本發(fā)明涉及檢測技術領域，具體地，涉及一種接觸變形件的接觸狀態(tài)檢測方法和系統(tǒng)。尤其是一種兼具振動激勵下接觸力和接觸可靠性狀態(tài)檢測與評估的方法。

背景技術：

根據(jù)梁的橫向振動理論，旋轉(zhuǎn)裝置的接觸變形件可視為一端固定一端簡支的等截面細長梁，其橫向振動方程為：

其中E,I,ρ,A分別為接觸變形件的彈性模量、截面慣性矩、密度、截面面積。w(x,t)為梁的撓度，f(x,t)為梁所受的激勵力。x為截面位置，t為時間。接觸變形件的接觸壓力與振動方程的邊界條件有直接關系，其會影響到接觸變形件的振動響應。

常用的接觸變形件壓力測試方法包括測力計直接測試法和蜂鳴器斷路測試法，直接測試法是手持測力計測得接觸變形件工作壓力數(shù)值，方法便捷但手持測試會造成測力計測試位置和讀數(shù)不穩(wěn)定；蜂鳴器斷路測試法是在直接測試法中加入蜂鳴器裝置，當被測刷片脫離旋轉(zhuǎn)裝置之前，蜂鳴器兩端線通過旋轉(zhuǎn)裝置短接，一直在報警；為了盡可能的消除人為因素對于測力計讀數(shù)的干擾，設計了伺服電機帶動拉力計的接觸變形件壓力測試系統(tǒng)，但是依然存在著測量點與接觸點不一致、由于接觸測量導致的附加變形和應力引起測量失真和測量效率低的問題。另外也有人提出了基于懸臂梁小變形理論的接觸變形件壓力測量方法，但僅僅局限于理論研究，且在工作狀態(tài)下無法獲取接觸變形件的靜態(tài)變形，從而無法進行接觸壓力的動態(tài)測量。

目前的測試方法均為靜態(tài)環(huán)境下測量接觸壓力，無法動態(tài)檢測工作狀態(tài)下一段時間內(nèi)的接觸壓力是否均滿足設計要求。本發(fā)明提出的基于接觸變形件振動響應的旋轉(zhuǎn)裝置接觸壓力、位移、摩擦、磨損等接觸狀態(tài)檢測不僅可以進行靜態(tài)安裝接觸壓力測量，還可以在工作狀態(tài)下進行接觸壓力的動態(tài)測量，給出一段時間內(nèi)的接觸壓力時間歷程，綜合評判接觸壓力是否滿足設計要求。同時本發(fā)明所提方法，還可檢測在振動環(huán)境下，接觸壓力是否滿足設計要求；并可綜合接觸壓力時間變化趨勢，預估磨損情況。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種接觸變形件的接觸狀態(tài)檢測方法。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種接觸變形件的接觸狀態(tài)檢測方法，包括：

對接觸變形件施加外部激勵；

以非接觸傳感方式，檢測接觸變形件對外部激勵的激勵響應；

根據(jù)所述激勵響應得到接觸變形件的接觸狀態(tài)。

優(yōu)選地，根據(jù)所述激勵響應，得到接觸變形件在檢測初始時刻、檢測時間歷程中或者檢測時間歷程后的接觸狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述接觸狀態(tài)，包括振動激勵下的如下任一種狀態(tài)或兼具任多種狀態(tài)：

-接觸壓力；

-摩擦力；

-磨損情況；

-接觸可靠性；

所述接觸變形件的一端固定，另一端為被軸支撐的簡支端；

簡支端受到接觸壓力。

優(yōu)選地，所述外部激勵，包括如下任一種或任多種激勵：

-施加能量；

-施加振動。

優(yōu)選地，檢測激勵響應的位置，具體為：

-檢測接觸變形件任意截面處對外部激勵的激勵響應；或者

-檢測接觸變形件敏感點處對外部激勵的激勵響應。

優(yōu)選地，根據(jù)接觸變形件任意截面處激勵響應的零頻幅值與檢測時間歷程內(nèi)接觸變形件接觸壓力有著線性的靈敏度，檢測接觸變形件接觸壓力的時間歷程；

根據(jù)所述接觸變形件接觸壓力的時間歷程，判斷接觸變形件接觸壓力是否符合工作要求和/或接觸變形件觸點磨損情況。

優(yōu)選地，接觸變形件為一個或多個；其中，多個接觸變形件的簡支端并排支撐在軸上。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種接觸變形件的接觸狀態(tài)檢測系統(tǒng)，包括：測試平臺、測試傳感系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)；

測試平臺對接觸變形件施加外部激勵；

測試傳感系統(tǒng)以非接觸傳感方式，檢測接觸變形件對外部激勵的激勵響應；

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將激勵響應發(fā)送給數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)；

數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)根據(jù)所述激勵響應得到接觸變形件的接觸狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述測試平臺包括激振系統(tǒng)、測試夾具、臺架；

激振系統(tǒng)、測試夾具、測試傳感系統(tǒng)均設置在臺架上；

激振系統(tǒng)包括水平激振系統(tǒng)和垂直激振系統(tǒng)；

水平激振系統(tǒng)用于對接觸變形件進行軸向方向上的激振；

垂直激振系統(tǒng)用于對接觸變形件進行徑向方向上的激振；

測試夾具用于對試件進行定位夾持。

優(yōu)選地，所述測試夾具與測試傳感系統(tǒng)之間配置為固定或運動形式；

所述測試平臺通過傳送帶將一件或者多件被檢測件移動到位；

所述測試傳感系統(tǒng)對移動到位的多件被檢測件批量進行檢測。

本發(fā)明的工作原理為：根據(jù)梁的橫向振動理論，接觸變形件的接觸壓力與振動方程的邊界條件有直接關系，其會影響到接觸變形件的振動響應。根據(jù)梁的小變形理論，梁所受接觸壓力與梁的末端變形關系由梁的撓度曲線方程確定。但由于旋轉(zhuǎn)裝置表面型面誤差、觸點摩損以及旋轉(zhuǎn)裝置運行環(huán)境存在振動干擾等因素，接觸變形件在運行狀態(tài)下，總是受到外部的激勵而振動，因此簡單的基于靜變形理論檢測接觸壓力的方法存在較大的誤差。本發(fā)明基于以上因素，直接考慮通過在接觸壓力影響下的接觸變形件振動響應進行接觸壓力的檢測。接觸變形件任意截面處振動響應的零頻幅值與檢測時間段內(nèi)的接觸變形件觸點力有著線性的靈敏度，在旋轉(zhuǎn)裝置工作狀態(tài)或振動環(huán)境下，可以檢測接觸力的時間歷程，給出相應工作條件下接觸壓力是否符合工作要求，并進一步預估接觸變形件觸點磨損情況。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

1、避免人工操作導致的讀數(shù)不穩(wěn)定，不需要精確判斷接觸變形件是否與旋轉(zhuǎn)裝置脫離；

2、不存在接觸測量引入的附加誤差，可以進行多觸點同時測量，效率高；

3、不僅僅適用于靜態(tài)檢測(檢測安裝接觸壓力)，還可以在工作狀態(tài)下動態(tài)檢測接觸壓力等接觸狀態(tài)，給出一段時間內(nèi)的接觸狀態(tài)時間歷程，從而得出運行狀態(tài)下接觸狀態(tài)是否滿足工作要求；

4、可以直接同振動測試融合，在測量接觸變形件壓力的同時分析振動環(huán)境下的工作可靠性，更全面更合理的給出被測旋轉(zhuǎn)裝置的合格性；

5、可預估接觸變形件觸點的磨損情況。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：

圖1為接觸變形件模型原理示意圖。

圖2為本發(fā)明的測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為實施實例的硬件平臺結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：

1-水平激振系統(tǒng)

2-測試傳感系統(tǒng)

3-測試夾具

4-垂向激振系統(tǒng)

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變化和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。

本發(fā)明提供了一種接觸變形件的接觸狀態(tài)檢測方法，其中：旋轉(zhuǎn)裝置的接觸變形件視為一端固定一端簡支的等截面固定接觸件梁，簡支端由于接觸變形件自身彈性變形產(chǎn)生接觸壓力。如圖1所示，為接觸變形件梁模型原理示意圖；圖中：接觸變形件視為一端固定，一端簡支的等截面梁。接觸變形件與旋轉(zhuǎn)裝置觸點視為簡支端。F即為接觸變形件觸點力，即待測接觸壓力，w(L,0)為接觸變形件末端初始撓度，L為接觸變形件長度。接觸變形件的振動響應受接觸壓力影響，檢測任意截面處響應零頻幅值即可測得接觸壓力等接觸狀態(tài)。本發(fā)明可以在工作狀態(tài)或振動環(huán)境下，實現(xiàn)接觸變形件接觸壓力等接觸狀態(tài)的動態(tài)檢測，在一段時間內(nèi)給出接觸壓力等接觸狀態(tài)時域歷程，以檢驗運行狀態(tài)或振動環(huán)境下接觸變形件接觸壓力是否符合工作要求，并預估接觸變形件磨損情況。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種接觸變形件的接觸狀態(tài)檢測方法，包括：對接觸變形件施加外部激勵；以非接觸傳感方式，檢測接觸變形件對外部激勵的激勵響應；根據(jù)所述激勵響應得到接觸變形件的接觸狀態(tài)。其中，本領域技術人員結(jié)合現(xiàn)有技術可以通過非接觸傳感器實現(xiàn)非接觸傳感方式，例如采用激光傳感器等，在此不再贅述。

根據(jù)所述激勵響應，得到接觸變形件在檢測初始時刻、檢測時間歷程中或者檢測時間歷程后的接觸狀態(tài)。所述接觸狀態(tài)，包括接觸壓力、摩擦力、接觸可靠性或者磨損情況中的任一種或任多種組合的狀態(tài)；所述接觸變形件的一端固定，另一端為被軸支撐的簡支端；簡支端受到接觸壓力。

所述外部激勵，包括如下任一種或任多種激勵：

-施加能量；例如向接觸變形件傳導熱量

-施加振動。

檢測激勵響應的位置，具體為：

-檢測接觸變形件任意截面處對外部激勵的激勵響應；或者

-檢測接觸變形件敏感點處對外部激勵的激勵響應。其中，敏感點可以是接觸變形件最大振幅處或者最大變形處

所述接觸變形件的接觸狀態(tài)檢測方法，根據(jù)接觸變形件任意截面處激勵響應的零頻幅值與檢測時間歷程內(nèi)接觸變形件接觸壓力有著線性的靈敏度，檢測接觸變形件接觸壓力的時間歷程；根據(jù)所述接觸變形件接觸壓力的時間歷程，判斷接觸變形件接觸壓力是否符合工作要求和/或接觸變形件觸點磨損情況。接觸變形件為一個或多個；其中，多個接觸變形件的簡支端并排支撐在軸上。

本發(fā)明還提供一種接觸變形件的接觸狀態(tài)檢測系統(tǒng)，實施所述接觸變形件的接觸狀態(tài)檢測方法。所述接觸變形件的接觸狀態(tài)檢測系統(tǒng)，包括：測試平臺、測試傳感系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)；測試平臺對接觸變形件施加外部激勵；測試傳感系統(tǒng)以非接觸傳感方式，檢測接觸變形件對外部激勵的激勵響應；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將激勵響應發(fā)送給數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)；數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)根據(jù)所述激勵響應得到接觸變形件的接觸狀態(tài)。所述測試平臺包括激振系統(tǒng)、測試夾具、臺架；激振系統(tǒng)、測試夾具、測試傳感系統(tǒng)均設置在臺架上；激振系統(tǒng)包括水平激振系統(tǒng)和垂直激振系統(tǒng)；水平激振系統(tǒng)用于對接觸變形件進行軸向方向上的激振；垂直激振系統(tǒng)用于對接觸變形件進行徑向方向上的激振；測試夾具用于對試件進行定位夾持。所述測試平臺采用一種被檢測件可以通過傳送帶傳送到位，或多件被檢測件固定，檢測傳感器移動到位的批量檢測形式，以提高檢測效率。

所述測試傳感系統(tǒng)能夠多觸點同時非接觸測量。所述測試夾具與測試傳感系統(tǒng)之間配置為固定或運動形式。

所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)根據(jù)所述測試傳感器系統(tǒng)中傳感器的具體選型，選用具有適當通道數(shù)與位數(shù)的采集模塊來采集檢測數(shù)據(jù)，并做相應的編碼等前處理之后與所述數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)通信。

所述數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、圖形顯示模塊、通訊模塊以及異常報警模塊。所述數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)將接觸變形件的振動信號進行去噪和分觸點提取，根據(jù)信號的量級與平穩(wěn)性使用基于小波去噪的時頻分析方法或基于非線性動力學的微弱信號提取方法，得到接觸變形件觸點力信號。

所述通訊模塊根據(jù)傳感器、數(shù)采系統(tǒng)等的情況選用串口或以太網(wǎng)通訊；所述圖形顯示模塊針對提取出的多個接觸變形件觸點力信號進行圖形顯示；所述異常報警模塊在檢測到接觸變形件與旋轉(zhuǎn)裝置接觸壓力超出設計范圍的時候，進行顯示預警，提示需要調(diào)整裝配。

所述接觸變形件的接觸狀態(tài)檢測方法，在工作狀態(tài)下，實現(xiàn)接觸變形件觸點力信號的動態(tài)檢測，在一段時間內(nèi)給出觸點力時域歷程，以檢驗運行狀態(tài)下接觸變形件接觸壓力是否符合工作要求。所述運行狀態(tài)是在工頻振動干擾下的運行狀態(tài)。本發(fā)明因此可以在一定時間內(nèi)給出旋轉(zhuǎn)裝置的合格性并預估接觸變形件磨損情況。

以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。在不沖突的情況下，本申請的實施例和實施例中的特征可以任意相互組合。