[發(fā)明專利]一種剪切彈簧的撕裂故障在線監(jiān)測(cè)方法和系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011542512.2
• 申請(qǐng)日: 2020-12-22
• 公開（公告）號(hào): CN112577730A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王新文;徐寧寧;林冬冬;于馳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）
• 主分類號(hào): G01M13/00
• 分類號(hào): G01M13/00;G01L5/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開了一種剪切彈簧的撕裂故障在線監(jiān)測(cè)方法和系統(tǒng)，包括：位移傳感器、薄膜拉壓傳感器、剪切彈簧橡膠、剪切彈簧鋼板、數(shù)據(jù)采集儀、電子計(jì)算機(jī)、無(wú)線信號(hào)收發(fā)模塊、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊。薄膜拉壓傳感器監(jiān)測(cè)剪切彈簧在工作時(shí)拉力和壓力，當(dāng)剪切彈簧橡膠發(fā)生撕裂時(shí)，薄膜拉壓傳感器可測(cè)得在剪切彈簧橡膠撕裂口下方拉力和壓力有不同程度的減小，據(jù)此可以通過薄膜拉壓傳感器所測(cè)壓力值判斷剪切彈簧橡膠是否發(fā)生撕裂及裂口的長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)剪切彈簧的故障診斷及剩余壽命預(yù)測(cè)。并在兩塊剪切彈簧鋼板端部分別安裝有位移傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)剪切彈簧所連接的兩個(gè)剛性部件位移的檢測(cè)及防止位移降低造成壓力減小導(dǎo)致檢測(cè)系統(tǒng)誤判。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及振動(dòng)機(jī)械及故障檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種剪切彈簧的撕裂故障在線監(jiān)測(cè)方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

剪切彈簧作為彈性部件被廣泛應(yīng)用于各種工程機(jī)械中，在振動(dòng)機(jī)械領(lǐng)域，剪切彈簧常作為雙質(zhì)體振動(dòng)給料機(jī)、振動(dòng)弛張篩和振動(dòng)離心機(jī)等振動(dòng)機(jī)械連接兩個(gè)振動(dòng)質(zhì)體的彈性部件，其彈性材料為橡膠，長(zhǎng)期使用會(huì)發(fā)生老化，且長(zhǎng)期在高強(qiáng)度的交變載荷下工作，因此剪切彈簧工作中易發(fā)生撕裂損壞，造成設(shè)備故障，影響生產(chǎn)，且振動(dòng)設(shè)備通常包含幾個(gè)剪切彈簧，其中一個(gè)剪切彈簧損壞會(huì)改變?cè)O(shè)備的剛度分布，造成設(shè)備振動(dòng)失穩(wěn)、振幅增大，從而會(huì)進(jìn)一步影響其他剪切彈簧的壽命，因此及時(shí)發(fā)現(xiàn)剪切彈簧的早期撕裂是必要的。另外，剪切彈簧的彈性材料為橡膠，其剛度受溫度影響較大，溫度高時(shí)剛度變小，溫度低時(shí)剛度變大，這會(huì)影響振動(dòng)機(jī)械的正常運(yùn)行，因此，檢測(cè)剪切彈簧所連接的振動(dòng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)也是有必要的。

目前針對(duì)剪切彈簧故障檢測(cè)的技術(shù)較少，且現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法檢測(cè)剪切彈簧橡膠是否發(fā)生開裂及裂口長(zhǎng)度。

鑒于此，有必要設(shè)計(jì)一種剪切彈簧故障檢測(cè)系統(tǒng)，可以檢測(cè)剪切彈簧的初期裂口，通常，振動(dòng)設(shè)備的剪切彈簧產(chǎn)生較小裂口時(shí)并不會(huì)嚴(yán)重影響設(shè)備正常運(yùn)行，只有裂口長(zhǎng)度達(dá)到一定程度時(shí)才會(huì)影響振動(dòng)設(shè)備的正常運(yùn)行，因此在剪切彈簧橡膠裂紋擴(kuò)展的過程屬于剪切彈簧的剩余壽命，對(duì)實(shí)現(xiàn)剪切彈簧的故障診斷及剩余壽命預(yù)測(cè)可使生產(chǎn)有計(jì)劃性的檢修和維護(hù)，避免剪切彈簧撕裂造成的設(shè)備故障，保護(hù)未損壞剪切彈簧，同時(shí)檢測(cè)振動(dòng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，保障正常生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于檢測(cè)剪切彈簧橡膠是否發(fā)生開裂的檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以準(zhǔn)確的檢測(cè)剪切彈簧橡膠撕裂的裂口長(zhǎng)度，并且可以檢測(cè)剪切彈簧所連接振動(dòng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種剪切彈簧的撕裂故障在線監(jiān)測(cè)方法和系統(tǒng)，其中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括：位移傳感器、薄膜拉壓傳感器、剪切彈簧橡膠、剪切彈簧鋼板、數(shù)據(jù)采集儀、電子計(jì)算機(jī)、無(wú)線信號(hào)收發(fā)模塊、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊。振動(dòng)設(shè)備的剪切彈簧工作過程中兩個(gè)剪切彈簧鋼板在交變載荷作用下具有固定相對(duì)振幅，使剪切彈簧橡膠產(chǎn)生固定彈性形變，這使得工作時(shí)剪切彈簧橡膠應(yīng)力分布也是固定的，因此剪切彈簧發(fā)生撕裂位置也比較固定，位于過渡圓弧處開始撕裂并向內(nèi)擴(kuò)展延伸，對(duì)剪切彈簧進(jìn)行應(yīng)力分析結(jié)果也解釋了剪切彈簧撕裂位置比較統(tǒng)一的原因，即剪切彈簧工作過程中過度圓弧處應(yīng)力集中明顯。因此，針對(duì)剪切彈簧這種特有損壞形式，我們?cè)O(shè)計(jì)一種用于監(jiān)測(cè)剪切彈簧橡膠是否發(fā)生開裂的監(jiān)測(cè)方法和系統(tǒng)。其中監(jiān)測(cè)方法包括：安置在橡膠彈簧與固定鋼板中間夾層的薄膜拉壓傳感器監(jiān)測(cè)剪切彈簧在工作時(shí)發(fā)生彈性變形的拉力和壓力，當(dāng)橡膠彈簧發(fā)生撕裂時(shí)，薄膜拉壓傳感器可測(cè)得在橡膠彈簧撕裂口下方拉力和壓力有不同程度的減小，即拉力大幅度減小，壓力小幅度減小，且隨著橡膠彈簧撕裂口長(zhǎng)度的增加，橡膠彈簧撕裂口下方拉力和壓力變化是有規(guī)律的，即開裂長(zhǎng)度越長(zhǎng)對(duì)應(yīng)壓力值和拉力值越小，按此規(guī)律可以根據(jù)薄膜拉壓傳感器所測(cè)壓力值判斷橡膠彈簧是否發(fā)生撕裂及裂口的長(zhǎng)度。剪切彈簧的兩個(gè)固定鋼板的相對(duì)位移大小也會(huì)影響薄膜拉壓傳感器處的拉力和壓力，在兩個(gè)固定鋼板端部分別安裝有位移位移傳感器，通過電子計(jì)算機(jī)軟件積分運(yùn)算，轉(zhuǎn)化為位移信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)剪切彈簧所連接的兩個(gè)剛性部件位移的檢測(cè)，如果振動(dòng)設(shè)備位移發(fā)生異常，則需及時(shí)停機(jī)檢查，只有在振動(dòng)設(shè)備位移正常情況下，才由系統(tǒng)測(cè)得的壓力和拉力信號(hào)判斷剪切彈簧是否發(fā)生故障或裂口長(zhǎng)度大小，防止位移降低造成薄膜拉壓傳感器檢測(cè)到的壓力和拉力減小導(dǎo)致誤判，實(shí)現(xiàn)剪切彈簧的故障診斷及剩余壽命預(yù)測(cè)。