退磁過程中鐵磁材料的微觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。MIP檢測系統(tǒng)也比較復(fù)雜，通常由兩個主要單元組成，即電磁鐵（用于向檢查目標(biāo)施加大幅度的近靜態(tài)交變磁場），以及渦流檢測系統(tǒng)（用于施加更高頻率和微小振幅的交變磁場ΔH，并測量可逆磁化信息ΔB）。圖1-3增量磁導(dǎo)率檢測Figure1-3Magneticincrementalpermeabilitydetection表1-1是對以上所述的幾種硬度檢測方法的對比。
3軸承套圈硬度實驗研究15式中:HL——里氏硬度符號；Va——球頭的沖擊速度，m/s；Vb——球頭的反彈速度，m/s。相比于壓痕式硬度測量方法（布氏、洛氏、維氏硬度檢測），里氏硬度檢測存在明顯的優(yōu)勢：①里氏硬度檢測表面損傷更�。虎谕ㄟ^測量球頭沖擊速度計算得到硬度值的測量方法，避免了壓痕檢測法在測量表面粗糙度較大的曲面試件的壓痕時造成的檢測誤差，在曲面成品試件的檢測上優(yōu)勢更加突出；③里氏硬度檢測兼具壓痕硬度檢測法中洛氏硬度檢測測量范圍大的檢測優(yōu)勢，可以實現(xiàn)對硬度差距較大的試件的硬度檢測。對比四種硬度檢測方法，結(jié)合試件的硬度狀況，發(fā)現(xiàn)里氏硬度檢測測量范圍較大，對試件表面要求低，對試件表面的破壞小，對曲面試件檢測適用，因此選擇了里氏硬度檢測作為本文試件硬度檢測的常規(guī)方法。3.1.2里氏硬度實驗儀器用于里氏硬度檢測的實驗儀器為KB500全角度里氏硬度計。與單角度里氏硬度計不同，該儀器采用了全角度技術(shù)，在提高測量精度的基礎(chǔ)上解決了單角度硬度計的線性精度低的問題。除此之外，其簡單的操作步驟最大程度上避免了人為操作不當(dāng)引起的測量誤差。儀器的探頭為無線探頭，使得測量過程中不會出現(xiàn)硬度計探頭連接線斷開的問題。在使用過程中，全角度測量儀器受空間限制小，可測量普通探頭不易測量的部位，如模具型腔、已安裝的機械或永久性組裝部件、重型工件、機床主軸孔壁及溝槽底部、壓力容器、汽輪發(fā)電機組、軸承及其它零件生產(chǎn)流水線、金屬材料倉庫的材料區(qū)分等。圖3-2里氏硬度檢測儀Figure3-2Leebhardnesstester圖3-2為實驗中所用里氏硬度檢測儀器實物圖，該儀器主要由三部分組成，
本文編號：3126432
【文章來源】：中國礦業(yè)大學(xué)江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：88 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
切向磁場檢測Figure1-2Tangentialmagneticfielddetection
圖1-2切向磁場檢測Figure1-2TangentialmagneticfielddetectionMHL測量系統(tǒng)較為復(fù)雜，除磁化電路外，還需要磁通線圈（用于測量B）和霍爾效應(yīng)傳感器（用于測量H）[34]。檢測過程中，磁通線圈輸出連接到放大器和積分器上以獲得磁感應(yīng)(B)，通過繪制B-H回路圖得到所需的特征值[35,36]。增量磁導(dǎo)率(MIP)評估方法在電磁體產(chǎn)生的低頻偏置磁場環(huán)境中進行，通過檢測微小振幅的交變磁場實現(xiàn)[37]。將鐵磁材料置于靜磁場(H0)中，定義磁增量磁導(dǎo)率(MIP)為用微小振幅的交變磁場測量時的可逆磁導(dǎo)率，用于評估材料性能的劣化，如圖1-3所示[38]。該參數(shù)反映了可逆磁化信息，與整個磁化和退磁過程中鐵磁材料的微觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。MIP檢測系統(tǒng)也比較復(fù)雜，通常由兩個主要單元組成，即電磁鐵（用于向檢查目標(biāo)施加大幅度的近靜態(tài)交變磁場），以及渦流檢測系統(tǒng)（用于施加更高頻率和微小振幅的交變磁場ΔH，并測量可逆磁化信息ΔB）。圖1-3增量磁導(dǎo)率檢測Figure1-3Magneticincrementalpermeabilitydetection表1-1是對以上所述的幾種硬度檢測方法的對比。
3軸承套圈硬度實驗研究15式中:HL——里氏硬度符號；Va——球頭的沖擊速度，m/s；Vb——球頭的反彈速度，m/s。相比于壓痕式硬度測量方法（布氏、洛氏、維氏硬度檢測），里氏硬度檢測存在明顯的優(yōu)勢：①里氏硬度檢測表面損傷更�。虎谕ㄟ^測量球頭沖擊速度計算得到硬度值的測量方法，避免了壓痕檢測法在測量表面粗糙度較大的曲面試件的壓痕時造成的檢測誤差，在曲面成品試件的檢測上優(yōu)勢更加突出；③里氏硬度檢測兼具壓痕硬度檢測法中洛氏硬度檢測測量范圍大的檢測優(yōu)勢，可以實現(xiàn)對硬度差距較大的試件的硬度檢測。對比四種硬度檢測方法，結(jié)合試件的硬度狀況，發(fā)現(xiàn)里氏硬度檢測測量范圍較大，對試件表面要求低，對試件表面的破壞小，對曲面試件檢測適用，因此選擇了里氏硬度檢測作為本文試件硬度檢測的常規(guī)方法。3.1.2里氏硬度實驗儀器用于里氏硬度檢測的實驗儀器為KB500全角度里氏硬度計。與單角度里氏硬度計不同，該儀器采用了全角度技術(shù)，在提高測量精度的基礎(chǔ)上解決了單角度硬度計的線性精度低的問題。除此之外，其簡單的操作步驟最大程度上避免了人為操作不當(dāng)引起的測量誤差。儀器的探頭為無線探頭，使得測量過程中不會出現(xiàn)硬度計探頭連接線斷開的問題。在使用過程中，全角度測量儀器受空間限制小，可測量普通探頭不易測量的部位，如模具型腔、已安裝的機械或永久性組裝部件、重型工件、機床主軸孔壁及溝槽底部、壓力容器、汽輪發(fā)電機組、軸承及其它零件生產(chǎn)流水線、金屬材料倉庫的材料區(qū)分等。圖3-2里氏硬度檢測儀Figure3-2Leebhardnesstester圖3-2為實驗中所用里氏硬度檢測儀器實物圖，該儀器主要由三部分組成，
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