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类型一种新型轴承径向游隙检测与分选装置.pdf

  • 上传人:first2
  • 文档编号:100373218
  • 上传时间:2021-09-07
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    关 键  词:
    一种 新型 轴承 径向 游隙 检测 分选 装置
    资源描述:
    ! 量型! Q 鲤= 三Z 丝 C N 4 1 1 1 4 8 T H 轴承2 0 1 6 年7 期 B e a r i n g2 0 1 6 ,N o 7 6 1 6 4 一种新型轴承径向游隙检测与分选装置 郑晓峰1 ,陆斌超1 ,应正平2 ( 1 浙江机电职业技术学院 机械工程学院,杭州3 1 0 0 5 3 ;2 湖州出入境检验检疫局,浙江湖州3 1 3 2 0 0 ) 摘要:研制了轴承径向游隙自动检测与分选装置,可实现自动送料、自动检测与自动分选。该装置机械结构包 括送料机构、夹紧机构、顶旋机构和分选机构;控制系统以S T C l 2 e 5 a 6 0 S 2 单片机为核心,采用C 语言编制控制 程序;测量系统由激光传感器构成,以L a b V I E W 编制显示界面,用于数据的采集、显示与分析。试验表明,研制 的轴承径向游隙自动检测与分选装置能够快速精确地对轴承径向游隙进行检测与分选。 关键词:滚动轴承;径向游隙;检测;分选;激光传感器;L a b V I E W 中图分类号:T H l 3 3 3 3 ;T P 2 3文献标志码:B文章编号:1 0 0 0 3 7 6 2 ( 2 0 1 6 ) 0 7 0 0 6 1 0 4 AN e wT y p eD e t e c t i o na n dS o r t i n gD e v i c ef o rR a d i a lC l e a r a n c eo f B e a r i n g s Z h e n gX i a o f e n 9 1 ,L uB i n e h a 0 1 ,Y i n gZ h e n g p i n 9 2 ( 1 S c h o o lo fM e c h a n i c a lE n g i n e e r i n g ,Z h e j i a n gI n s t i t u t eo fM e c h a n i c a la n dE l e c t r i c a lE n g i n e e r i n g ,H a n g z h o u 3 1 0 0 5 3 ,C h i n a ;2 H u z h o uE n t r y E x i tI n s p e c t i o na n dQ u a r a n t i n eB u r e a u ,H u z h o u3 1 3 2 0 0 ,C h i n a ) A b s t r a c t :T h ea u t o m a t i cd e t e c t i o na n ds o r t i n gd e v i c ei sd e v e l o p e df o rr a d i a lc l e a r a n c eo fb e a r i n g s ,w h i c hr e a l i z ea u t o - m a t i cf e e d i n g ,d e t e c t i o na n ds o r t i n g T h em e c h a n i c a ls t r u c t u r eo fd e v i c ei n c l u d e sf e e d i n gm e c h a n i s m ,c l a m p i n gm e c h a - n i s m ,t o ps p i nm e c h a n i s ma n ds o r t i n gm e c h a n i s m T h ec o r eo fc o n t r o ls y s t e mi sm i c r o c o n t r o l l e rS T C l 2 c S a 6 0 S 2 ,a n d t h ec o n t r o lp r o g r a mi sp r o g r a m m e db yCl a n g u a g e T h ed e t e c t i o ns y s t e mi sc o m p o s e do fal a s e rs e n s o r ,a n dt h el a b - V I E Wi sp r o g r a m m e dt od i s p l a yi n t e r f a c ef o rd a t aa c q u i s i t i o n d i s p l a ya n da n a l y s i s T h ee x p e r i m e n t sd e m o n s t r a t et h a t t h ed e t e c t i o na n ds o r t i n gf o rr a d i a lc l e a r a n c eo fb e a r i n g si sq u i c k l ya n da c c u r a t e l yr e a l i z e db yd e v e l o p e da u t o m a t i cd e - t e c t i o na n ds o r t i n gd e v i c e K e yw o r d s :r o i l i n gb e a t i n g ;r a d i a lc l e a r a n c e ;d e t e c t i o n ;s o r t i n g ;l a s e rs e n s o r ;L a b V I E W 径向游隙影响轴承的运转精度、寿命、振动与 噪声等,是轴承必检项目J 。目前,轴承径向游 隙的检测方法有塞尺检测法、压铅检测法、专用测 量仪( 如X 0 9 3 J B ) 、在线自动检测等,塞尺法和专 用测量仪的成本低,但效率不高,且存在人为读数 误差;在线自动检测能进行快速准确地测量,但成 本大,且在线抽检的轴承仍需手动检测【3 4J 。 为解决上述问题,研制了一种新型轴承径向游 隙自动检测与分选装置,可实现轴承径向游隙的自 动检测与分选( 适用于外径1 5 1 2 0l n m 的各类滚 收稿日期:2 0 1 6 0 2 0 3 ;修回日期:2 0 1 6 0 4 1 8 基金项目:浙江省教育厅科研项目( Y 2 0 1 5 3 4 3 4 2 ) 作者简介:郑晓峰( 1 9 8 5 一) ,男,浙江台州人,研究方向为 检测技术与机械自动化,E m a i l :h y z x f 2 0 0 1 1 6 3 c o m 。 动轴承) ,大大提高轴承径向游隙的检测效率。 1 机械结构 径向游隙自动检测与分选装置的机械机构如 图1 所示,主要由送料机构、夹紧机构、顶旋机构、 分选机构等组成。 l 一分选机构;2 一顶旋机构;3 一夹紧机构;4 一送料机构 图1 装置模型 F i g 1 M o d e lf o rd e v i c e 万方数据 轴承) 2 0 1 6 N o 7 1 1 送料机构 送料机构如图2 所示,主要依靠曲柄滑块和斜 管实现自动送料。斜管一端可连接流水线( 亦可手 动装入轴承) ,步进电动机驱动曲柄滑块,将曲柄滑 块的行程控制为一个被检轴承的直径。当滑块右 移时,被检轴承被推至定位槽中实现自动定位并通 过挡片与待检轴承隔离,同时滑块挡住斜管口使其 中的轴承无法自动坠落;当前被检轴承完成检测 后,曲柄滑块左移,斜管中的轴承借助重力及推力 自动掉下;然后曲柄滑块右移,将定位槽中的已检 轴承推至相应的分选档中,并将后一待检轴承推入 定位槽中;周而复始,实现自动送料。 1 一电动机;2 一曲柄滑块;3 一斜管:4 一挡片;5 - - 疋位稽 图2 送料机构 F i g 2F e e d i n gm e c h a n i s m 1 2 夹紧机构 标准规定,测量轴承径向游隙时需夹紧内圈, 移动外圈,为此设计了如图3 所示的夹紧机构,该 机构主要由双头反牙丝杠、螺母、连接块、直线导 轨、直线轴承滑块、偏心夹头组成。 1 一反牙丝杠;2 一导轨滑块;3 一夹头;4 一丝杠螺母 图3 夹紧机构 F i g 3C l a m p i n gm e c h a n i s m 步进电动机带动丝杠转动,由于反牙,电动机 正转时2 个丝杠螺母相向运动,电动机反转时2 个丝杠螺母背向运动。丝杠螺母通过连接块与直 线轴承滑块连接,直线轴承滑块由直线导轨导向。 偏心夹头固定于连接块一端,连接块另一端通过 角铁固定于直线轴承滑块上。步进电动机正转, 丝杠螺母在丝杠的带动下相向而行,带动直线轴 承滑块相向移动,偏心夹头夹紧轴承内圈;反之, 电动机反转,偏心夹头松开轴承内圈。 1 3 顶旋机构 测量轴承径向游隙时,需要固定内圈,并在同 一个径向交替施加载荷,测量2 次的位移差即为 该方向的径向游隙。在本装置中,轴承采用竖直 装夹且悬空,当顶旋机构上顶时,施加向上的载荷 将轴承外圈顶起,当顶旋机构收回时,轴承外圈受 重力作用( 替代下压载荷) 恢复到原位置。通过试 验发现,重力作用与独立施加下压载荷产生的效 果相同,为精简结构,提升检测效率,去掉了下压 机构。 根据标准要求,需要测量多个径向的游隙,因 此,顶旋机构需要完成上顶和旋转轴承外圈2 个 动作。如图4 所示,顶旋机构由电磁铁架、电磁 铁、转动轮、轮架、微型步进电动机构成。电磁铁 用2 个螺母固定在轮架底部,可以调整转动轮被 顶起的高度,以适用于不同外径的轴承。 l 一电磁铁;2 - - 微型步进电动机;3 一转动轮;4 一轮架;5 - - 7 l 导杆 图4 顶旋机构 F i g 4T o ps p i nm e c h a n i s m 上顶动作由电磁铁完成。电磁铁通电后引导 杆向上顶出,通过顶升装置向轴承外圈施加一定 的载荷,顶起轴承外圈。转动轮中间嵌有硅胶材 质的弹性密封圈,密封圈碰到不同游隙的轴承有 一定量的回弹,不但可以保持一定的载荷作用于 轴承外圈,也可防止直接刚性接触。轮架为u 形 槽结构,一边固定有微型减速步进电动机,可驱动 转动轮转动。 1 4 分选机构 如图5 所示,自动分选机构由电动机、齿轮齿 条、直线导轨和存放区等组成。分选时,根据激光 测量仪测出的实际游隙值分组,并在单片机的控 制下由齿轮齿条将轴承带至相应的存放区,实现 分选。 万方数据 郑晓峰,等:一种新型轴承径向游隙检测与分选装置 1 一存放【蔓;2 一齿条;3 一直线导轨 图5 分选机构 F i g 5S o r t i n gm e c h a n i s m 2 测量系统 测量系统结构如图6 所示,由激光位移传感 器( 重复性4 - 0 3 m ,分辨率0 1 斗m ) 、保持架 和固定夹板组成。保持架由型材构成,固定于装 置平台,固定夹板通过螺钉固定于保持架的左右 臂,可根据激光位移传感器的测量范围自由升降。 激光位移传感器固定于固定夹板上。 一 l 保持架;2 一固定夹板;3 一激光位移传感器;4 一螺钉 图6 测量系统结构图 F i g 6 S t r u c t u r ed i a g r a mo fm e a s u r e m e n ts y s t e m 测量时,轴承内圈固定,外圈在顶旋机构作用 下沿径向移动,通过激光位移传感器精确获取该 位移量,然后旋转轴承角度,测量3 个不同径向的 位移值,最后求平均值作为该轴承的径向游隙值。 由于顶旋机构的作用,轴承内圈夹头可能会产生 微小变形,从而影响测量准确性。为此,在转动轮 、上增加一层橡胶圈,改刚性接触为柔性接触,有效 地降低了变形量;软件方面则采取先顶后读数的 方法,回弹再读数,有效避开变形量,提高了测量 精度。 显示界面如图7 所示,由L a b V I E W 编制而成, 其功能包括串口参数设置、数据接收与发送区、数 据文件保存、图形显示等。该界面通过串口与单 片机通信,可在接收区显示单片机发送过来的数 据,也可将数据绘制在波形图表中,
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