圓鋸片適張狀態的檢測方法及設備的製作方法
2023-12-11 06:19:52 2
專利名稱：圓鋸片適張狀態的檢測方法及設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及對圓鋸片進行適張處理時進檢測其適張狀態的方法和設備。
適張處理是增強圓鋸片動態穩定性，提高鋸切精度，減少鋸口損失最常用的一種處理方法。近年來，鋸片的適張技術已經取得很大成就，出現了多種適張方法。然而，無論哪種適張方法，其實質都是依靠在圓鋸片中引入合理的適張應力來提高鋸片的動態穩定性。最佳適張效果的控制，要求科學精確的檢測手段。但是。縱觀適張檢測技術領域的現狀後可以看出；(1)還沒有一種能夠全面反映鋸片適張狀態的量化標準。
(2)在現有技術中，通常採用的「光隙檢測法」仍然停留在手工作業，人眼觀察，經驗判別的水平上，很難適應現代工業發展的要求。
(3)在科研或實驗室條件下，雖然可以用X射線應力儀等現代手段逐點測試鋸片的內應力，但要直接用這些測試結果表述鋸片的適張狀態仍很困難。即使反映鋸片的應力分布，也需測試大量數據，並要對這些數據進行分析處理。加之設備昂貴，操作複雜，技術要求高等原因，不適合在工業中應用。
(4)近年來，雖然也有人研究過新的鋸片適張檢測方法，如用AE波檢測內應力，用正弦激振法檢測固有頻率等，但是這些方法有的因標定問題沒有解決，有的因檢測參數不能全面反映鋸片的適張狀態，加之設備、操作上還有一些問題，因此都未能達到工業適用要求。
(5)在美國專利US—5,163,334中公開了一種圓鋸片的測試方法，採用這種方法，通過測試圓鋸片在選定轉速條件下的頻域響應和時域響應，以及圓鋸片的固有頻率和鋸路寬度，來衡量圓鋸片的特性。但是，這種方法仍然不能量化反映鋸片的適張程度及適張狀態的其他兩個參數。
鑑於上述諸點，本發明的任務是提供一種能夠全面反映鋸片適張狀態的參量，並能快速、準確無損檢測顯示記錄這些參量的方法和設備。無疑這對完善鋸片適張理論，促進適張及其檢測技術的發展，提高制鋸和用鋸水平都有重要意義。
各種適張方法都是依靠在鋸片中引入適張應力來達到既可提高鋸片的穩定性又能減小鋸片厚度的目的。由於適張應力會影響到鋸片的振動、噪聲、剛度、平整性，甚至電、磁等諸多物理機械性能，因此，準確檢測並全面反映鋸片的適張狀態，對指導鋸片和鋸機的設計、製造、指導修鋸工藝，提高鋸片質量，延長鋸片使用壽命都是非常重要的。
過去人們都用適張度，即適張程度，來描述鋸片的適張狀態。這是不全面的。因為，一個鋸片的適張狀態不僅包含適張程度，還應包含適張應力分布特徵，以及適張後鋸片的平整性。無論是傳統的觀察「光隙」大小，還是用現代應力測量方法，要全面準確地表述適張狀態這一概念都很困難。
研究發現，合理適張後，鋸片的適張應力分布特點是靠鋸齒的外環區為周向張應力，而靠套裝孔一側的內環區周向張應力較小或者是周向壓應力。徑向應力沿鋸片半徑方向的分布特點是邊緣小，中間大，皆為壓應力，而且量值比周向應力小。
研究發現，適張處理會使鋸片n≥2高階模態的固有頻率增加，使n＝0和n＝1這兩個低階模態的固有頻率降低，如圖7所示。原因是，前者主要受外環區周向張應力的影響，後者主要受內環區周向壓應力的影響，當n＝0模態的固有頻率下降到的於零時，鋸片會嚴重「碟形化」，這是過度適張的重要標誌。只要解決在工業條件下準確、快速檢測鋸片的各階固有頻率問題，便會找到準確反映鋸片適張程度的量化參量。
實驗和研究還表明，鋸片的固有頻率變化並不能反映適張應力的分布特徵，但是鋸片周邊的剛度變化卻可以反映這一特徵。圖9是鋸片適張前後在中央夾持狀態下，周邊一點加載時，圓周方向角度9表示的各點橫向變形量μθ的曲線，這條曲線可用下列方程定量描述=3(1-u2)FDEt3CnCosn]]>式中F—載荷；D—鋸片直徑；t—鋸片厚度；E—鋸片材料的彈性模量；μ—鋸片材料的泊松比n—波節直徑數；Cn—與n相對應的彈性變形係數。
適張會改變一個鋸片的Cn值。因此，會改變鋸片的剛度在「圖9中實線曲線表示鋸片未適張時上述橫向形量的變化曲線。虛線曲線表示鋸片適張後該變形量的變化曲線。從圖9中可以看出，大約在θ＝90°附近，適張前後的變形量最為靈敏。鋸片在適張前μθ很小，甚至為負值(變形方向和加載方向相反)；適張後，μθ為正值，數量隨適張程度增加而增加。因此，如果能解決工業現場條件下，鋸片任一半徑一周內的橫向變形的快速準確測量及顯示記錄問題，不但可以解決鋸片端面圓周方向平整性(俗稱端面圓跳動)的檢測問題，而且可以通過檢測鋸片在加載時一周內的μθ值，以反映鋸片適張狀應力大小和分布均勻性問題。
鋸片合理適張的標準應當是適張程度要「合理」；在圓周方向的適張應力分布應均勻；適張後鋸片的圓周方向應當平整，端面圓跳動應該在相應的規定之內。
大量研究證明，對於一般木工圓鋸片而言，只要適張使其最低臨界模態(一般夾持比為0.26—0.46時，n＝3模態)的固有頻率較未適張時增加20—40％，使視為適張程度合理。另一種做法是，通過試鋸先認定一個鋸生的適張程度為「合理」，然後測量該鋸片的固有頻率，並將其作為同規格鋸片的適張程度的標準。
對於表徵鋸片適張狀態的特徵參量的提取和分析方法而言，可分為頻域分析和時域分析。
頻域分析——FFT低通譜分析主要是通過鋸片對衝擊函數響應的FFT功率譜和幅頻譜分析，檢測鋸片最常見的幾個階模態的固有頻率。然後，通過比較一個鋸片適張前後的固有頻率變化幅度，判別鋸片的適張程度。上述分析建立在離散富氏變換基礎上。
若X(K)是被測信號，它的富氏變換為X(n)，
即X(n)＝DFT[X(k)]當X(K)滿足採樣定理時，有X(n)=1Nk=0n-1x(k)e-j2nK/N]]>0≤n≤N－1或X(k)=n=0n-1x(n)ej2nk/N]]>0≤k≤N－1根據巴什瓦定理有功率譜P(n)，P(n)＝|X(n)|2＝R2e[X(n)]＋I2m[X(n)]n＝0、1、2、……N－1幅頻譜V(n)為V(n)=P(n)]]>n＝0，1，2……N－1在本發明的檢測方法中，用該變換的一種快速算法來完成自譜分析。
時域分析是通過單片機控制，對鋸片一定半徑圓周方向在未加載和加載兩種情況下，一周內的橫向變形量進行採樣分析來進行的。分析結果，前者用以表述鋸片圓周方向的平整性，即端面圓跳動，後者則是通過剛度表述適張應力的分布特徵。
(1)檢測鋸片圓周方向的平整性若檢測到的鋸片一定半徑圓周方向一轉內的橫向變形的樣本函數為L，採樣點數為N，則L＝{l1、12，……lN)取lmax＝MAX{l1l2，……lN)lmin＝MIN{l1， l2，……lN)則鋸片端面圓跳動之最大值為M＝lmax－lmin為了說明鋸片一定半徑圓周方向的平整分布情況，引入映射ФФL→Bl|→R＋K(l－l1)即B＝{b|b＝R＋K(l－l1)，l∈L，l1∈L)其中K—放大係數R—坐標圓半徑由上述映射，可將鋸片一定半徑圓周方向一轉內的跳動量變換成以R為半徑的坐標圓上的徑向變化集合B。
(2)檢測適張應力分布在鋸片周邊一點加載時，在距加載點θ＝90°處圓周方向一轉內採集橫向變形量得到的樣本函數為D。
D＝{d1，d2……dN}則描述適張應力在鋸片圓周方向的分布特徵的映射f為fD→Gd1→R＋K(d－l1)即D＝{d|d＝R＋K(d－l1)，d∈D，l1∈L)其中K和R分別為放大係數和坐標圓半徑。
通過上面變換，可以得到以這種特殊定義剛度表述的鋸片一周內的適張應力分布特徵。
基於上述內容，本發明提供了一種圓鋸片適張狀態的檢測方法，用該方法第一步可以檢測記錄圓鋸片的各階固有頻率。首先，用固定裝置固定圓鋸片，將第一探測頭設置在鋸片周邊鄰近圓鋸片的位置，接著在一個確定位置施加衝擊力，使圓鋸片產生振動，由第一探測頭採集圓鋸片發出的振動信號，將採集到的振動信號進行數據處理，隨後自動繪製出鋸片的功率譜P(n)或幅頻譜V(n)。由該譜圖中的任一個可讀出被測鋸片的各階固有頻率。用上述固有頻率直接反映圓鋸片的適張程度。第二步，將第二探測頭設置在相對於圓鋸片中心一定半徑處，並使探頭與鋸片接觸，使鋸片轉動，用第二探測頭測量圓鋸片的一定半徑圓周方向端面圓跳動量。然後，在一定部位對鋸片加載，使圓鋸片圍繞其中心軸線旋轉，由第二探測頭採集圓鋸片的一定半徑圓周方向的橫向變形量數據。接著對上述採集到的兩種數據進行處理。採用映射技術將一定半徑圓周方向一轉內的端面圓跳動量和加載情況下的橫向變形量變換為半徑R，放大倍數K的直觀顯示的圓坐標象圖。用上述兩種象圖分別顯示鋸片的平整性(端面圓跳動)和適張應力在圓周方向的均勻性。
在圓鋸片適張前或適張後重複執行上述檢測步驟，分別測出各階模態n＝0，1，2…6的固有頻率。接著在選定的位置分別測出從圓鋸片齒槽底向內大約5—15毫米處圓周方向的橫向變形量或端面圓跳動量。
在測量圓鋸片的一定半徑圓周方向的橫向變形量的同時，需要對圓鋸片加載，其作用力的方向與圓鋸片的軸線方向大致平行。
對圓鋸片加載時，作用力的作用點與探測頭之間的角位移大約為60°—120°。
使圓鋸片產生振動的衝擊力的作用點距離第一探測頭的角位移大約為180°。
在重複執行了檢測步驟，得出圓鋸片各階模態n＝0，1，2…6的固有頻率後，執行對適張前後的同一階模態的固有頻率進行比較的步驟。
在執行固有頻率比較步驟的過程中，圓鋸片在夾持比為0.26—0.46條件下，模態n＝3合理適張後的固有頻率應該比適張前增加20—40％。
本發明還提供了一種實施上述檢測方法的設備，該設備包括機械傳動裝置、裝夾裝置、探測頭，濾波器，A/D轉換器單片機系統、繪圖印表機和光電脈衝裝置。通過裝夾裝置將圓鋸片固定在轉動軸上，用小錘向圓鋸片施加衝擊力，由第一探測頭採集圓鋸片發出的振動信號，通過電纜將採集到的振動信號傳遞到濾波器，通過濾波器的振動信號被傳送到A/D轉換器進行數據轉換後再送到單片機系統進行數據處理。還設有第二探測頭，用第二探測頭測量圓鋸片的一定半徑圓周方向的橫向變形量或端面圓跳動量。通過電纜將第二探測頭採集到的鋸片一定半徑圓周方向的橫向變形量或端面圓跳動量的信號傳遞到濾波器，通過濾波器的信號被傳送到A/D轉換器進行數據轉換。將轉換後的數據傳送到單片機系統，由單片機系統分別進一步處理來自第一和第二探測頭的數據後，由繪圖印表機分別得到功率譜及幅頻譜圖，端面圓跳動象圖和圓鋸片受力作用下一定半徑圓周方向的橫向變形量的象圖。
所述機械傳動裝置包括電動機，由電動機驅動傳動輪，傳動輪通過傳動帶將動力傳遞到減速箱。圓鋸片由裝夾裝置固定安裝在減速箱輸出端的轉動軸上。所述裝夾裝置由夾盤、螺母和轉動軸端部的螺紋構成。
第一探測頭是非接觸式位移傳感器。該傳感器支撐在傳感器支架上。傳感器支架可以沿著導軌移動，以便可以調整非接觸式位移傳感器在鄰近圓鋸片的端面相對於圓鋸片的中心軸線的距離。第二探測頭是接觸式位移傳感器，該傳感器安裝在傳感器支架上，傳感器支架可以沿著導軌移動。
加力裝置包括加力杆，圓導軌，雙曲柄連杆機構，轉動輪，滑輪，手柄，牽引繩，及重錘。加力杆安裝在圓導軌上，並可以沿著圓導軌移動。而且可以在圓導軌的適當位置定位。圓導軌的一端連接雙曲柄連杆機構中的曲柄。該曲柄的自由端連接連杆的一端，連杆的另一端與曲柄的自由端相連接。另一曲柄可轉動地安裝在豎軸上，在豎軸的一端有加力手柄和轉動輪。牽引繩的一端固定在轉動輪上。牽引繩繞過滑輪。牽引繩的一端固定在轉動輪上。牽引繩繞過滑輪。牽引繩的另一端設有重錘。手柄可以在擋板處在加載狀態下定位。
所述光電脈衝裝置包括光電管和脈衝盤。
本發明適合工業應用。能夠對圓鋸片適張狀態進行全面量化、自動、無損檢測分析。其主要特點如下
1)提出了用適張程度，適張應力分布特徵、鋸片圓周方向的平整性三個參量全面表述鋸片適張狀態的概念。
2)在檢測技術上，選取以下三個參量作為上述評價鋸片適張狀態的三個指標i、用鋸片適張前後固有頻率的變化幅度表述鋸片的適張程度；ii、用鋸片加載狀態下，邊緣一定位置一周的橫向變形量來表述適張應力分布特徵；iii、用鋸片適張後任一半徑處一周內的端面圓跳動量來表述適張對鋸片平整性的影響。
3)採用了先進的科學方法對提出的特徵參量進行量化分析。
i、採用建立在基二復序列FFT算法基礎上的自譜分析技術，對鋸片進行頻域分析，找出鋸片各階模枋的固有頻率；ii 、採用時域映射技術，對鋸片進行時域分析，建立並描繪平面圖象，建立並描繪平面象圖的，表述鋸片端面圓跳動和加載狀態下鋸片端面某一半徑位置距加載點90°處一周內變形μ90這一逆象特徵。
4)本發明提供的檢測設備應用了機械，微機、模擬、數字、電工等多項技術，提高了設備的自動化、智能化程度。
i、採用體積小、功能強、可靠性高、價格屬微機家族中最低的8031單片機作為系統處理和控制核心。組成了應用/配置比近於1的專用檢測系統。在軟體設計上，採用了如數字濾波，數字放大等多種以「軟」代「硬」的方法，簡化了系統的硬體結構，大大降低了成本，具有較高的性能/價格比；ii、設置了LED顯示器，傳感器狀態指示，繪圖印表機等多種提示，記錄裝置。用數字和曲線圖形輸出檢測結果。而且可以對設備的運行狀態、操作流程進行指示或提示。便於使用者操作。
iii、在機械結構上，完全模擬真實的鋸片裝夾方式，使測量結果符合實際情況。
下面結合附圖進一步詳細描述本發明的檢測方法和設備的實施例。
圖1是本發明的方框圖。
圖2是本發明的檢測設備的主視圖。
圖3是本發明的檢測設備的俯視圖。
圖4是本發明的檢測設備中加力裝置的結構示意圖。
圖5是由印表機繪製出的圓鋸片適張前的幅頻圖。
圖6是由印表機繪製出的圓鋸片適張後的幅頻圖。
圖7是圓鋸片固有頻率與其適張程度的關係曲線圖。
圖8是由印表機繪製出的圓鋸片的平整性及適張均勻性的圓坐標曲線圖。
圖9是圓鋸片在中央夾持，周邊一點加載時，不同θ角處變形量的曲線圖。
通過圖1所示的方框圖可以了解本發明的主要部件。這些部件是機械傳動和裝夾部分，光電盤、傳感器、濾波器、A/D轉換器，單片機、功能鍵，驅動控制電路，LED顯示器，和繪圖印表機。採用由上述部件構成的設備，即可實施本發明的檢測方法。
採用本發明的方法，分別檢測記錄圓鋸片適張前後的各階固有頻率，用直角坐標系表述圓鋸片的功率譜或幅頻譜；用圓坐標圖形顯示記錄鋸片在加載和未加載情況下適張前後任一半徑圓周方向的橫向變形量和端面圓跳動量。
在本發明方法的優選實施例中，被測圓鋸片是直徑為600mm，厚度為2.4mm，夾持比為0.3的碳鋼鋸片。首先測定鋸片在未適張狀態時的固有頻率。採用固定裝置將圓鋸片固定在支撐軸上，接著將非接觸式位移傳感器設置在鄰近圓鋸片的位置，使非接觸式位移傳感器與圓鋸片齒槽底之間的徑向距離大約為10mm。在距離上述位置的角位移大約180°的位置施加衝擊力，使圓鋸片產生振動，由非接觸式位移傳感器採集圓鋸片發出的振動信號，將採集到的振動信號傳遞到抗混頻濾波器，再將通過抗混頻濾波器的振動信號傳送到A/D轉換器進行數據轉換，將轉換後的數據傳送到單片機，這些數據由單片機處理後發送到繪圖印表機，由印表機繪製出功率譜P(n)或幅頻譜V(n)由上述譜圖即可讀出鋸片的各階固有頻率。
對圓鋸片進行適張加工，並且測定其適張程度，這時可以採用以下兩種方法(1)在鋸片未適張前，先測出其各階固有頻率然後由輕到重分幾次逐步適張鋸片(滾壓，錘打或其他方法)，每次適張後都測量鋸片固有頻率，直到該鋸片n＝3或n＝4階模態的固有頻率較適張前增加幅度在20—40％，便視為適張程度合適。
從圖5和圖6中可以看出，該圓鋸片未適張時第一階固有頻率為39Hz，適張後前兩階的固有頻率分別為15Hz和32Hz。對照圖7可知，當圓鋸片未適張時，n＝0和n＝1這兩個低階模態的固有頻率往往混在一起，而適張到一定程度後，這兩階固有頻率發生分離，但都比未適張時下降。故可認定，該鋸片未適張時n＝0，n＝1的固有頻率為39Hz。適張到本例情況下，n＝0的固有頻率為15Hz，n＝1的固有頻率為32Hz。從n＝2階模態開始，適張後的鋸片各階固有頻率皆較未適張時有所增加，其中n＝3的固有頻率較適張前增加約30％，這說明適張程度合理，如果n＝3的固有頻率適張後，只增大10％左右，說明適張程度較輕，但是，如果增大幅度超過40％，鋸片「碟形化」一定明顯，說明適張過度。
(2)根據經驗適張，通過試鋸先認定此規格鋸片的適張度為合理或最佳，然後測量其固有頻率。選擇n＝3，或n＝4的固有頻率作為標準，以後遇到此規格鋸片，按此標準適張即可，誤差應在±5％以內。
通常，在測定了圓鋸片的固有頻率之前或之後就可以測定圓鋸片任一半徑圓周方向的橫向變形量，或端面跳動量。
在圓鋸片已經固定在支撐軸上時，支撐軸通常是可以旋轉的，將接觸式位移傳感器設置在相對於圓鋸片中心一定半徑，並且與鋸片端接觸，在此實施例中，接觸式位移傳感器與圓鋸片齒槽底之間的距離大約為10mm。
首先，用接觸式位移傳感器測量圓鋸片的一定半徑圓周方向的橫向變形量，使圓鋸片圍繞其中心軸線旋轉，在圓鋸片的邊緣處持續加載，作用力應控制在使鋸片在該點的橫向變形量不超過鋸片厚度的一半之內。並且在力的作用點與接觸式位移傳感器之間的角位移約90°處，測量圓鋸片一周內的橫向變形量，該位移傳感器採集到的數據傳送到抗混頻過濾波器，然後將來自濾波器的數據信號傳送到A/D轉換器進行數據處理，經過處理的數據又被送到單片機，單片機將經過進一步處理的數據送往LED顯示器和繪圖印表機。LED顯示器顯示出距離加載點90°位置一周內橫向變形量變化幅值。由於採用了映射技術，由繪圖印表機列印出圓坐標圖形，其顯示出一定半徑圓周方向一周內的橫向變形量。在此實施例中，將一周內的橫向變形量變換為半徑為35mm放大倍數為10的圓坐標象圖上。
圖8所示的曲線圖中，曲線34表示一定半徑圓周方向一周內的橫向變形量，它同時說明了圓鋸片的適張應力分布均勻情況，其不均勻性最大值為0.672mm。
其次，用接觸式位移傳感器測量圓鋸片一定半徑圓周方向一周內的端面跳動量。其檢測步驟不對圓鋸片施加作用力外，其他步驟與檢測圓鋸片一定半徑圓周方向一周內的橫向變形量相同。對於相同的部分不再贅述。
在圖8中曲線33表示適張後端面圓跳動量，其最大跳動量為0.508mm。從該圖中可見，在左下角120°範圍內曲線很平整，其它部分較差。一般都將被測鋸片標準規定的端面圓跳動量公差作為衡量該鋸片平整性的標準。在此優選的實施例中，按照標準規定，該鋸片的端面圓跳動公差為0.5mm。顯然，圖8中曲線33說明此圖鋸片的端面圓跳動量稍微超標。
圖2—4詳細描繪了採用本發明的對圓鋸片進行檢測的設備構造。該檢測設備包括機身1、加力裝置2、傳動機構、裝夾裝置和測量顯示系統。將繪圖印表機7和儀器箱8直接安裝在機身1上。在機身1上還設有導軌3，支撐著位移傳感器的滑板4可以沿著導軌3滑動。在本發明中，設置了兩個滑板4，在這兩個滑板4上分別安裝了接觸式位移傳感器15和非接觸式位移傳感器13。接觸式位移傳感器15通過傳感器支架24與滑板4相連。非接觸式位移傳感器13藉助傳感器支架12與滑板4相連。由於傳感器可以沿著機身1的導軌3的縱向移動，所以可以調整傳感器13和15相對於圓鋸盤周邊或中心的位置。而且，支架12，24可以轉動，並且用定位裝置，如螺釘，定位。通常採用接觸式位移傳感器15檢測圓鋸片6的一定半徑圓周方向的端面圓跳動量和橫向變形量。用非接觸式位移傳感器13檢測圓鋸片6的固有頻率。傳感器13和15通過導線與儀器箱8相連接(未圖示)。在儀器箱8內有濾波器，A/D轉換器，單片機LED顯示器以及功能鍵。
電動機17安裝在機身1中。由電動機17驅動傳動輪16。傳動輪16藉助傳動帶19將動力傳遞到變速箱18，在此優選的實施例中使用的減速箱18是蝸輪蝸杆減速器。在此實施例中減速箱18輸出端軸20的轉速為3rpm，在軸20上設置有裝夾裝置14。圓鋸片6藉助裝夾裝置14安裝在減速箱18的輸出軸20上。裝夾裝置14由夾盤22，螺母21和設置在輸出軸20端部的螺紋23構成。在減速箱18的另一個輸出端設有脈衝盤11。在此實施例中，脈衝盤11實際上安裝在蝸杆軸的一端。光電管10通過電纜與儀器箱8相連接。在設備運轉時，光電管10與脈衝盤11相配合，測量圓鋸片的轉動角度。
加力裝置如圖4所示，所述加力裝置主要由手柄5、驅動輪30，滑輪23，重錘24，豎軸29、雙曲柄連杆機構，圓導軌9和加力杆26構成。手柄5的一端安裝在豎軸29上。豎軸29的兩端分別可轉動地安裝在機身1中。在豎軸29上還安裝有驅動輪30和曲柄27。牽引繩31的一端固定在驅動輪30上，所述牽引繩31繞過滑輪23後與重錘24相連。滑輪23藉助支撐軸安裝在機身1中。曲柄27的自由端通過銷軸與連杆25相連。連杆25的另一端與曲柄28的自由端相連。曲柄28的另一端與圓導軌29相連。加力杆26的一端安裝在圓導軌9上，另一端向外伸出呈懸臂梁。加力杆26可以沿圓導軌上下滑動。並且可以用定位器如螺釘定位。當操作者搬動手柄5時，可以使加力杆26產生一個固定的橫向力。施加作用力時，手柄5與擋板22相互配合。內定位裝置如銷子使手柄5在加力狀態下定位。通常，加力杆26的自由端所在的位置是施加作用力的作用點。在此實施例中，加力杆26的自由端非接觸式位移傳感器的檢測點之間的角位移選定在大約90°。
上述實施例僅僅是對本發明中特例的詳細描述。以便於專業人員對本發明的檢測方法和設備有明確的了解。涉及本發明的構思和請求保護的內容都記載在權利要求書中。
權利要求
1.一種圓鋸片適張狀態的檢測方法，用該方法可以檢測記錄圓鋸片的各階固有頻率，首先用固定裝置固定圓鋸片，將第一探測頭設置在鄰近圓鋸片的位置，接著在一個確定位置施加衝擊力，使圓鋸片產生振動，由第一探測頭採集圓鋸片發出的振動信號，將採集到的振動信號由單片機系統自動進行數據處理，隨後繪製出功率譜P(n)或幅頻譜V(n)，並從圖上讀出圓鋸片的各階固有頻率，其特徵是用上述固有頻率直接反映圓鋸片的適張程度，該第二探頭設置在相對於圓鋸片中心一定半徑處並與鋸片表面接觸，使圓鋸片圍繞其中心軸線旋轉，由第二探測頭採集圓鋸片的一定半徑圓周方向在加載情況下一周的橫向變形量並採集圓鋸片一周內的端面跳動量的數據，接著對採集到的數據進行處理，採用映射技術將一定半徑圓周方向一轉內的橫向變形量或端面圓跳動量變換為半徑為R，放大倍數為K的直觀顯示的圓坐標象圖。
2.按照權利要求1所述的檢測方法，其特徵是在圓鋸片適張前或適張後重複執行上述檢測步驟，分別測出各階模態n＝0、1、2…6的固有頻率，接著分別測出從圓鋸片齒槽底向內大約5—15毫米處一周內範圍的端面圓跳動量和加載情況下的橫向變形量。
3.按照權利要求1或2所述的檢測方法，其特徵是在測量圓鋸片的一定半徑圓周方向的橫向變形量時要對鋸片加載，其作用力的方向與圓鋸片的軸線方向大致平行。
4.按照權利要求3所述的檢測方法，其特徵是對圓鋸片加載時，作用力的作用點與探測頭之間的角位移大約為60°—120°。
5.按照權利要求1所述的檢測方法，其特徵是所述衝擊力的作用點距離第一探測頭的角位移大約180°。
6.按照權利要求2所述的檢測方法，其特徵是在重複執行了檢測步驟得出圓鋸片各階模態n＝0，1，2…6的固有頻率後，執行對適張狀態前後的同一階模態的固有頻率進行比較的步驟。
7.按照權利要求6所述的檢測方法，其特徵是；在執行固有頻率比較步驟的過程中，圓鋸片在模態n＝3，夾持比0.26—0.46條件下，合理適張後的固有頻率應該比適張狀態前增加20—40％。
8.一種實施權利要求1—7所述檢測方法的設備，其包括機械傳動裝置，裝夾裝置、探測頭、濾波器、A/D轉換器，單片機系統、繪圖印表機和光電脈衝裝置，通過裝夾裝置將圓鋸片固定在轉動軸上，用小錘向圓鋸片施加衝擊力，由第一探測頭採集圓鋸片發出的振動信號，通過電纜將採集到的振動信號傳遞到濾波器，通過濾波器的振動信號被傳送A/D轉換器進行數據轉換，並將轉換後的信號送至單片機系統進行數據處理，其特徵是設有第二探測頭，用第二探測頭測量圓鋸片的一定半徑圓周方向的橫向變形量或端面圓跳動量，通過電纜將第二探測頭採集到的圓鋸片一定半徑圓周方向的橫向變形量或端面跳動量的數據信號傳遞到濾波器，通過濾波器的數據信號被傳送到A/D轉換器進行數據轉換，將轉換後的數據傳送到單片機，分別來自第一和第二探測頭的數據通過單片機的進一步處理後，由繪圖印表機分別得到功率譜及幅頻譜的譜圖，端面圓跳動象圖和圓鋸片受力作用下一定半徑圓周方向的橫向變形量的象圖。
9.按照權利要求8所述的檢測設備，其特徵是所述機械傳動裝置包括電動機(17)，由電動機(17)驅動的傳動輪(16)，傳動輪(16)通過傳動帶(19)將動力傳遞到變速箱(18)，圓鋸片(6)由裝夾裝置(14)固定安裝在變速箱(18)輸出端的轉動軸(20)上；所述裝夾裝置(14)由夾盤(22)，螺母(21)和轉動軸(20)端部的螺紋(23)構成。
10.按照權利要求8所述的檢測設備，其特徵是第一探測頭是非接觸式位移傳感器(13)，該傳感器(13)支撐在傳感器支架(12)上，傳感器支架(12)可以沿著導軌(3)移動，以便可以調整非接觸式位移傳感器(13)在鄰近圓鋸片(6)的端面相對於圓鋸片(6)的中心軸線的距離；第二探測頭是接觸式位移傳感器(15)，該傳感器(15)安裝在傳感器支架(24)上，傳感器支架(24)可以沿著導軌(3)移動。
11.按照權利要求8所述的檢測裝置，其特徵是加力裝置包括加力杆(26)，圓導軌(9)，加力杆(26)安裝在圓導軌(9)上，並可以沿著圓導軌(9)移動，而且可以在圓導軌(9)的適當位置定位；圓導軌(9)的一端連接雙曲柄連杆機構中的曲柄(28)，曲柄(28)的自由端連接連杆(25)的一端，連杆(25)的另一端與曲柄(27)的自由端相連接，曲柄(27)可轉動地安裝在豎軸(29)上，在豎軸(29)的一端設有加力手柄(5)和轉動輪(30)，牽引繩(31)的一端固定在轉動輪(30)上，牽引繩(31)繞過滑輪(23)，在牽引繩(31)的另一端設有重錘(24)，手柄(5)可以在擋板(22)處在加載狀態下定位。
12.按照權利要求8所述的檢測設備，其特徵是所述光電脈衝裝置包括光電管(10)和脈衝盤(11)。
全文摘要
本發明公開了一種圓鋸片適張狀態的檢測方法和設備。採用該方法可以通過檢測記錄到的鋸片各階固有頻率、鋸片一定半徑圓周方向加載情況下的橫向變形量(對應於剛度)以及鋸片的端面圓跳動量這三個參量來全面反映一個鋸片的適張狀態，即適張程度、適張應力分布均勻性和鋸片的平整性。該方法運用單片機技術，在直角坐標系上給出鋸片的功率譜P(n)或幅頻譜V(n)；用映射技術將所測鋸片在加載情況下一周內的橫向變形量和鋸片的端面圓跳動量變換成半徑為R、放大倍數為K的圓坐標象圖。本發明的檢測設備包括機械傳動裝置、裝夾裝置、加力裝置、傳感器、濾波器、A/D轉換器、單片機系統、LED顯示器和繪圖印表機。
文檔編號G01H1/06GK1116297SQ94108038
公開日1996年2月7日 申請日期1994年8月5日 優先權日1994年8月5日
發明者習寶田, 撒潮, 路鵬程, 黃箭波, 陳欣 申請人:北京林業大學