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北京理工大学检测与控制研究中心
Center for Nondestructive Testing and Control, Beijing Institute of Technology
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轴承滚道残余应力自动化检测与扫查技术

能解决的工程问题:

随着我国国防工业现代化的不断发展,产品的质量与耐久性被广泛关注。轴承作为一种机械装备的重要基础件,在军事装备、高速铁路、航空航天等领域应用十分广泛。尤其在空间的飞行器、人造卫星上用的轴承一旦失效,由于不能更换,往往导致整个卫星失效。而且一般轴承滚道残余应力为压应力时,可以增加轴承的寿命。因此,通过准确地测量出残余应力,并对其状态、应力值进行合理的评估,对采取措施提高轴承的使用寿命以及高速铁路、航空航天领域的安全评估具有十分重要的意义。图1是N2310EM型轴承内滚道和32610H型轴承外滚道的应力检测分布图。

工作原理简介:

轴向、周向应力主要根据声弹性原理,利用超声波波速与应力之间的对应关系,来完成检测。图2为轴承滚道残余应力超声法自动检测与扫查系统的实物图,轴承圈和声楔块均由伺服电机驱动,由软件检测应力值。主要有自发自收、一发一收两种模式,可以调节波形增益、高通滤波、低通滤波、激励电压、激励阻尼、激励能量、脉冲宽度、脉冲频率等。可以控制轴承的选装以及声楔块的运动。还可以采集检测环境温度,消除温度对检测精度的影响。

主要技术指标:

  • 检测分辨率:±20MPa
  • 温度范围:-10°~40℃
  • 使用寿命:10年
  • 检测深度:0.2~150mm
  • 轴承(内)外径:≤120mm

系统特点:

  • 适用面广,可用于装甲车发动机轴承、航天飞机发动机轴承、高速铁路、轴箱轴承、卫星和火箭上所用轴承滚道的残余应力分布检测。
  • 精度高,达±20MPa;检测速度快,每个轴承滚道只需3~5分钟,并给出残余应力分布云图。
  • 能够实现对单个点的手动检测、循环检测,对轴承滚道以及回转类零件表面周向与轴向应力的周向扫查、轴向扫查、螺旋扫查。
  • 利用该系统,可批量检测轴承滚道残余应力,国外还无相关检测设备,国际首创。
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