基于涡流和巴克豪森噪声的轴承套圈硬度无损测量方法研究
发布时间：2021-04-08 23:08
作为主要承载部件,轴承状态将直接影响机械的寿命和可靠性。轴承失效的主要原因之一,是其外套圈表面硬度不达标造成的表面磨损。为保证用于机械设备上的所有轴承套圈的硬度都符合使用要求,就要对其硬度实现全面、无损、准确分类及预测。本文以轴承套圈硬度检测为背景,针对目前热处理试件硬度分类和预测不准确存在的问题,提出基于涡流和磁巴克豪森噪声融合的轴承套圈硬度检测方法,该硬度检测方法结合涡流和巴克豪森噪声检测的优势,提高了硬度无损分类及检测的准确性。论文的主要研究内容如下:（1）从热处理工艺的流程和特点出发,分析了热处理轴承套圈的材质及其硬度变化的主要原因,为接下来的实验和研究奠定理论基础。（2）设计并开展里氏硬度测量实验、涡流检测实验和巴克豪森噪声检测实验。实验获得每个检测点的里氏硬度值,作为硬度标准值;获得涡流检测信号、巴克豪森噪声检测信号,并通过数据处理获得涡流、巴克豪森噪声检测特征值,为硬度分类及定量预测提供数据样本。（3）提出了热处理轴承套圈硬度智能无损分类方法。首先分析涡流和巴克豪森噪声特征值在试件的硬度分类上的效果,发现涡流和巴克豪森噪声检测特征值皆不能准确区分三类试件。但经过分析发现,...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
切向磁场检测Figure1-2Tangentialmagneticfielddetection
图1-2切向磁场检测Figure1-2TangentialmagneticfielddetectionMHL测量系统较为复杂，除磁化电路外，还需要磁通线圈（用于测量B）和霍尔效应传感器（用于测量H）[34]。检测过程中，磁通线圈输出连接到放大器和积分器上以获得磁感应(B)，通过绘制B-H回路图得到所需的特征值[35,36]。增量磁导率(MIP)评估方法在电磁体产生的低频偏置磁场环境中进行，通过检测微小振幅的交变磁场实现[37]。将铁磁材料置于静磁场(H0)中，定义磁增量磁导率(MIP)为用微小振幅的交变磁场测量时的可逆磁导率，用于评估材料性能的劣化，如图1-3所示[38]。该参数反映了可逆磁化信息，与整个磁化和退磁过程中铁磁材料的微观结构密切相关。MIP检测系统也比较复杂，通常由两个主要单元组成，即电磁铁（用于向检查目标施加大幅度的近静态交变磁场），以及涡流检测系统（用于施加更高频率和微小振幅的交变磁场ΔH，并测量可逆磁化信息ΔB）。图1-3增量磁导率检测Figure1-3Magneticincrementalpermeabilitydetection表1-1是对以上所述的几种硬度检测方法的对比。
3轴承套圈硬度实验研究15式中:HL——里氏硬度符号；Va——球头的冲击速度，m/s；Vb——球头的反弹速度，m/s。相比于压痕式硬度测量方法（布氏、洛氏、维氏硬度检测），里氏硬度检测存在明显的优势：①里氏硬度检测表面损伤更小；②通过测量球头冲击速度计算得到硬度值的测量方法，避免了压痕检测法在测量表面粗糙度较大的曲面试件的压痕时造成的检测误差，在曲面成品试件的检测上优势更加突出；③里氏硬度检测兼具压痕硬度检测法中洛氏硬度检测测量范围大的检测优势，可以实现对硬度差距较大的试件的硬度检测。对比四种硬度检测方法，结合试件的硬度状况，发现里氏硬度检测测量范围较大，对试件表面要求低，对试件表面的破坏小，对曲面试件检测适用，因此选择了里氏硬度检测作为本文试件硬度检测的常规方法。3.1.2里氏硬度实验仪器用于里氏硬度检测的实验仪器为KB500全角度里氏硬度计。与单角度里氏硬度计不同，该仪器采用了全角度技术，在提高测量精度的基础上解决了单角度硬度计的线性精度低的问题。除此之外，其简单的操作步骤最大程度上避免了人为操作不当引起的测量误差。仪器的探头为无线探头，使得测量过程中不会出现硬度计探头连接线断开的问题。在使用过程中，全角度测量仪器受空间限制小，可测量普通探头不易测量的部位，如模具型腔、已安装的机械或永久性组装部件、重型工件、机床主轴孔壁及沟槽底部、压力容器、汽轮发电机组、轴承及其它零件生产流水线、金属材料仓库的材料区分等。图3-2里氏硬度检测仪Figure3-2Leebhardnesstester图3-2为实验中所用里氏硬度检测仪器实物图，该仪器主要由三部分组成，
本文编号：3126432
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
切向磁场检测Figure1-2Tangentialmagneticfielddetection
图1-2切向磁场检测Figure1-2TangentialmagneticfielddetectionMHL测量系统较为复杂，除磁化电路外，还需要磁通线圈（用于测量B）和霍尔效应传感器（用于测量H）[34]。检测过程中，磁通线圈输出连接到放大器和积分器上以获得磁感应(B)，通过绘制B-H回路图得到所需的特征值[35,36]。增量磁导率(MIP)评估方法在电磁体产生的低频偏置磁场环境中进行，通过检测微小振幅的交变磁场实现[37]。将铁磁材料置于静磁场(H0)中，定义磁增量磁导率(MIP)为用微小振幅的交变磁场测量时的可逆磁导率，用于评估材料性能的劣化，如图1-3所示[38]。该参数反映了可逆磁化信息，与整个磁化和退磁过程中铁磁材料的微观结构密切相关。MIP检测系统也比较复杂，通常由两个主要单元组成，即电磁铁（用于向检查目标施加大幅度的近静态交变磁场），以及涡流检测系统（用于施加更高频率和微小振幅的交变磁场ΔH，并测量可逆磁化信息ΔB）。图1-3增量磁导率检测Figure1-3Magneticincrementalpermeabilitydetection表1-1是对以上所述的几种硬度检测方法的对比。
3轴承套圈硬度实验研究15式中:HL——里氏硬度符号；Va——球头的冲击速度，m/s；Vb——球头的反弹速度，m/s。相比于压痕式硬度测量方法（布氏、洛氏、维氏硬度检测），里氏硬度检测存在明显的优势：①里氏硬度检测表面损伤更小；②通过测量球头冲击速度计算得到硬度值的测量方法，避免了压痕检测法在测量表面粗糙度较大的曲面试件的压痕时造成的检测误差，在曲面成品试件的检测上优势更加突出；③里氏硬度检测兼具压痕硬度检测法中洛氏硬度检测测量范围大的检测优势，可以实现对硬度差距较大的试件的硬度检测。对比四种硬度检测方法，结合试件的硬度状况，发现里氏硬度检测测量范围较大，对试件表面要求低，对试件表面的破坏小，对曲面试件检测适用，因此选择了里氏硬度检测作为本文试件硬度检测的常规方法。3.1.2里氏硬度实验仪器用于里氏硬度检测的实验仪器为KB500全角度里氏硬度计。与单角度里氏硬度计不同，该仪器采用了全角度技术，在提高测量精度的基础上解决了单角度硬度计的线性精度低的问题。除此之外，其简单的操作步骤最大程度上避免了人为操作不当引起的测量误差。仪器的探头为无线探头，使得测量过程中不会出现硬度计探头连接线断开的问题。在使用过程中，全角度测量仪器受空间限制小，可测量普通探头不易测量的部位，如模具型腔、已安装的机械或永久性组装部件、重型工件、机床主轴孔壁及沟槽底部、压力容器、汽轮发电机组、轴承及其它零件生产流水线、金属材料仓库的材料区分等。图3-2里氏硬度检测仪Figure3-2Leebhardnesstester图3-2为实验中所用里氏硬度检测仪器实物图，该仪器主要由三部分组成，
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