[實用新型]一種圓柱滾子軸承組件

有效

• 申請號: 201420319527.6
• 申請日: 2014-06-05
• 公開（公告）號: CN203926389U
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 張忠華;張肖逸;王淑云;程光明;劉殿龍
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: F16C19/22
• 分類號: F16C19/22;F16C41/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于軸承技術領域，具體涉及一種圓柱滾子軸承組件。

背景技術

軸承是一種典型的機械基礎件，在機械、車輛、航空航天、輪船及能源等領域都有著極其廣泛的應用；然而，軸承也是轉動機器中最易損壞的零件之一，旋轉機械故障的30％是由軸承失效所引發的。因此，軸承的狀態監測與早期故障診斷已引起人們的高度重視。軸承狀態的在線監測已經逐步成為大型風力發電機、輪船、高鐵以及航空器等領域不可或缺的技術，所需監測的指標包括諸如溫度、振動、轉速及噪音等。早期的軸承監測系統主要是外掛式的，其弊端之一是傳感器與信號源間的距離較遠，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測系統，這種方法可解決測量精度及準確性問題，但需要改變相關設備的結構或其完整性，以便安裝傳感監測系統，這不但容易引起設備零部件的應力集中等問題，在一些結構復雜或空間有限的設備上也是無法實現的；最為關鍵的是，當監測系統需要隨軸承內圈或外圈一起轉動時，不便通過電線供電，而采用電池供電使用時間很短。因此，目前的軸承監測系統基本上還都是非實時的、間接的非接觸測量，難以及時準確地獲得軸承的運行狀態。

發明內容

針對現有軸承監測系統在實際應用中所存在的各類問題，本實用新型提供一種圓柱滾子軸承組件。本實用新型采用的實施方案是：一種圓柱滾子軸承組件，主要由外圈、圓柱滾子、密封擋環一和密封擋環二、環形骨架一和骨架二、激勵磁鐵一和激勵磁鐵二、環形電路板一和電路板二、內圈、激勵磁環一和激勵磁環二、金屬片一和金屬片二、受激磁鐵一和受激磁鐵二、受激磁鐵三和受激磁鐵四、壓電片一和壓電片二等構成，其特征在于：所述外圈兩端設有內環槽、內圈兩端設有外環槽；兩外圈內環槽分別通過過盈配合安裝有環形骨架一與密封擋環一和環形骨架二與密封擋環二，所述兩密封擋環與兩內圈外環槽間隙配合；所述電路板一與金屬片一和密封擋環一分別通過螺釘固定在環形骨架一的左側和右側，并與環形骨架一密閉腔體一；所述壓電片一粘接在金屬片一上、且置于密閉腔體一內；受激磁鐵一通過螺釘與壓電片一及金屬片一相連；所述受激磁鐵三通過螺釘與金屬片連接在一起，并與激勵磁環一正對；所述激勵磁環一鑲嵌在密封擋環一內所述壓電片一及金屬片一通過導線組一與電路板一相連接；傳感器一固定在環形骨架一上、且置于密閉腔體一內；所述傳感器一通過導線組二與電路板一相連接；所述密封擋環二和金屬片二與電路板二與和分別通過螺釘固定在環形骨架二的左側和右側，并與環形骨架二密閉腔體二；所述壓電片二粘接在金屬片二上、且置于密閉腔體二內；受激磁鐵二通過螺釘與壓電片二及金屬片二相連；所述受激磁鐵四通過螺釘與金屬片二連接在一起；所述激勵磁環二鑲嵌在密封擋環二內，并與激勵磁環二正對；所述壓電片二及金屬片二通過導線組三與電路板二相連接；傳感器二固定在環形骨架二上、且置于密閉腔體二內；所述傳感器二通過導線組四與電路板二相連接；激勵磁鐵一及激勵磁鐵二鑲嵌在圓柱滾子兩側，并分別與受激磁鐵一及受激磁鐵二正對；受激磁鐵一與激勵磁鐵一之間、激勵磁鐵一與激勵磁鐵二之間、以及激勵磁鐵二與受激磁鐵之間的異性磁極靠近安裝；受激磁鐵三與激勵磁環一之間、受激磁鐵三與受激磁鐵四之間、以及受激磁鐵四與激勵磁環二之間的同性磁極靠近安裝。

為提高發電量，所述各磁鐵的半徑相等且由式計算得到，其中：R為圓柱滾子軸承內圈滾道的半徑，r為圓柱滾子半徑，n₀為圓柱滾子的數量；稱為定角比，Q2＝360/n₀為兩相鄰激勵磁鐵一或兩相鄰激勵磁鐵二的中心與其回轉中心O的連線間的夾角，Q1為通過回轉中心O且與所述激勵磁鐵一或二相切的直線間的夾角；較佳的定角比為k＝1.5～3.5。

工作過程中，圓柱滾子隨著外圈或內圈轉動而滾動，同時還帶動圓柱滾子及與鑲嵌在所述圓柱滾子上的激勵磁鐵一和激勵磁鐵二一起轉動，從而使激勵磁鐵一和受激磁鐵一及激勵磁鐵二和受激磁鐵二之間產生相對運動，并使激勵磁鐵一與受激磁鐵一之間的作用力、以及激勵磁鐵二與受激磁鐵二之間作用力發生變化，迫使壓電片一和壓電片二交替的彎曲變形，將機械能轉換成電能；壓電片一所生成的電能經導線組一輸出給電路板一上的能量轉換處理電路，再經導線組二輸出給傳感器一；壓電片一所生成的電能經導線組三輸出給電路板二上的能量轉換處理電路，再經導線組四輸出給傳感器二；從而實現軸承運動狀態的自供電實時監測。