[實(shí)用新型]嵌入式多參量復(fù)合傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200720124962.3
• 申請(qǐng)日: 2007-08-10
• 公開（公告）號(hào): CN201072377Y
• 公開（公告）日: 2008-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邵毅敏;方杰平;葛亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M13/04
• 分類號(hào): G01M13/04;G01M7/02;G01P3/487;G01P15/09;G01K7/22
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務(wù)所
• 代理人: 郭云

技術(shù)領(lǐng)域：

本實(shí)用新型涉及傳感器，具體地講，涉及一種適于安裝在軸承，對(duì)高速運(yùn)轉(zhuǎn)中的軸承進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)與故障診斷的多信號(hào)集成的復(fù)合傳感器。

背景技術(shù)：

軸承在各種旋轉(zhuǎn)機(jī)械中得到廣泛應(yīng)用，是構(gòu)成旋轉(zhuǎn)機(jī)械的重要部件。據(jù)統(tǒng)計(jì)，旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障有30％是由軸承引起。機(jī)器能否正常運(yùn)行，在很大程度上取決于軸承的工作狀態(tài)。但是，產(chǎn)生缺陷后，滾動(dòng)軸承的振動(dòng)加劇、噪聲增大，最終導(dǎo)致失效，如果不加以預(yù)防將會(huì)造成巨大的人身和經(jīng)濟(jì)損失。

目前，通常采用檢測(cè)軸承的振動(dòng)信號(hào)，通過分析軸的振動(dòng)信號(hào)的方法來判斷軸承的工作狀態(tài)，可以檢測(cè)軸承元件的疲勞剝落等故障的前兆。

高速列車、高速客車等在行駛中的制動(dòng)是非常頻繁的，其制動(dòng)與車輪與軌道或路面間的粘著密切相關(guān)。正常的制動(dòng)工況是制動(dòng)力不大于車輪與軌道或路面間的粘著力，此時(shí)輪對(duì)不會(huì)發(fā)生抱死現(xiàn)象而是滾動(dòng)著減速直至停車。但當(dāng)軌道或路面上有油或其他液體以及制動(dòng)操作不當(dāng)，而車輛上又未安裝防滑裝置時(shí)，車輪與軌道或路面間的粘著力降低，會(huì)引起車輛制動(dòng)力大于粘著力而發(fā)生事故。為解決該事故，車輛速度檢測(cè)裝置向中央控制單元提供實(shí)時(shí)速度信號(hào)，供中央控制單元作采樣變換、運(yùn)算處理和比較判斷，然后輸出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)制動(dòng)。

為了防止發(fā)生由于軸承故障引起的切軸事故，對(duì)于車輛使用單位，比如鐵路系統(tǒng)，目前的方法是采用溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)軸溫，通過軸溫報(bào)警器發(fā)現(xiàn)故障前兆。專家指出，98％以上的切軸屬于“熱切”，軸由于軸承故障受到強(qiáng)大的扭力而使軸溫劇烈升高，由此可感知軸承的故障。對(duì)于高速列車、高速客車等高速車輛，軸承自身由于發(fā)熱而容易造成磨損、燒傷。

目前現(xiàn)有的檢測(cè)軸承故障的復(fù)合傳感器，大多只能采集兩種信號(hào)，其中最常見的是溫度振動(dòng)復(fù)合傳感器。這類傳感器往往忽略了對(duì)軸承速度的檢測(cè)，不能全面地拾取故障信息，因此難以準(zhǔn)確地預(yù)判軸承產(chǎn)生的故障。少數(shù)的振動(dòng)、溫度、速度復(fù)合傳感器也由于感應(yīng)裝置相對(duì)分散，整體結(jié)構(gòu)不緊湊，不便安裝而沒能得到廣泛應(yīng)用。對(duì)軸承速度的檢測(cè)，通常只采用一個(gè)速度傳感裝置，當(dāng)信號(hào)受到干擾就無法準(zhǔn)確地獲取速度信息，測(cè)速效果不太理想。在測(cè)溫方面，通常為了防止軸切只進(jìn)行軸溫的檢測(cè)，而忽略了對(duì)軸承自身溫度的檢測(cè)，則由軸承溫度過高而引起的故障就無法避免。

實(shí)用新型內(nèi)容：

為了解決上述問題，本實(shí)用新型的目的就是針對(duì)高速列車、高級(jí)轎車和大型卡車的軸承，艦船、坦克等減速器中的軸承以及一些旋轉(zhuǎn)機(jī)械所用軸承的特點(diǎn)，在不增大結(jié)構(gòu)的前提下設(shè)計(jì)一種能與高速列車軸承端面相結(jié)合的嵌入式多參量復(fù)合傳感器，解決目前振動(dòng)、溫度、速度復(fù)合傳感裝置因分散設(shè)置帶來的安裝不方便，檢測(cè)不準(zhǔn)確，而不能得到廣泛應(yīng)用的問題。

本實(shí)用新型的具體方案是：設(shè)計(jì)一種嵌入式多參量復(fù)合傳感器，其關(guān)鍵是：兩個(gè)形狀相同的上半圓殼體和下半圓殼體對(duì)接構(gòu)成中央有通孔的圓盤殼體，該圓盤殼體的內(nèi)圈和外圈均按同一方向軸向延伸形成凸臺(tái)，在所述圓盤殼體的內(nèi)圈的凸臺(tái)上嵌接有二個(gè)加速度傳感裝置、二個(gè)速度傳感裝置、一個(gè)溫度傳感裝置，其中兩個(gè)速度傳感裝置分別安裝在上半圓殼體或下半圓殼體上，并且位于穿過圓盤中心的直線上，所述二個(gè)加速度傳感裝置位于安裝在下半圓殼體上的速度傳感裝置的兩側(cè)，并且二個(gè)加速度傳感裝置的軸心線相垂直，所述二個(gè)溫度傳感裝置一個(gè)在下半圓殼體內(nèi)圈的凸臺(tái)上，另一個(gè)在上半圓殼體的頂端。

本實(shí)用新型將加速度(振動(dòng))、溫度、速度傳感裝置合理布置在同一復(fù)合傳感器的殼體上，實(shí)現(xiàn)對(duì)三種信號(hào)的提取。在傳感器下半圓殼體上安裝兩個(gè)加速度傳感裝置分別檢測(cè)軸承端面兩個(gè)垂直方向的振動(dòng)信號(hào)；在上半圓殼體、下半圓殼體上分別安裝一個(gè)速度傳感裝置檢測(cè)軸速，兩者可互相彌補(bǔ)受干擾的信號(hào)成分，解決了單一的傳感裝置檢測(cè)帶來的弊端。在測(cè)溫方面，采用兩個(gè)溫度傳感裝置，分別檢測(cè)軸承外圈和內(nèi)圈的溫度。同時(shí)對(duì)軸承內(nèi)圈溫度信號(hào)的提取反映了軸溫信息，防止了切軸事故的發(fā)生。由于高速車輛在運(yùn)行時(shí)振動(dòng)較大，為防止傳感裝置脫落，在其與殼體的接縫處進(jìn)行焊接。

在所述上半圓殼體和下半圓殼體的外邊緣翻邊形成安裝平面，在該翻邊平面上開有安裝孔。

將復(fù)合傳感器殼體外邊緣翻邊，并嵌入到軸承外圈，上半圓殼體與下半圓殼體通過螺栓穿過安裝孔連接成一完整的圓盤狀殼體，使其與軸承結(jié)合成一體，保證了對(duì)殼體與對(duì)軸承的振動(dòng)檢測(cè)的一致性，且溫度傳感裝置的測(cè)溫點(diǎn)與軸承距離很短，保證了對(duì)軸承內(nèi)(軸)、外圈檢測(cè)的精度。另外，殼體的凸臺(tái)直徑與軸徑接近，保證了磁感應(yīng)探頭與軸外徑的距離在速度傳感裝置允許的檢測(cè)范圍內(nèi)，測(cè)量精度不會(huì)受到影響。