[發明專利]一種基于壓電泵的軸承雙模式自動潤滑裝置

無效

• 申請號: 201210509633.6
• 申請日: 2012-11-20
• 公開（公告）號: CN103016933A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 李新波;張涵;朱英焙;龍小波;劉國君;吳越;楊志剛
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: F16N7/38
• 分類號: F16N7/38;F16N29/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于軸承潤滑領域，特別是涉及一種由壓電泵驅動且具有人機界面自設定潤滑及傳感器數據融合監測故障潤滑兩種工作模式的軸承自動潤滑裝置。

背景技術

隨著動力機械向高速化和大型化的發展，對軸承的承載能力、使用條件、傳動效率、可靠性、使用壽命等都提出了更高的要求，合理潤滑是關鍵措施之一。目前，用于軸承自動潤滑的裝置中，多采用電動機加減速器的方式進行潤滑液的吸取和排出。如專利“一種軸承自動潤滑系統和方法”(CN200810032527.7)利用PLC控制多個現場補油機，實現了軸承的自動潤滑，此套裝置包括的補油機正是由電動機和減速器構成的油泵所構成的，該裝置體積大，無法滿足儀器裝置小型化、高可靠性、高精度的發展要求。

壓電泵是利用逆壓電效應原理制成的一種微小型流體輸送裝置，表現在對壓電泵內的壓電振子施加交變激勵電壓時，由于振子會出現徑向的伸長或收縮從而產生往復振動，形成的壓力差推進液體向前流動。該種泵體積小、能耗低、攜帶方便。

發明內容

本發明的目的在于提供一種新型的軸承自動潤滑裝置，已解決目前已有軸承自動潤滑裝置存在的潤滑精度及分辨率低、注油決策單一不可靠、結構復雜、體積大等問題。本發明由以下技術方案實現：潤滑液的提取并向軸承的輸送過程由壓電泵完成，與之配套形成的自動潤滑裝置包括：壓電泵驅動電路、控制單元、顯示單元、按鍵、電池等，并可以將它們集成在一個自動潤滑裝置內。此外，在裝置外部，設置有傳感器單元、潤滑液輸入及送出連接管等。進一步，所述壓電泵由薄片型壓電振子和兩個單向閥構成，利用壓電振子的彎曲振動形成容積變化形成潤滑液單向流動。由于壓電振子較薄且彎曲形變量小，所以壓電泵體積小、能耗低，適于微流量驅動場合。

進一步，所述控制單元采用自帶AD采樣及實時時鐘的STM32F103RBT6，可根據程序向壓電驅動電路發送工作命令，控制其工作開始和停止的時間。

進一步，所述壓電泵驅動電路采用基于電感的boost升壓電路和H橋電路形成高壓交變驅動電源(如圖5所示)，并有接口與控制單元相連，實現開關控制、驅動峰峰值電壓調整控制及驅動電源頻率調整控制。

進一步，所述顯示單元采用OLED顯示器，以進一步降低整機功耗。

進一步，所述傳感器單元由兩個溫度傳感器和一個加速度傳感器構成，其中溫度傳感器1采用填埋式熱電阻Cu50，由注油口伸入并與軸承座固定安裝；溫度傳感器2采用數字溫度傳感器DS18B20，安裝在集成電路板上，用于測量環境溫度；加速度傳感器采用MMA7660，固定安裝于軸承表面。

進一步，上述Cu50采用三線制接入，配有正反饋校正電路。

該裝置具有兩種工作模式，即人機界面自設定潤滑方式和傳感器數據融合方法監測故障潤滑方式，既可以通過按鍵與OLED顯示器共同構成的人機操作界面，設定修改潤滑操作時間、注入量等數據信息，并依據新設定信息，對壓電驅動電路實施控制；也能自動地依據數據融合方法，基于三傳感器測量數據及在微處理器程序中設定的門限和權值，決策和判斷軸承的潤滑故障信息，自動發出補充潤滑命令，防止單傳感器信息誤判造成軸承浸油過多。

上述兩種工作方式中的參數，如潤滑操作時間、注入量、傳感器數據門限及權值等信息還可以通過USB接口與PC機相連，針對不同類型的軸承提前進行相應的參數設定。

本發明的軸承自動潤滑裝置由于采用上述技術方案，不僅克服了現有技術存在的缺點，并且具有以下優點：

1、本發明的軸承自動潤滑裝置采用壓電泵作為潤滑液的精確流體輸送元件，代替電動機與減速器組成潤滑液流體輸送元件，整個裝置的泵送裝置結構大為簡化，體積減小，能耗更低；

2、本發明的軸承自動潤滑裝置具有兩種工作模式，并自動進行模式間的轉換，既能保證定期保養潤滑，又能及時故障補充潤滑；

3、本發明的軸承自動潤滑裝置控制單元采用的主控芯片為ARM處理器，自帶AD采樣、實時時鐘、USB接口及其他豐富的I/O接口，且具有睡眠及自喚醒功能，可以保證較低的能耗控制，同時使電路結構簡單，電路板所占空間小；

4、本發明的軸承自動潤滑裝置的壓電驅動電路由基于電感的boost升壓電路和H橋電路兩部分構成，并將它們集成于表貼封裝內，體積小，能耗低；

5、本發明的軸承自動潤滑裝置的故障決策采用了傳感器組數據融合方式，可以有效防止單傳感器信息誤判造成軸承浸油過多的問題。

附圖說明

圖1是本發明的結構框圖；

圖2是本發明的整體結構圖；

圖3是本發明的俯視剖面圖；