矿山机械轴承无损检测装置研究

矿山机械轴承无损检测装置研究

丛培佳

山东黄金矿业(莱州)有限公司三山岛金矿  山东省莱州市  261400

摘要：为了有效地全方位检测出轴承裂纹，根据轴承材料的铁磁性特征，对轴承采用基于初始磁导率的无损检测方法，设计了一种光滑的支撑装置放置轴承套圈，使套圈借助带轮皮带的摩擦力在固定位置轴向旋转，再采用双检测线圈探头，在轴承套圈的内、外圆表面同时进行检测。该结构简单且易实现，能对轴承套圈进行大批量裂纹检测，有效提高检测效率，降低检测成本。

关键词：矿山机械；轴承；无损检测；装置

引言

矿山机械是矿山开采、矿物输运以及矿物加工的核心设备，由于矿井下存在粉尘、透水等各种不利的环境因素，而矿山机械设备自身也存在磨损。长期运行于复杂苛刻的环境下会增加矿山机械设备的故障概率。研究矿山机械的常见故障类型、具体成因以及故障诊断方法对制定维护保养策略、提高设备可靠性具有重要的作用。

1无损检测技术

为了避免上述情况，需对轴承进行无损检测（NonDestructiveTesting，缩写为NDT）。无损检测就是以不损伤被检对象的性能为前提，利用材料针对被检对象内部结构异常或缺陷存在引起的热、声、光、电、磁等反应，利用现代技术进行缺陷检测与评价，同时进行泄漏检测、位置确定、尺寸测量、组织结构特征、机械物理性能评估、应力（应变）和动态响应测量、材料分类和化学成分测定等。

2矿山机械轴承无损检测装置

2.1规范使用矿山机械，降低故障发生概率

矿山机械设备类型众多，每一种设备都具有其特定的使用规范，矿山开采企业在日常工作中应完全遵循相关的技术规范，这样可以在最大程度上降低矿山机械设备发生故障的概率。从实际情况来看，大量的设备故障是由使用不当所引起的。以矿山掘进机械为例，该设备在使用时要求设置内喷雾装置，当掘进机作业时由水雾润湿掘进作业面，降低粉尘对机械设备以及巷道内空气的污染。但是在实际工作中会出现喷雾装置压力不足、水流量过小的问题，由此就造成了掘进作业面粉尘污染严重。再如，破碎机械、钻孔机械、掘进机械以及矿山内运输机械等在作业过程中都要承受一定的负荷，使用时要注意控制负荷量，如果超过机械设备的承载能力将造成轴承磨损、设备油温过热、电力线路过载等一系列问题，进而引发故障。由此可见，严格落实各类矿山机械设备的使用规范可有效减少故障。

2.2精准维修故障

由于矿山机械设备破碎机出现故障的原因不同，如果只是一味地采取同种处理办法就难以将不同情况下发生的故障处理到位，所以，要不断提升维修人员的技能水平和知识水准，在应对不同的机械故障时，能够在最短的时间内反映出最为精准的维修方案。除了要将设备恢复到原先的状态，还应解决安全隐患，降低该问题再次发生的概率。在对维修人员进行培训时，着重让技术人员了解破碎机的内部构造，使其能够在更短的时间内迅速做好零部件的维修、更换工作。

2.3轴承

轴承是金矿机械设备的核心部件，若在服役过程中失效会导致设备停止运转，从而造成严重的经济损失。轴承故障类型主要有磨损、疲劳、破裂、锈蚀以及开裂等。在实际运转过程中，轴承承受较大的交变载荷，很容易导致表面出现剥落式裂纹，最终造成疲劳破坏。酸碱类物质侵入轴承内部会腐蚀轴承，腐蚀面积的不断扩大会引发锈蚀故障。在恶劣的金矿作业环境中，由于密封不严，一些坚硬的细小微粒会进入轴承，使其出现局部破损。如果不能及时发现并解决，那么轴承的高速运转将会造成磨损故障。

2.4研发符合企业需求的无损检测设备

随着人工智能技术水平的不断提高，金矿企业应从实际情况出发，促进人工智能与无损检测的融合。将便携式的超声设备与机器人等产品结合起来，打造符合金矿机械预防性维修的产品，提升金矿机械的可用性和稳定性，及时发现问题，避免金矿机械的长时间停机。无损检测与传统的金矿机械故障检测存在较大的差异，金矿机械设备的检修工作人员应积极适应新变化，多学习相关知识，真正做到各种检测标准和检测数据的烂熟于心。金矿企业定期组织相关人员进行专业培训，宣贯企业标准，宣传新技术、新理念，在金矿企业中全面推广无损检测方法，提高金矿的整体生产效率。轴承套圈检测结构设计近年来，研究人员对轴承套圈的检测进行了深入研究，对较少零件进行检测，可以旋转探头在所需表面上进行检测；也可对工件进行装夹，旋转工件，探头在适当位置不动，但轴承内外圈径向尺寸比较大，中间孔较大，壁厚较薄，轴向尺寸较小，不好装夹，大批量检测的成本很高，且不适用。研究一种能够大批量检测轴承内、外圈及滚动体并容易实现检测的自动装置，可减少检测成本。研究出一种双机械手操作的探伤系统，由计算机实时控制完成，轴承套圈由机械手末端的支撑轮放置在带轮皮带上，支承轮放置在内环表面上，内圈探头在装配时位置已经固定，支承轮在垂直于皮带的方向施加向下的力，并使轴承内圈沿皮带运动方向前进，其运动速度比皮带传动的速度慢，从而使得套圈在摩擦力的作用下产生自转，用探头检测内环表面。检测时，套圈自转超过2圈无报警，该套圈合格，后进入下一步；如果异常，则报警，套圈不合格。内环表面检测完成后，随着皮带传动运动到外环检测位置后停止，环外支撑轮完成对轴承套圈的定位与压紧，通过机械手臂环内支撑轮及检测探头离开，继而由环外支撑轮和检测探头以内环检测同样的方式带动套圈旋转，对外环面进行检测。该检测系统要求机械手的重复定位精度高，否则无法实现支撑轮对套圈的精确定位，影响检测的准确度，甚至无法完成检测。

针对以往各种电磁无损检测轴承裂纹技术存在的结构装置比较复杂、裂纹检测成本高、适用场合少的弊端，需对检测装置结构进行改进，以实现高效大批量检测。根据以往回转体本身结构形状的特点，回转体能自由转动，所以旋转工件，探头在固定位置不旋转。为此，设计了一种新结构，使被检测体在X、Y、Z方向不移动，进行旋转，将检测探头分别放置在内、外圆表面的固定位置进行检测，从而检测出轴承套圈是否存在裂纹，并进行裂纹预警，可对套圈进行全方位检测，结构简单，易于实现。

结语

（1）以往的轴承检测方法复杂，检测设备昂贵，且不适于大批量检测。本文根据被检测体回转结构特点，设计了一种简单装置，能使轴承内、外圈在X、Y、Z方向不移动，在带轮皮带摩擦力的作用下绕轴自由旋转，分别在外圆、内圆表面用探头进行检测，再经放大、滤波处理，可显示检测结果，从而达到对套圈全面检测的目的。（2）该装置根据矿山机械轴承铁磁性材料的特点，使用初始磁导率检测法进行裂纹检测，且检测完成后不用退磁。因需要在微小磁感应强度作用下对输出响应进行准确提取，采用了双线圈差分式结构探头。该装置结构简单，易实现，检测效率高，具有广阔的推广及应用前景。

参考文献

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作者简介：丛培佳（1987年5月），性别：男，民族：汉族，籍贯：山东威海，学历：大学本科，职称：机械工程师，研究方向:矿山工程机械设备  矿山无轨设备。