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随着科学技术的发展,滚动轴承被广泛应用于航空、航天、交通运输、机械制造、仪器仪表等多个领域,而钢球作为轴承的滚动体,它的质量优劣对于滚动轴承的性能、安全起着决定性的作用,因此钢球的质量检测是制约轴承产业发展的重要因素之一。目前我国使用的商品化的钢球检测仪器主要依靠进口,其检测设备价格昂贵、维护费用高,检测重复性不好。
本文针对钢球质量检测课题,研究了国内外相关技术的发展现状、应用前景和主要检测方法,选择采用电涡流检测方法对钢球质量进行检测,并据此来研制多功能钢球检测仪。主要工作和取得的成果如下:
(1)通过对现有的子午线展开方式进行理论分析,采用了经纬展开方式对钢球进行表面检测,并建立了相应的运动学方程,利用matlab进行了计算机模拟仿真,从理论和实践上验证了经纬展开系统的合理性、可用性。
(2)在信号的分析与处理方面,提出了两种解决方法,一种方法就是目前大部分涡流检测仪器所采用的模拟电路对信号的处理方法,该方法可以完成对钢球的准确检测,但硬件电路设计复杂,灵活性差,本系统的设计就是采用此方法;另一种方法是将模拟电路完成的工作由计算机完成,实现由模拟信号处理向数字信号处理方向的转变,使检测速度更高、检测效果更好,本论文对该方法做了探讨,并进行了相应的试验,证明该方法具有实用性和可行性,但由于时间原因还未应用到钢球检测系统中去。
(3)通过对机械部分的不断改进和对硬件电路的反复改善,该仪器已经可以对钢球进行高速、准确、实时的检测,该仪器可以自动分选出材质不合格、尺寸不合格、质量不合格的钢球,具有较高的检测重复性。
尽管涡流检测选用点式差动式探头可有效地检出导电材料球的表面和近表面缺陷,但检测时要求钢球表面清洁比较高,不允许存有电磁材料沾污物,否则合影响检查的灵敏度,引发错判。同时涡流检测是建立在电磁感应原理基础上的,它适用于导电材料,对于非金属球如陶瓷球、玻璃球、塑料球等无法检测,所以该钢球涡流检测仪还具有一定的局限性。