[發(fā)明專利]一種帶自監(jiān)測組件的圓柱滾子軸承

有效

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• 申請日: 2014-05-28
• 公開（公告）號: CN103973162A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王淑云;劉殿龍;闞君武;程光明;曾平
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江師范大學(xué)
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18;F16C41/00;F16C19/22
• 代理公司: 吉林長春新紀(jì)元專利代理有限責(zé)任公司 22100
• 代理人: 魏征驥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于軸承技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種圓柱滾子軸承及其自監(jiān)測組件。

背景技術(shù)

軸承是一種典型的機(jī)械基礎(chǔ)件，在機(jī)械、車輛、航空航天、輪船及能源等領(lǐng)域都有著極其廣泛的應(yīng)用；然而，軸承也是轉(zhuǎn)動機(jī)器中最易損壞的零件之一，旋轉(zhuǎn)機(jī)械故障的30％是由軸承失效所引發(fā)的。因此，軸承的狀態(tài)監(jiān)測與早期故障診斷已引起人們的高度重視。軸承狀態(tài)的在線監(jiān)測已經(jīng)逐步成為大型發(fā)電機(jī)、輪船、高鐵以及航空器等領(lǐng)域不可或缺的技術(shù)，所需監(jiān)測的指標(biāo)包括諸如溫度、振動、轉(zhuǎn)速及噪音等。早期的軸承監(jiān)測系統(tǒng)主要是外掛式的，其弊端之一是傳感器與信號源間的距離較遠(yuǎn)，屬于非接觸的間接測量，故誤差較大。近年來，人們又相繼提出了不同形式的嵌入式監(jiān)測系統(tǒng)，這種方法可解決測量精度及準(zhǔn)確性問題，但需要改變相關(guān)設(shè)備的結(jié)構(gòu)或其完整性，以便安裝傳感監(jiān)測系統(tǒng)，這不但容易引起設(shè)備零部件的應(yīng)力集中等問題，在一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜或空間有限的設(shè)備上也是無法實(shí)現(xiàn)的；最為關(guān)鍵的是，當(dāng)監(jiān)測系統(tǒng)需要隨軸承內(nèi)圈或外圈一起轉(zhuǎn)動時，不便通過電線供電，而采用電池供電使用時間很短。因此，目前的軸承監(jiān)測系統(tǒng)基本上還都是非實(shí)時的、間接的非接觸測量，難以及時準(zhǔn)確地獲得軸承的運(yùn)行狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種帶自監(jiān)測組件的圓柱滾子軸承，以解決現(xiàn)有軸承監(jiān)測系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中所存在的非實(shí)時的、間接的非接觸測量，難以及時準(zhǔn)確地獲得軸承的運(yùn)行狀態(tài)的問題。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：包括內(nèi)圈、圓柱體、外圈，所述內(nèi)圈比外圈窄，內(nèi)圈與外圈一側(cè)對齊安裝，非對齊一側(cè)的內(nèi)圈端面通過螺釘固定有內(nèi)板，內(nèi)板的外緣表面與外圈的內(nèi)孔間設(shè)有密封圈，內(nèi)板的軸肩與內(nèi)圈內(nèi)孔過盈配合，內(nèi)板上設(shè)有沉孔一、階梯孔一、連通沉孔一和階梯孔一的導(dǎo)線孔一、以及盲孔一，非對齊一側(cè)的外圈端面通過螺釘固定有外板的法蘭，外板通過其上的軸肩與外圈的內(nèi)孔定位；外板上設(shè)有沉孔二、階梯孔二、連通沉孔二和階梯孔二的導(dǎo)線孔二、盲孔二、以及連通盲孔二與其相鄰沉孔二的導(dǎo)線槽，在內(nèi)板及外板的側(cè)面分別通過螺釘固定有壓板，所述壓板上設(shè)有沉孔三，所述沉孔三底部設(shè)有導(dǎo)向孔，在所述內(nèi)板及外板與壓板之間分別壓接有環(huán)形金屬膜，金屬膜的側(cè)面粘有壓電膜，金屬膜和壓電膜構(gòu)成俘能器，俘能器的中心處通過螺釘裝有磁鐵一，磁鐵一套接在導(dǎo)向孔內(nèi)，與內(nèi)板相連的壓板將磁鐵二壓接在內(nèi)板的盲孔一內(nèi)，與外板相連的壓板將磁鐵三和用于傳感的壓電體壓接在外板的盲孔二內(nèi)，熱電偶固定在沉孔一的底部，內(nèi)電路板和外電路板分別通過螺釘安裝在階梯孔一和階梯孔二內(nèi)，置于內(nèi)板上的俘能器和熱電偶分別通過導(dǎo)線組一和導(dǎo)線組一與內(nèi)電路板連接，置于外板上的俘能器和壓電體分別通過導(dǎo)線組三和導(dǎo)線組四與外電路板連接。

本發(fā)明一種實(shí)施方式是：所述金屬膜的材料為鈹青銅，壓電膜的材料為PZT4，且壓電膜厚度h_p與俘能器的總厚度h之比β＝h_p/h的取值范圍為0.5<β<0.7、壓電膜7半徑r_p與俘能器半徑r之比α＝r_p/r的取值范圍為0.5<α<0.7。

本發(fā)明一種實(shí)施方式是：所述置于內(nèi)板及外板上俘能器的最佳數(shù)量均為n＝2π/Q＝4、最佳半徑均為r＝0.4142(R-H)，其中Q＝2arcsin[r/(R-H)]為俘能器上兩條相交于內(nèi)圈中心的切線間的夾角、R為外圈的內(nèi)孔半徑、H為金屬膜的夾緊量。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)新穎，軸承自身具有自供能傳感監(jiān)測功能，作為獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)部件使用，無需改變其安裝設(shè)備的結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)真正意義上的實(shí)時在線監(jiān)測；俘能器結(jié)構(gòu)尺寸及數(shù)量配置合理，發(fā)供電能力強(qiáng)；采用導(dǎo)向孔防止受激磁鐵扭擺，提高俘能器可靠性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一個較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)剖面圖；

圖2是圖1的A-A視圖；

圖3是圖1的I部放大圖；

圖4是本發(fā)明外板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖4的右視圖；

圖6是本發(fā)明內(nèi)板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7圖6的左視圖；

圖8本發(fā)明結(jié)構(gòu)系數(shù)與厚度比及半徑比的關(guān)系曲線圖；

圖9本發(fā)明為俘能器總面積與俘能器半徑間的關(guān)系曲線圖。

具體實(shí)施方式

如圖1～圖7所示，包括內(nèi)圈1、圓柱體2、外圈3、熱電偶4、內(nèi)板5、密封圈6、構(gòu)成俘能器9的壓電膜7和金屬膜8、磁鐵一10、磁鐵二14、磁鐵三14’、壓板11、外板12、內(nèi)電路板13、外電路板13’及導(dǎo)線；