CN117949535A - 一种风机主轴超声检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及风机主轴超声检测技术领域，特别涉及一种风机主轴超声检测装置及方法，包括检测组件和固定组件，所述检测组件包括若干组卡接机构，若干组所述卡接机构和固定组件上活动卡接有风机主轴，一组所述卡接机构上设置有超声检测机构，通过角度测量器测量出偏移角度的数值，再通过电动推杆带动探头水平移动，使探头对风机主轴的端面的不同水平距离的位置进行检测，测量完成后，主动齿轮带动不完全齿轮旋转至下一角度，进行重复检测，该超声检测装置可对风机主轴的端面不同位置进行超声检测的同时，可对探头检测的角度数值进行记录，便于工作人员根据数值进行分析，提升超声检测的精准性。

Description

一种风机主轴超声检测装置及方法

技术领域

本发明属于风机主轴超声检测技术领域，特别涉及一种风机主轴超声检测装置及方法。

背景技术

风力发电机组在运行时，由于轮毂与主轴连接螺杆断裂或主轴断裂易造成风机坠头事故，这些断裂多为疲劳断裂，断裂振动往往从主轴表面某一局部开始，而不在中心位置，从初生裂纹开始到灾难发生过程中，均会发生多次的振动冲击，因此，有必要对主轴断裂、连接螺杆断裂等造成的断裂振动进行检测和预警。

经检索，现有技术中，公开号：CN212964770U，公告日：2021-04-13，公开了一种用于直驱式风力发电机主轴裂纹超声检测装置，其特征在于：包括1排以上的超声波探头（1），超声波探头（1）设置在主轴（2）内部。本申请将超声波探头安装在主轴内部，所产生的波向主轴内部传播，根据超声波波形分析主轴是否产生裂纹，实时监测主轴应力集中部位裂纹生长情况，能够及早发现主轴故障。超声波探头设计为多排扇形排列，能够提升检测灵敏度。因此本申请能够针对主轴应力集中的内部进行超声波探测，检测效果更好。

但该装置仍存在以下缺陷：虽然能够针对主轴应力集中的内部进行超声波探测，但是该装置中设置的探头无法进行移动，也就无法对主轴端面上的不同位置进行超声检测，且在对检测角度调整时无法对角度数值进行测量，使超声检测的数据不完整，无法进行精准的检测与预警。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种风机主轴超声检测装置及方法，包括检测组件和固定组件，所述检测组件包括若干组卡接机构，若干组所述卡接机构和固定组件上活动卡接有风机主轴，一组所述卡接机构上设置有超声检测机构；

所述超声检测机构包括翻转箱，所述翻转箱上转动连接有转盘，所述转盘上固定连接有连接柱，所述连接柱上转动连接有不完全齿轮，所述不完全齿轮上固定连接有超声检测仪，所述不完全齿轮的中心处固定连接有第二转轴，所述第二转轴上设置有角度测量器；

通过将若干组卡接机构和固定组件卡接到风机主轴上，完成检测装置的安装，不完全齿轮带动超声检测仪与角度测量器间歇性旋转，对风机主轴的端面不同角度位置进行超声检测与角度值记录。

进一步的，若干组所述卡接机构和固定组件滑动连接，若干组所述卡接机构以固定组件的中轴线为中心呈圆形阵列分布，所述风机主轴上开设有主轴内孔，所述风机主轴的端面与固定组件活动卡接，所述风机主轴的侧壁与若干组卡接机构活动卡接。

进一步的，所述固定组件包括固定盘，所述固定盘与风机主轴的端面互相贴合，所述固定盘上固定连接有若干组固定轴，若干组所述固定轴分别与若干组卡接机构滑动连接，若干组所述卡接机构与固定盘的侧壁之间均设置有第一方形弹簧，若干组所述第一方形弹簧分别套设在若干组固定轴上,所述固定轴的一端与固定盘的侧壁固定连接，所述固定轴的外壁顶端且远离固定盘的一侧固定连接有限位栓。

进一步的，所述固定盘的中心处开设有通孔，所述固定盘上开设有若干组柱形槽，若干组所述柱形槽均与通孔相互连通，若干组所述柱形槽的内壁均滑动连接有滑动轴。

进一步的，若干组所述滑动轴的一端且靠近通孔的一侧均固定连接有限位板，若干组所述限位板均与主轴内孔的内壁活动抵触，若干组所述限位板与通孔的内壁之间均设置有限位弹簧，若干组所述限位弹簧分别套设在若干组滑动轴上。

进一步的，所述卡接机构包括连接块，所述连接块的内部开设有滑槽，所述滑槽的内壁与固定轴活动贴合，所述连接块的顶端开设有限位槽，所述限位槽与限位栓活动贴合。

进一步的，所述连接块的外壁底端且远离固定盘的一侧固定连接有空心块，所述空心块与风机主轴的侧壁活动卡接，所述空心块的内壁滑动连接有卡接爪，所述卡接爪与风机主轴的一侧端面活动卡接，所述卡接爪与空心块之间设置有第二方形弹簧。

进一步的，所述超声检测仪上电性连接有螺旋探测管，所述螺旋探测管的另一端电性连接有探头，所述不完全齿轮的侧壁固定连接有电动推杆，所述电动推杆的输出端与探头传动连接。

进一步的，所述翻转箱的内壁安装有第一电机，所述第一电机的输出端传动连接有第一转轴，所述第一转轴与转盘的中心处通过键连接。

一种风机主轴超声检测装置的检测方法，所述检测方法包括：将检测组件和固定组件卡接到风机主轴上；

开启超声检测仪，对风机主轴的端面进行超声检测；

不完全齿轮旋转至所需角度，对风机主轴上相应角度不同水平距离的位置进行超声检测；

不完全齿轮旋转至不同角度，对风机主轴的端面上的不同角度位置进行超声检测；

角度测量器测量出探头旋转角度数值并与超声检测数据一同上传；

完成风机主轴一侧端面的超声检测后，翻转箱带动超声检测仪翻转至风机主轴的另一侧端面，重复以上步骤，对风机主轴的另一侧端面进行超声检测。

本发明的有益效果是：

1、将检测组件安装到风机主轴上，通过第二电机带动主动齿轮转动，使主动齿轮带动不完全齿轮做间歇性转动，不完全齿轮转动一定角度后暂停，通过角度测量器测量出偏移角度的数值，再通过电动推杆带动探头水平移动，使探头对风机主轴的端面的不同水平距离的位置进行检测，测量完成后，主动齿轮带动不完全齿轮旋转至下一角度，进行重复检测，该超声检测装置可对风机主轴的端面不同位置进行超声检测的同时，可对探头检测的角度数值进行记录，便于工作人员根据数值进行分析，提升超声检测的精准性。

2、通过第一电机带动第一转轴旋转，使转盘带动连接柱带动探头翻转至风机主轴的另一侧端面，对风机主轴的另一侧断面进行超声检测，使该超声检测装置无需重复安装即可对风机主轴的两侧端面进行超声检测操作，减轻工人工作量，提升超声检测的效率。

3、通过拉动连接块，根据风机主轴的尺寸，调节连接块与固定盘之间的距离，使检测组件对不同尺寸的风机主轴进行卡接，通过使限位栓贴合在限位槽内移动，避免连接块与固定轴之间分离，拉动卡接爪，通过第二方形弹簧的张力作用，使检测组件可卡接到不同厚度的风机主轴上进行检测，该超声检测装置便于安装的同时，可安装至不同尺寸与厚度的风机主轴上进行检测，提升该超声检测装置的普适性。

4、通过将固定盘贴合在风机主轴的主轴内孔处，使若干组限位板均进入主轴内孔内，通过限位弹簧的抵触作用力，使限位板对主轴内孔进行卡接，使主轴内孔与通孔互相连通，且由于通孔的内径大于主轴内孔的内径，使固定盘与风机主轴卡接时，避免主轴内孔被固定盘遮挡，影响风机主轴的安装与正常工作。

本发明的其它特征和优点将在说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明实施例的主体结构工作状态示意图；

图2示出了根据本发明实施例的检测组件和固定组件结构连接示意图；

图3示出了根据本发明实施例的固定盘底部结构剖视图；

图4示出了根据本发明实施例的固定轴结构示意图；

图5示出了根据本发明实施例的检测组件部分结构示意图；

图6示出了根据本发明实施例的翻转箱内部结构图；

图7示出了根据本发明实施例的超声检测机构部分结构示意图。

图中：1、风机主轴；101、主轴内孔；2、检测组件；201、卡接机构；2011、连接块；2012、滑槽；2013、限位槽；2014、空心块；2015、卡接爪；2016、第二方形弹簧；202、超声检测机构；2021、翻转箱；2022、第一电机；2023、第一转轴；2024、转盘；2025、连接柱；2026、不完全齿轮；2027、超声检测仪；2028、螺旋探测管；2029、探头；20210、电动推杆；20211、支撑板；20212、第二电机；20213、主动齿轮；20214、第二转轴；20215、角度测量器；3、固定组件；301、固定盘；3011、通孔；3012、柱形槽；3013、滑动轴；3014、限位板；3015、限位弹簧；302、固定轴；3021、限位栓；303、第一方形弹簧。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种风机主轴超声检测装置，包括检测组件2和固定组件3；示例性的，如图1和图2所示。

所述检测组件2包括若干组卡接机构201，若干组所述卡接机构201和固定组件3滑动连接，若干组所述卡接机构201以固定组件3的中轴线为中心呈圆形阵列分布，若干组所述卡接机构201和固定组件3上活动卡接有风机主轴1，所述风机主轴1上开设有主轴内孔101，所述风机主轴1的端面与固定组件3活动卡接，所述风机主轴1的侧壁与若干组卡接机构201活动卡接，一组所述卡接机构201上设置有超声检测机构202；

所述固定组件3包括固定盘301，所述固定盘301与风机主轴1的端面互相贴合，所述固定盘301上固定连接有若干组固定轴302，若干组所述固定轴302分别与若干组卡接机构201滑动连接，若干组所述卡接机构201与固定盘301的侧壁之间均设置有第一方形弹簧303，若干组所述第一方形弹簧303分别套设在若干组固定轴302上；

具体的，将固定盘301贴合在风机主轴1的主轴内孔101处，拉动若干组卡接机构201，通过第一方形弹簧303的张力作用，使若干组卡接机构201与风机主轴1的侧壁卡接，完成检测组件2的安装，由于第一方形弹簧303的张力作用，使检测组件2可在不同尺寸大小的风机主轴1进行安装。

示例性的，如图3所示。

所述固定盘301的中心处开设有通孔3011，所述通孔3011的内径大于主轴内孔101的内径，所述固定盘301上开设有若干组柱形槽3012，若干组所述柱形槽3012均与通孔3011相互连通，若干组所述柱形槽3012的内壁均滑动连接有滑动轴3013，若干组所述滑动轴3013的一端且靠近通孔3011的一侧均固定连接有限位板3014，若干组所述限位板3014均与主轴内孔101的内壁活动抵触，若干组所述限位板3014与通孔3011的内壁之间均设置有限位弹簧3015，若干组所述限位弹簧3015分别套设在若干组滑动轴3013上；

具体的，将固定盘301贴合在风机主轴1的主轴内孔101处，使若干组限位板3014均进入主轴内孔101内，通过限位弹簧3015的抵触作用力，使限位板3014对主轴内孔101进行卡接，使主轴内孔101与通孔3011互相连通，且由于通孔3011的内径大于主轴内孔101的内径，使固定盘301与风机主轴1卡接时，避免主轴内孔101被固定盘301遮挡，影响风机主轴1的安装与正常工作。

示例性的，如图4所示。

所述固定轴302的一端与固定盘301的侧壁固定连接，所述固定轴302的外壁顶端且远离固定盘301的一侧固定连接有限位栓3021。

所述卡接机构201包括连接块2011；示例性的，如图5所示。

所述连接块2011的内部开设有滑槽2012，所述滑槽2012的内壁与固定轴302活动贴合，所述连接块2011的顶端开设有限位槽2013，所述限位槽2013与限位栓3021活动贴合，所述连接块2011的外壁底端且远离固定盘301的一侧固定连接有空心块2014，所述空心块2014与风机主轴1的侧壁活动卡接，所述空心块2014的内壁滑动连接有卡接爪2015，所述卡接爪2015与风机主轴1的一侧端面活动卡接，所述卡接爪2015与空心块2014之间设置有第二方形弹簧2016；

具体的，根据风机主轴1的尺寸，拉动连接块2011，调节连接块2011与固定盘301之间的距离，使卡接机构201对不同尺寸的风机主轴1进行卡接，通过使限位栓3021贴合在限位槽2013内移动，避免连接块2011与固定轴302之间分离，拉动卡接爪2015，通过第二方形弹簧2016的张力作用，使检测组件2可卡接到不同厚度的风机主轴1上进行检测。

所述超声检测机构202包括翻转箱2021；示例性的，如图6和图7所示。

所述翻转箱2021与一组空心块2014的侧壁固定连接，所述翻转箱2021的内壁安装有第一电机2022，所述第一电机2022的输出端传动连接有第一转轴2023，所述第一转轴2023与转盘2024的中心处通过键连接；

具体的，通过第一电机2022带动第一转轴2023旋转，使转盘2024带动连接柱2025带动探头2029翻转至风机主轴1的另一侧端面，对风机主轴1的另一侧断面进行超声检测。

所述翻转箱2021的一侧壁转动连接有转盘2024，所述转盘2024上固定连接有连接柱2025，所述连接柱2025上转动连接有不完全齿轮2026，所述不完全齿轮2026上固定连接有超声检测仪2027，所述超声检测仪2027上电性连接有螺旋探测管2028，所述螺旋探测管2028的另一端电性连接有探头2029，所述不完全齿轮2026的侧壁固定连接有电动推杆20210，所述电动推杆20210的输出端与探头2029传动连接，所述不完全齿轮2026的中心处固定连接有第二转轴20214，所述第二转轴20214的顶端设置有角度测量器20215，所述连接柱2025的侧壁固定连接有支撑板20211，所述支撑板20211的底端固定连接有第二电机20212，所述第二电机20212的输出端传动连接有主动齿轮20213，所述主动齿轮20213与不完全齿轮2026啮合连接；

具体的，通过第二电机20212带动主动齿轮20213转动，使主动齿轮20213带动不完全齿轮2026做间歇性转动，不完全齿轮2026转动一定角度后暂停，通过角度测量器20215测量出偏移角度的数值，再通过电动推杆20210带动探头2029水平移动，使探头2029对风机主轴1的端面的不同水平距离的位置进行检测，测量完成后，主动齿轮20213带动不完全齿轮2026旋转至下一角度，再对该角度下风机主轴1的端面的不同水平距离的位置进行检测。

利用本发明提出的一种风机主轴超声检测装置，其工作原理如下：

通过将固定盘301贴合在风机主轴1的主轴内孔101处，使若干组限位板3014均进入主轴内孔101内，通过限位弹簧3015的抵触作用力，使限位板3014对主轴内孔101进行卡接，使主轴内孔101与通孔3011互相连通，且由于通孔3011的内径大于主轴内孔101的内径，使固定盘301与风机主轴1卡接时，避免主轴内孔101被固定盘301遮挡，影响风机主轴1的安装与正常工作。

通过拉动连接块2011，根据风机主轴1的尺寸，调节连接块2011与固定盘301之间的距离，使检测组件2对不同尺寸的风机主轴1进行卡接，通过使限位栓3021贴合在限位槽2013内移动，避免连接块2011与固定轴302之间分离，拉动卡接爪2015，通过第二方形弹簧2016的张力作用，使检测组件2可卡接到不同厚度的风机主轴1上进行检测。

通过第二电机20212带动主动齿轮20213转动，使主动齿轮20213带动不完全齿轮2026做间歇性转动，不完全齿轮2026转动一定角度后暂停，通过角度测量器20215测量出偏移角度的数值，再通过电动推杆20210带动探头2029水平移动，使探头2029对风机主轴1的端面的不同水平距离的位置进行检测，测量完成后，主动齿轮20213带动不完全齿轮2026旋转至下一角度，再对该角度下风机主轴1的端面的不同水平距离的位置进行检测。

通过第一电机2022带动第一转轴2023旋转，使转盘2024带动连接柱2025带动探头2029翻转至风机主轴1的另一侧端面，对风机主轴1的另一侧断面进行超声检测。

在上述一种风机主轴超声检测装置的基础上，本发明实施例还提出了一种用于该检测装置的检测方法，示例性的，所述检测方法包括：

将固定盘贴合在风机主轴的主轴内孔处，使若干组限位板均进入主轴内孔内，对主轴内孔进行卡接；

拉动连接块，根据风机主轴的尺寸，调节连接块与固定盘之间的距离，拉动卡接爪，将检测组件卡接到风机主轴上，完成检测组件的安装；

开启超声检测仪，通过探头对风机主轴的端面进行超声检测；

开启第二电机，带动主动齿轮旋转，使不完全齿轮旋转至一定角度；

开启电动推杆，带动探头水平移动，对风机主轴上该角度不同水平距离的位置进行超声检测；

主动齿轮带动不完全齿轮旋转至下一角度，对风机主轴的端面上的不同角度位置进行超声检测；

角度测量器测量出探头旋转角度数值并与超声检测数据一同上传；

完成风机主轴一侧端面的超声检测后，开启第一电机，带动探头翻转至风机主轴的另一侧端面，重复以上步骤，对风机主轴的另一侧端面进行超声检测。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种风机主轴超声检测装置，包括检测组件（2）和固定组件（3），其特征在于：所述检测组件（2）包括若干组卡接机构（201），若干组所述卡接机构（201）和固定组件（3）上活动卡接有风机主轴（1），一组所述卡接机构（201）上设置有超声检测机构（202）；

所述超声检测机构（202）包括翻转箱（2021），所述翻转箱（2021）上转动连接有转盘（2024），所述转盘（2024）上固定连接有连接柱（2025），所述连接柱（2025）上转动连接有不完全齿轮（2026），所述不完全齿轮（2026）上固定连接有超声检测仪（2027），所述不完全齿轮（2026）的中心处固定连接有第二转轴（20214），所述第二转轴（20214）上设置有角度测量器（20215）；

通过将若干组卡接机构（201）和固定组件（3）卡接到风机主轴（1）上，完成检测装置的安装，不完全齿轮（2026）带动超声检测仪（2027）与角度测量器（20215）间歇性旋转，对风机主轴（1）的端面不同角度位置进行超声检测与角度值记录。

2.根据权利要求1所述的一种风机主轴超声检测装置，其特征在于：若干组所述卡接机构（201）和固定组件（3）滑动连接，若干组所述卡接机构（201）以固定组件（3）的中轴线为中心呈圆形阵列分布，所述风机主轴（1）上开设有主轴内孔（101），所述风机主轴（1）的端面与固定组件（3）活动卡接，所述风机主轴（1）的侧壁与若干组卡接机构（201）活动卡接。

3.根据权利要求2所述的一种风机主轴超声检测装置，其特征在于：所述固定组件（3）包括固定盘（301），所述固定盘（301）与风机主轴（1）的端面互相贴合，所述固定盘（301）上固定连接有若干组固定轴（302），若干组所述固定轴（302）分别与若干组卡接机构（201）滑动连接，若干组所述卡接机构（201）与固定盘（301）的侧壁之间均设置有第一方形弹簧（303），若干组所述第一方形弹簧（303）分别套设在若干组固定轴（302）上,所述固定轴（302）的一端与固定盘（301）的侧壁固定连接，所述固定轴（302）的外壁顶端且远离固定盘（301）的一侧固定连接有限位栓（3021）。

4.根据权利要求3所述的一种风机主轴超声检测装置，其特征在于：所述固定盘（301）的中心处开设有通孔（3011），所述固定盘（301）上开设有若干组柱形槽（3012），若干组所述柱形槽（3012）均与通孔（3011）相互连通，若干组所述柱形槽（3012）的内壁均滑动连接有滑动轴（3013）。

5.根据权利要求4所述的一种风机主轴超声检测装置，其特征在于:若干组所述滑动轴（3013）的一端且靠近通孔（3011）的一侧均固定连接有限位板（3014），若干组所述限位板（3014）均与主轴内孔（101）的内壁活动抵触，若干组所述限位板（3014）与通孔（3011）的内壁之间均设置有限位弹簧（3015），若干组所述限位弹簧（3015）分别套设在若干组滑动轴（3013）上。

6.根据权利要求3所述的一种风机主轴超声检测装置，其特征在于：所述卡接机构（201）包括连接块（2011），所述连接块（2011）的内部开设有滑槽（2012），所述滑槽（2012）的内壁与固定轴（302）活动贴合，所述连接块（2011）的顶端开设有限位槽（2013），所述限位槽（2013）与限位栓（3021）活动贴合。

7.根据权利要求6所述的一种风机主轴超声检测装置，其特征在于：所述连接块（2011）的外壁底端且远离固定盘（301）的一侧固定连接有空心块（2014），所述空心块（2014）与风机主轴（1）的侧壁活动卡接，所述空心块（2014）的内壁滑动连接有卡接爪（2015），所述卡接爪（2015）与风机主轴（1）的一侧端面活动卡接，所述卡接爪（2015）与空心块（2014）之间设置有第二方形弹簧（2016）。

8.根据权利要求1所述的一种风机主轴超声检测装置，其特征在于：所述超声检测仪（2027）上电性连接有螺旋探测管（2028），所述螺旋探测管（2028）的另一端电性连接有探头（2029），所述不完全齿轮（2026）的侧壁固定连接有电动推杆（20210），所述电动推杆（20210）的输出端与探头（2029）传动连接。

9.根据权利要求1所述的一种风机主轴超声检测装置，其特征在于：所述翻转箱（2021）的内壁安装有第一电机（2022），所述第一电机（2022）的输出端传动连接有第一转轴（2023），所述第一转轴（2023）与转盘（2024）的中心处通过键连接。

10.一种应用于权利要求1-9任一所述的一种风机主轴超声检测装置采用的检测方法，其特征在于：所述检测方法包括：

将检测组件和固定组件卡接到风机主轴上；

开启超声检测仪，对风机主轴的端面进行超声检测；

不完全齿轮旋转至所需角度，对风机主轴上相应角度不同水平距离的位置进行超声检测；

不完全齿轮旋转至不同角度，对风机主轴的端面上的不同角度位置进行超声检测；

角度测量器测量出探头旋转角度数值并与超声检测数据一同上传；

完成风机主轴一侧端面的超声检测后，翻转箱带动超声检测仪翻转至风机主轴的另一侧端面，重复以上步骤，对风机主轴的另一侧端面进行超声检测。