專利名稱：一種基于漏磁信號測量的齒輪彎曲疲勞裂紋損傷檢測方法
技術領域：
本發明屬于機械無損檢測、狀態監控技術領域，具體涉及一種基于漏磁信號測量的齒輪彎曲疲勞裂紋損傷檢測方法。
背景技術：
磁記憶檢測技術是通過測量鐵磁性金屬構件表面自身的漏磁信號來判斷金屬構件的應力集中區和微裂紋損傷的一種無損檢測方法。其原理是:鐵磁性金屬材料在載荷的作用下，材料內部的不連續部位(如形狀、結構或缺陷)會造成應力的不均勻分布，出現應力集中。冋時，由于金屬內部存在著多種內耗效應(如粘彈性內耗、位錯內耗)，造成動態載荷消除后，加載時形成的應力集中區得以保留，并具有相當高的應力能。為抵消應力集中區的應力能，在該區域由于磁機械效應作用引發的磁疇組織的重新取向排列會保留下來，形成磁極，并在構件表面產生漏磁場。磁記憶檢測技術能檢測出可能誘發損傷或破壞的應力集中部位，為設備的早期診斷提供了依據，在機械、航空、鐵路、石化等領域有著廣泛的應用。齒輪是構成機械設備的重要零件，大型機械設備的齒輪承載扭矩較大，在長時間連續工作的環境下，齒輪的輪齒極易萌生裂紋、齒面點蝕和膠合等失效損傷，特別是輪齒彎曲疲勞裂紋損傷，如果不能夠在裂紋損傷的萌生期及早檢測出來，就可能導致斷齒事故的發生，造成設備損壞，帶來重大的損失。齒輪常規的檢測方法是通過振動與噪聲檢測，這種方法可以在線檢測，但通常只有在宏觀裂紋出現以后才能檢測出來，往往很難做到彎曲疲勞裂紋損傷的早期檢測。采用磁記憶方法檢測齒輪損傷的應用還很少，其中發明專利201010207147.X提出通過設計與被測齒輪的輪齒齒形相嚙合的檢測裝置來測量輪齒齒形表面的漏磁信號，以此來檢測齒輪的損傷。但該方法沒有綜合考慮齒輪全壽命工作過程中漏磁信號的變化規律，沒有綜合考慮齒輪工作過程中漏磁信號是多種原因綜合的結果，而且該方法通常只適用于大型齒輪，對于小尺寸齒輪，檢測裝置加工困難，實際應用中可操作性不強。
發明內容
本發明的目的在于提供一種基于漏磁信號測量的齒輪彎曲疲勞裂紋損傷檢測方法，該方法對齒輪輪齒彎曲疲勞狀態的判斷更準確，并且操作簡便，適合于各種尺寸的齒輪輪齒彎曲疲勞裂紋損傷早期檢測。本發明提供的基于漏磁信號測量的齒輪彎曲疲勞裂紋損傷檢測方法，包括以下步驟:I)將處于正常狀態尚未發生輪齒彎曲疲勞裂紋損傷的齒輪，在額定負載下經過10萬至30萬次載荷循環以后，其狀態用 S1來表示，沿輪齒齒寬方向等間隔測量齒輪各輪齒齒頂表面的法向漏磁信號Hi (k，S1), i = 1,2, -,M k=l，2，…，N，其中i表示齒輪輪齒序號，M表示齒輪的輪齒數，k表示沿輪齒齒寬方向齒頂法向漏磁信號測量點序號，N表示總的測量點數，上述輪齒齒頂法向漏磁信號是指垂直于輪齒齒頂表面的漏磁信號；2)根據測量得到的各齒頂法向漏磁信號Hi (k，S1)，由公式(I)計算得到各齒頂法向漏磁信號的差分值A Hi (k，S1): k=l，2，…，N-1A Hi (k, S1) =Hi (k+1, S1) -Hi (k, S1)，k=l, 2，…，N_1 (I)；3)根據測量得到的各齒頂法向漏磁信號Hi (k，S1)，由公式(2)計算得到各齒頂法向漏磁信號的平均值^1(S1):1 N
權利要求
1.一種基于漏磁信號測量的齒輪彎曲疲勞裂紋損傷檢測方法，其特征在于包括以下步驟: 1)將處于正常狀態尚未發生輪齒彎曲疲勞裂紋損傷的齒輪，在額定負載下經過10萬至30萬次載荷循環以后，其狀態用S1來表示，沿輪齒齒寬方向等間隔測量齒輪各輪齒齒頂表面的法向漏磁信號Hi (k，S1), i = 1,2, -,M k=l，2，…，N，其中i表示齒輪輪齒序號，M表示齒輪的輪齒數，k表示沿輪齒齒寬方向齒頂法向漏磁信號測量點序號，N表示總的測量點數，上述輪齒齒頂法向漏磁信號是指垂直于輪齒齒頂表面的漏磁信號； 2)根據測量得到的各齒頂法向漏磁信號Hi(k，S1)，由公式(I)計算得到各齒頂法向漏磁信號的差分值A Hi (k，S1):k=l，2，…，N-1A Hi (k, S1) =Hi (k+1, S1) -Hi (k, S1)，k=l, 2，…，N-1 (I)； 3)根據測量得到的各齒頂法向漏磁信號Hi(k，Sl)，由公式(2)計算得到各齒頂法向漏磁信號的平均值屮(s;):
全文摘要
本發明公開了一種基于漏磁信號測量的齒輪彎曲疲勞裂紋損傷檢測方法，包括以下步驟1)將齒輪，在額定負載下經過10萬至30萬次載荷循環以后，測量齒輪各輪齒齒頂表面的法向漏磁信號；2)根據法向漏磁信號計算得到其差分值；3)根據法向漏磁信號計算得到其平均值等；根據①齒頂法向漏磁信號平均值會比正常狀態顯著增大；②差分曲線形狀會與正常狀態的差分曲線形狀產生明顯差異兩個條件同時滿足作為齒輪輪齒萌生彎曲疲勞裂紋損傷的檢測依據。本方法對齒輪輪齒彎曲疲勞狀態的判斷更準確，并且操作簡便，適合于各種尺寸的齒輪輪齒彎曲疲勞裂紋損傷早期檢測。
文檔編號G01N27/83GK103091392SQ20131001450
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月15日 優先權日2013年1月15日
發明者楊定新, 胡政, 宋立軍, 楊擁民, 胡文睿, 李寶璽 申請人:中國人民解放軍國防科學技術大學