轴承钢球质量在线检测与分选控制

作     者：于润祥 

作者单位：济南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：艾长胜

授予年度：2010年

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：钢球 涡流 相敏检波 CPLD 组态 

摘      要：钢球是球轴承的重要组成部分,钢球在球轴承中作为滚动体是承受载荷并与轴承的动态性能直接相关的零件,其质量的优劣直接影响着轴承的使用寿命和可靠性。随着机械高性能化与高速度化的发展,对轴承钢球的表面质量要求更加苛刻。 轴承钢球缺陷一般是指钢球表面及亚表面的裂纹,划痕等,这些缺陷是制约钢球品质提高的关键因素。目前,大部分钢球厂家采用人工目测法检查这些缺陷,随着人眼的疲劳,误检率提高,并且对亚表面的缺陷无能为力;少数钢球厂家进口国外检测设备,但是价格极高,一般只用于抽检,不能满足全部检测需要。 论文针对钢球质量缺陷的特征,经过公式论证了采用阻抗分析法进行钢球缺陷检测的合理性,以及各个外部因素对涡流检测的影响程度;采用涡流方法检测钢球表面裂纹的方法是正确可行的,提出采用涡电流方法检测钢球表面及亚表面裂纹、划痕等质量缺陷特征信息。 论文在分析钢球涡流检测系统目标、功能的基础上,对轴承钢球的涡流检测系统进行了功能模块的分析与设计。选择了合适的涡流传感器,设计了激励信号源、放大电路、传感器电势补偿电路、正交参考源、相敏检波器、滤波以及隔离等外围电路,最后制作了PCB电路板。 利用HMI组态软件设计了钢球质量检测与分选系统的上位机显示界面,并且编写了传输协议与下位机F020高速单片机进行数据通讯,经过调试,下位机采集到得数据能够准确快速的传到上位机显示,并且上位机发送的指令也能够传送给下位机进行正确的响应。 通过实验数据分析了提离效应对缺陷信号的影响,确定了传感器到钢球的合适距离,根据提取的缺陷特征信息进行分析,证实了设计的涡流信号采集板能够正确的采集信号表征钢球裂纹与等效阻抗平面图之间的关系。