鋼球表面檢測(cè)系統(tǒng)的研究
發(fā)布時(shí)間:2022-03-16 17:07:31來(lái)源:乾潤(rùn)鋼球
摘要:簡(jiǎn)要介紹了鋼球表面檢測(cè)系統(tǒng)的組成與工作原理;描述了采用經(jīng)緯展開方式的鋼球表面展開系統(tǒng)的設(shè)計(jì),并理論驗(yàn)證了該系統(tǒng)的實(shí)用性;簡(jiǎn)述了該系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用情況。
關(guān)鍵詞:鋼球檢測(cè);缺陷;經(jīng)緯展開;運(yùn)動(dòng)學(xué)方程;仿真
近年來(lái)發(fā)展的鋼球質(zhì)量檢測(cè)儀器大多采用渦流檢測(cè)技術(shù),檢查時(shí)對(duì)鋼球的球面多采用子午線展開方式,但由于此類儀器價(jià)格昂貴、使用過(guò)程中難以達(dá)到鋼球檢查要求的清潔度、子午線展開方式中子午輪型面復(fù)雜、制作難度大、子午輪在應(yīng)用中易于磨損、受損的子午輪會(huì)導(dǎo)致鋼球展開不充分、容易引起缺陷漏檢、需要經(jīng)常更換、維護(hù)費(fèi)用高,目前在國(guó)內(nèi)推廣使用受到一定的限制?! ∫虼?,為簡(jiǎn)化子午線展開的復(fù)雜模型,介紹一種采用經(jīng)緯展開方式的鋼球表面展開系統(tǒng),并簡(jiǎn)要介紹該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制作。此系統(tǒng)具有價(jià)格便宜、易于制作、展開充分、不易磨損等特點(diǎn)。
1 系統(tǒng)組成與工作原理 以機(jī)械展開為核心的鋼球自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)主要分為自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)、機(jī)械展開系統(tǒng)、渦流檢查系統(tǒng)、自動(dòng)分選系統(tǒng)。自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)定時(shí)定量有規(guī)律地將鋼球供應(yīng)給機(jī)械展開系統(tǒng)。 鋼球在機(jī)械展開系統(tǒng)作用下,連續(xù)、完整和高效地將待檢測(cè)表面在一定時(shí)間內(nèi)連續(xù)全部送至傳感器的有效探測(cè)區(qū)域,使其不存在任何盲點(diǎn),并且盡量減小重復(fù)點(diǎn)以提高檢測(cè)質(zhì)量和檢測(cè)效率。渦流檢查系統(tǒng)將材質(zhì)不合格的鋼球分選到異質(zhì)鋼球通道。自動(dòng)分選系統(tǒng)根據(jù)渦流檢查的結(jié)果對(duì)鋼球進(jìn)行分類。檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意如圖1所示?! ′撉虮砻鏅z測(cè)系統(tǒng)用于工業(yè)軸承生產(chǎn)中鋼球的無(wú)損檢測(cè),能夠自動(dòng)篩選出有缺陷(如裂紋)和材質(zhì)(如熱處理狀態(tài)、化學(xué)成分和硬度)不合格的鋼球。該系統(tǒng)檢測(cè)的基本原理及工作流程是:鋼球由進(jìn)料斗經(jīng)配料盤進(jìn)入材質(zhì)分選通道,材質(zhì)檢查由渦流探頭、下料孔進(jìn)入分選系統(tǒng),不合格的鋼球從A通道剔除,合格鋼球經(jīng)B通道進(jìn)入探傷通道,探傷時(shí)由上導(dǎo)輪的球窩有序地將鋼球送入探傷位置,探傷后的鋼球由下導(dǎo)輪球窩送入分選器,根據(jù)探傷時(shí)有無(wú)缺陷信號(hào)分別送入合格通道和不合格通道。檢測(cè)中,機(jī)械裝置、渦流檢查系統(tǒng)和工控機(jī)應(yīng)該各司其職、協(xié)同工作,機(jī)械裝置保證鋼球的有序進(jìn)給、傳動(dòng)和展開,渦流檢查系統(tǒng)通過(guò)傳感器測(cè)取信息,由工控機(jī)統(tǒng)一控制。
2 鋼球表面檢測(cè)的機(jī)械系統(tǒng)2.1 鋼球表面機(jī)械展開系統(tǒng) 機(jī)械展開是鋼球檢測(cè)時(shí)整個(gè)球面都能保證得到檢查的技術(shù)關(guān)鍵。如果展開不充分,會(huì)使局部球面得不到檢查,導(dǎo)致漏檢。因此,在實(shí)現(xiàn)外觀質(zhì)量檢測(cè)過(guò)程中,鋼球須在此展開機(jī)構(gòu)的作用下,連續(xù)、完整和高效地將待檢測(cè)表面在一定時(shí)間內(nèi)連續(xù)全部送至傳感器的有效探測(cè)區(qū)域,使其不存在任何盲點(diǎn),并且盡量減小重復(fù)點(diǎn)以提高檢測(cè)質(zhì)量和檢測(cè)效率?! ”狙芯坎捎媒?jīng)緯展開方式對(duì)鋼球表面進(jìn)行機(jī)械展開,即探頭沿鋼球赤道擺動(dòng)掃描,鋼球沿經(jīng)線方向旋轉(zhuǎn)地互動(dòng)展開,這種展開方式簡(jiǎn)化了子午線展開的復(fù)雜模型,只要經(jīng)緯方向的轉(zhuǎn)動(dòng)配合恰當(dāng),就可以方便得到充分的展開?! C(jī)械展開系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)部件主要有探頭架、上下導(dǎo)輪,當(dāng)電機(jī)控制上下導(dǎo)輪同速度搓動(dòng)時(shí),步進(jìn)電機(jī)控制探頭架上安置的成180。角的兩只探頭沿赤道方向?qū)︿撉驋呙铏z查。由于采用上下導(dǎo)輪搓動(dòng)形式,保證鋼球被檢時(shí)能很好地轉(zhuǎn)動(dòng),并且上下導(dǎo)輪的接觸球面為V字型,使被檢鋼球與導(dǎo)輪的接觸可近似看作是點(diǎn)接觸,所以,可以認(rèn)為被檢鋼球與上下導(dǎo)輪間作純滾動(dòng)而不產(chǎn)生滑動(dòng)?! z測(cè)中被檢鋼球的進(jìn)出料是由輪系上的球窩實(shí)現(xiàn)的。在上下導(dǎo)輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),下導(dǎo)輪將帶走檢查完畢的鋼球,同時(shí)上導(dǎo)輪將待檢球送入檢查位置?! 〗?jīng)緯展開方式中,探頭沿鋼球赤道方向擺動(dòng)掃描,鋼球沿經(jīng)線方向旋轉(zhuǎn),因此探頭在鋼球表面的掃查軌跡是鋼球面上的一圈圈的螺旋線。螺旋線能否覆蓋整個(gè)球面和螺旋線的密度決定了展開是否充分,是否有局部的漏檢存在。 由于探頭在鋼球表面的掃查軌跡是復(fù)雜的空間螺旋線,并且鋼球在展開過(guò)程中只作純旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),不產(chǎn)生移動(dòng),因此為了能對(duì)探頭在鋼球表面掃查運(yùn)動(dòng)規(guī)律做動(dòng)態(tài)仿真,同時(shí)分析鋼球展開軌跡空間螺旋線的間距即死區(qū)大小和檢測(cè)運(yùn)動(dòng)周期,建立了一套簡(jiǎn)便有效的數(shù)學(xué)模型。
2.2 自動(dòng)進(jìn)料、自動(dòng)分選系統(tǒng) 由于滾動(dòng)體便于運(yùn)送,設(shè)計(jì)了與檢測(cè)速度相適應(yīng)的進(jìn)、出料和分選機(jī)構(gòu)。進(jìn)料由料嘴和配料盤完成,料嘴和配料盤都由電機(jī)帶動(dòng)低速轉(zhuǎn)動(dòng),料嘴的轉(zhuǎn)動(dòng)可使料斗中的鋼球有所擾動(dòng),以便鋼球可以源源不斷地進(jìn)入檢查通道。配料盤轉(zhuǎn)動(dòng)用于控制進(jìn)球速度與檢測(cè)速度保持一致,避免通道中供求過(guò)量積壓或供求不足?! ≡谶M(jìn)球途中安排了材質(zhì)檢查、分選機(jī)構(gòu),經(jīng)過(guò)渦流檢查,材質(zhì)不合格的鋼球在這里被分選到異質(zhì)鋼球通道。材質(zhì)分選之后安排了異質(zhì)球分選機(jī)構(gòu),把與被檢鋼球規(guī)格直徑尺寸不相吻合的鋼球送入異質(zhì)通道剔除出去。異質(zhì)球分選機(jī)構(gòu)采用了一對(duì)輥輪?! ≥佪営蓛山刂睆讲坏鹊膱A柱組成,兩輥輪小端低、大端高,成一定角度的平行安裝。小端間隙以被檢鋼球校準(zhǔn)(通常比被檢鋼球大0.15~0.2O mm),兩輥輪以內(nèi)側(cè)向上的不同方向轉(zhuǎn)動(dòng),這樣,當(dāng)鋼球從輥輪間隙上方滾動(dòng)通過(guò)時(shí),小于被檢鋼球規(guī)格尺寸(稱小球),在輥輪大端尺寸處已經(jīng)從輥輪間隙中跌落到輥輪大端下方的小球槽被剔除,大于被檢鋼球規(guī)格尺寸的鋼球(稱大球)則不論在輥輪大端還是小端都不能從輥輪間隙中跌落下來(lái),只能從小端的尾部滾落到大球槽中被剔除。檢測(cè)后只有從輥輪小端間隙中跌落下來(lái)的鋼球才能進(jìn)入探傷通道。在制作輥輪時(shí)盡量提高它的表面清潔度和光滑程度,避免鋼球被劃傷或污損。在渦流探傷通道中安裝光電管,用以對(duì)通過(guò)的鋼球進(jìn)行計(jì)數(shù)?! ∮捎陔姶砰y門具有響應(yīng)速度快、易于控制的特點(diǎn),在材質(zhì)分選和探傷分選中均采用電磁閥門結(jié)構(gòu)。在合格球通過(guò)時(shí),渦流儀將不會(huì)發(fā)出信號(hào),電磁閥門將會(huì)在無(wú)任何動(dòng)作情況下讓球進(jìn)入合格通道,當(dāng)有異質(zhì)球或傷球通過(guò)閥門時(shí),渦流信號(hào)經(jīng)計(jì)算機(jī)處理判別,計(jì)算機(jī)將會(huì)控制電磁閥門動(dòng)作讓鋼球進(jìn)入旁路分選出去。
3 結(jié)束語(yǔ) 通過(guò)對(duì)鋼球檢測(cè)系統(tǒng)的研究,理論上驗(yàn)證了采用經(jīng)緯展開方式的鋼球表面機(jī)械展開系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)用性,并將此理論已經(jīng)應(yīng)用到實(shí)際中,經(jīng)檢驗(yàn)該系統(tǒng)可以準(zhǔn)確地檢測(cè)鋼球有無(wú)缺陷。 但本系統(tǒng)在低速檢測(cè)時(shí)比較穩(wěn)定,當(dāng)進(jìn)行高速檢測(cè)時(shí)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)誤檢,所以該系統(tǒng)將有待改進(jìn)。將在機(jī)械控制部分采用數(shù)字PID進(jìn)行控制,可以抑制高速檢測(cè)過(guò)程中的干擾和不穩(wěn)定等;嘗試采用數(shù)字圖形顯示技術(shù)進(jìn)行鋼球質(zhì)量的檢測(cè),以便于直觀、形象地對(duì)鋼球檢測(cè)儀的檢測(cè)性能和運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷?! 】傊?,該系統(tǒng)不但簡(jiǎn)化了子午線展開的復(fù)雜模型,而且具有價(jià)格便宜、易于制作、展開充分、不易磨損等特點(diǎn),便于在我國(guó)推廣使用。
參考文獻(xiàn):[1] 同濟(jì)大學(xué)數(shù)學(xué)教研室.高等數(shù)學(xué)[M].jt京:高等教育出版社,l996.[2] 潘洪平.鋼球表面質(zhì)量自動(dòng)評(píng)價(jià)體系建立及其應(yīng)用技術(shù)的研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué),2000-08.[3] 潘洪平,董申,梁迎春,等.鋼球表面質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)[J].軸承,2000,(7).[4] 潘洪平,謝水生,等.鋼球表面質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)用展開輪的理論研究[J].軸承,2001,(12).[5] 趙剛,等.鋼球表面展開機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程解析解[J].軸承,1998,(7).