[发明专利]一种剪切弹簧的撕裂故障在线监测方法和系统

说明书

本发明公开了一种剪切弹簧的撕裂故障在线监测方法和系统，包括：位移传感器、薄膜拉压传感器、剪切弹簧橡胶、剪切弹簧钢板、数据采集仪、电子计算机、无线信号收发模块、数据转换模块。薄膜拉压传感器监测剪切弹簧在工作时拉力和压力，当剪切弹簧橡胶发生撕裂时，薄膜拉压传感器可测得在剪切弹簧橡胶撕裂口下方拉力和压力有不同程度的减小，据此可以通过薄膜拉压传感器所测压力值判断剪切弹簧橡胶是否发生撕裂及裂口的长度，实现剪切弹簧的故障诊断及剩余寿命预测。并在两块剪切弹簧钢板端部分别安装有位移传感器，实现对剪切弹簧所连接的两个刚性部件位移的检测及防止位移降低造成压力减小导致检测系统误判。

技术领域

本发明涉及振动机械及故障检测领域，具体涉及一种剪切弹簧的撕裂故障在线监测方法和系统。

背景技术

剪切弹簧作为弹性部件被广泛应用于各种工程机械中，在振动机械领域，剪切弹簧常作为双质体振动给料机、振动弛张筛和振动离心机等振动机械连接两个振动质体的弹性部件，其弹性材料为橡胶，长期使用会发生老化，且长期在高强度的交变载荷下工作，因此剪切弹簧工作中易发生撕裂损坏，造成设备故障，影响生产，且振动设备通常包含几个剪切弹簧，其中一个剪切弹簧损坏会改变设备的刚度分布，造成设备振动失稳、振幅增大，从而会进一步影响其他剪切弹簧的寿命，因此及时发现剪切弹簧的早期撕裂是必要的。另外，剪切弹簧的弹性材料为橡胶，其刚度受温度影响较大，温度高时刚度变小，温度低时刚度变大，这会影响振动机械的正常运行，因此，检测剪切弹簧所连接的振动设备的运行状态也是有必要的。

目前针对剪切弹簧故障检测的技术较少，且现有技术无法检测剪切弹簧橡胶是否发生开裂及裂口长度。

鉴于此，有必要设计一种剪切弹簧故障检测系统，可以检测剪切弹簧的初期裂口，通常，振动设备的剪切弹簧产生较小裂口时并不会严重影响设备正常运行，只有裂口长度达到一定程度时才会影响振动设备的正常运行，因此在剪切弹簧橡胶裂纹扩展的过程属于剪切弹簧的剩余寿命，对实现剪切弹簧的故障诊断及剩余寿命预测可使生产有计划性的检修和维护，避免剪切弹簧撕裂造成的设备故障，保护未损坏剪切弹簧，同时检测振动设备的运行状态，保障正常生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于检测剪切弹簧橡胶是否发生开裂的检测系统，该系统可以准确的检测剪切弹簧橡胶撕裂的裂口长度，并且可以检测剪切弹簧所连接振动设备的运行状态。

为了实现上述目的，本发明提供一种剪切弹簧的撕裂故障在线监测方法和系统，其中监测系统包括：位移传感器、薄膜拉压传感器、剪切弹簧橡胶、剪切弹簧钢板、数据采集仪、电子计算机、无线信号收发模块、数据转换模块。振动设备的剪切弹簧工作过程中两个剪切弹簧钢板在交变载荷作用下具有固定相对振幅，使剪切弹簧橡胶产生固定弹性形变，这使得工作时剪切弹簧橡胶应力分布也是固定的，因此剪切弹簧发生撕裂位置也比较固定，位于过渡圆弧处开始撕裂并向内扩展延伸，对剪切弹簧进行应力分析结果也解释了剪切弹簧撕裂位置比较统一的原因，即剪切弹簧工作过程中过度圆弧处应力集中明显。因此，针对剪切弹簧这种特有损坏形式，我们设计一种用于监测剪切弹簧橡胶是否发生开裂的监测方法和系统。其中监测方法包括：安置在橡胶弹簧与固定钢板中间夹层的薄膜拉压传感器监测剪切弹簧在工作时发生弹性变形的拉力和压力，当橡胶弹簧发生撕裂时，薄膜拉压传感器可测得在橡胶弹簧撕裂口下方拉力和压力有不同程度的减小，即拉力大幅度减小，压力小幅度减小，且随着橡胶弹簧撕裂口长度的增加，橡胶弹簧撕裂口下方拉力和压力变化是有规律的，即开裂长度越长对应压力值和拉力值越小，按此规律可以根据薄膜拉压传感器所测压力值判断橡胶弹簧是否发生撕裂及裂口的长度。剪切弹簧的两个固定钢板的相对位移大小也会影响薄膜拉压传感器处的拉力和压力，在两个固定钢板端部分别安装有位移位移传感器，通过电子计算机软件积分运算，转化为位移信号，实现对剪切弹簧所连接的两个刚性部件位移的检测，如果振动设备位移发生异常，则需及时停机检查，只有在振动设备位移正常情况下，才由系统测得的压力和拉力信号判断剪切弹簧是否发生故障或裂口长度大小，防止位移降低造成薄膜拉压传感器检测到的压力和拉力减小导致误判，实现剪切弹簧的故障诊断及剩余寿命预测。