[发明专利]轴承内圈滚动接触疲劳无损检测装置及制作方法

说明书

本发明公开了一种轴承内圈滚动接触疲劳的无损检测装置及制作方法，该装置包括检测传感器、检测平台和信号处理链路，检测传感器包括激励线圈、感应线圈以及铁氧体磁芯；检测平台包括底座、旋转电机、传感器保持架、轴承内圈支撑架、支撑架挡片；信号处理链路包括直接数字式频率合成器、嵌入式系统控制器、功率放大器、数据采集卡；数据采集卡的引出线束与外部信号处理系统相连。与现有技术相比，本发明利用两路信号的差分值作为检测依据，避免在检测过程中存在的提离效应，提供准确的检测结果来判断轴承的使用情况，降低检测装置的体积和成本，从而为基于初始磁导率的无损检测方法的应用提供参考。

技术领域

本发明涉及无损检测装置，尤其涉及利用脉冲差分信号的基于初始磁导率的轴承内圈滚动接触疲劳无损检测装置及制作方法。

背景技术

滚动接触疲劳是工件表面经受反复压力变化的一种表面疲劳破坏现象，由于最终发生疲劳失效时的应力要远小于材料断裂时的应力，所以疲劳失效的过程十分缓慢。在工况良好的情况下，轴承内圈疲劳的产生一般来源于表面粗糙度变化或润滑不足。除了表面的影响，内圈表面产生的残余应力也会影响轴承的疲劳寿命。疲劳失效的主要形式是次表面起源型疲劳和表面起源型疲劳。而疲劳裂纹的萌生和扩展是失效产生前的主要过程。表面裂纹的萌生和扩展会造成点蚀而次表面裂纹则会产生剥落。除此之外，裂纹的扩展与疲劳的周期存在着线性的关系。所以在适用条件达标的情况下，轴承的寿命实质上是裂纹不断萌生扩张的过程，当裂纹引起的剥落产生，影响到轴承的正常使用，轴承会失效。

轴承内圈的质量是评估轴承寿命的重要指标，科研人员对轴承的疲劳寿命模型进行了大量的研究。Lundberg和Palmgren联合提出的L-P模型则奠定了整个轴承疲劳寿命评估的基础，现在的各个理论也都是从这个基础理论衍生而来。为了更好的评估轴承的寿命，基于状态检测的寿命模型被提出并进行了广泛的研究，将振动、温度、噪声等纳入寿命模型的范畴之内，使模型的精确度有了很大的进步。

基于初始磁导率检测技术是一项高效经济的检测技术，不需要在测试试件和传感器之间进行任何接触。而基于初始磁导率的检测方法可以有效避免磁化和退磁的影响，检测过程对工件不造成任何伤害和影响，是实用且有效的检测方法。同时基于初始磁导率的脉冲信号则包含了丰富的频率成分，所以对于缺陷的检测和材料性能的评估具有极强的能力。目前脉冲检测技术广泛应用于核电站的管道和高温蒸汽设备，由于脉冲检测技术对于工作的低要求，所以产生了很好的效果，对于设备的健康评估并结合预防性的维护计划，有效的减轻了结构退化和污染对于设备损伤的影响，大大延长了使用寿命。

由于轴承结构的特殊性，所以滚子轴承的滚动接触疲劳主要产生于与轴承滚子直接接触的轴承内圈。由于轴承的疲劳失效具有很大的不确定性，目前通过轴承的应力参数和载荷等具体实验情况设计的轴承寿命估计模型只是从统计的角度来预估轴承的寿命。但具体到某一轴承，由于寿命的不确定性，所以并不能对于轴承状态有一个很好的检测，也不能针对某一轴承的健康状态进行评估。由于滚动接触疲劳是缓慢而且在轴承失效前不易察觉，所以目前的检测方法对其并没有很好的检测效果。

总体来说，现有的检测设备存在技术复杂且不能有效检测潜在缺陷等问题。

发明内容

发明目的：针对现有检测手段对轴承内圈滚动接触疲劳检测能力有限等不足之处，本发明提供了一种可以实现状态评估的基于初始磁导率的轴承内圈滚动接触疲劳无损检测装置，以有效检测轴承内圈的滚动接触疲劳状态。

技术方案：基于初始磁导率的轴承内圈滚动接触疲劳无损检测装置，包括：

两个或以上检测传感器，分布于轴承内圈轴向不同位置，包括位于传感器检测面的激励线圈、感应线圈以及位于感应线圈内部的铁氧体磁芯，检测传感器分别检测不同区域的缺陷；

检测平台，包括平台的底座、提供轴承旋转力矩的电机、固定检测传感器的传感器保持架、固定轴承内圈的轴承支撑架，以及防止轴承内圈轴向跳动的支撑架挡片；