[發(fā)明專利]一種具有自供能的軸承健康監(jiān)測裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710827331.6
• 申請日: 2017-09-14
• 公開（公告）號: CN107493001B
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹軍義;張穎;朱紅宇;林京
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: H02K35/04
• 分類號: H02K35/04;H02J7/32;H02J9/06;G01M13/04;G08C17/02
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 賀建斌

一種具有自供能的軸承健康監(jiān)測裝置，包括安裝在軸上的軸承，軸承的保持架上安裝有傳感器及數(shù)據(jù)處理發(fā)射裝置、電路處理裝置和多個線圈，軸承端蓋上安裝有磁鐵，線圈與磁鐵相對布置，傳感器及數(shù)據(jù)處理發(fā)射裝置的信號輸出端和外部無線接收裝置的輸入端通過無線傳輸，傳感器及數(shù)據(jù)處理發(fā)射裝置的電源輸入端通過電路處理裝置與線圈的電源輸出端相連接，線圈和磁鐵配合組成自供能裝置；自供能裝置產(chǎn)生的交流電壓通過電路處理裝置整流穩(wěn)壓處理轉(zhuǎn)化成能為傳感器及數(shù)據(jù)處理發(fā)射裝置直接供電的電能，傳感器及數(shù)據(jù)處理發(fā)射裝置對軸承工作過程中的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測并向外無線發(fā)射數(shù)據(jù)，外部無線接收裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測顯示軸承狀態(tài)，及時(shí)做出故障預(yù)判。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及軸承健康監(jiān)測裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有自供能的軸承健康監(jiān)測裝置。

背景技術(shù)

滾動軸承是保障旋轉(zhuǎn)機(jī)械正常運(yùn)行的重要零件，保證軸的工作位置和旋轉(zhuǎn)精度，因此具有很嚴(yán)格的要求。而滾動軸承往往是機(jī)構(gòu)中最易損壞的零件之一，大部分旋轉(zhuǎn)機(jī)械的失效都是由滾動軸承所產(chǎn)生。滾動軸承的失效形式主要有疲勞剝落、磨損、塑性變形、腐蝕、燒傷、電腐蝕、保持架損壞等，這對裝置的正常工作會產(chǎn)生很大的隱患。有研究表明，滾動軸承從正常狀態(tài)到失效損壞是一個逐漸變化過程，而這種變化能夠從滾動軸承的動態(tài)信號中反映，通過對滾動軸承實(shí)時(shí)監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)早期的異常信號，能在滾動軸承出現(xiàn)損壞之前進(jìn)行及時(shí)維護(hù)。對軸承狀態(tài)的進(jìn)行健康監(jiān)測在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中具有重要意義，一方面可以大大延長滾動軸承的工作壽命，另一方面也可預(yù)知軸承的損壞程度，避免因滾動軸承不可預(yù)知故障而帶來的災(zāi)難性經(jīng)濟(jì)損失等，能獲得極大的經(jīng)濟(jì)效益。

由于對滾動軸承進(jìn)行實(shí)時(shí)故障檢測具有非常廣闊的應(yīng)用前景，近些年來也引得了越來越多的學(xué)者研究和關(guān)注。傳統(tǒng)的軸承健康監(jiān)測系統(tǒng)在供能方面存在著很大的局限性?，F(xiàn)在一般采用外部電源進(jìn)行供電會顯得非常不方便，因?yàn)殡姵氐膲勖怯邢薜?，?dāng)電池的電量耗盡之后就不得不重新更換電池，既費(fèi)時(shí)費(fèi)力，廢棄之后也污染環(huán)境。雖然說利用軸承在運(yùn)用過程產(chǎn)生的機(jī)械能來給軸承健康監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行供能已經(jīng)成為當(dāng)下的研究趨勢，但是現(xiàn)有裝置從環(huán)境中俘獲能量的效率低，難以滿足傳感器正常工作和信號發(fā)射的供能需求。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供了一種具有自供能的軸承健康監(jiān)測裝置，能實(shí)現(xiàn)對軸承運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測。并且自供能裝置的能量密度高，能滿足軸承健康監(jiān)測所需要的能量。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種具有自供能的軸承健康監(jiān)測裝置，包括安裝在軸1上的軸承，軸承的內(nèi)圈2隨軸1一起轉(zhuǎn)動，外圈5和軸承端蓋11都是處于固定狀態(tài)；軸承的保持架4上安裝有傳感器及數(shù)據(jù)處理發(fā)射裝置10、電路處理裝置9和多個線圈6，軸承端蓋11上安裝有磁鐵8，線圈6與磁鐵8相對布置，傳感器及數(shù)據(jù)處理發(fā)射裝置10的信號輸出端和外部無線接收裝置13的輸入端通過無線傳輸，外部無線接收裝置13實(shí)時(shí)監(jiān)測顯示軸承狀態(tài)，傳感器及數(shù)據(jù)處理發(fā)射裝置10的電源輸入端與電路處理裝置9的電源輸出端相連接，電路處理裝置9的電源輸入端與線圈6的電源輸出端相連接，線圈6和磁鐵8配合組成自供能裝置12。

多個線圈6在軸承運(yùn)轉(zhuǎn)過程中能產(chǎn)生三相交流感應(yīng)電動勢，當(dāng)某一個或者幾個線圈出現(xiàn)故障時(shí)，其他線圈仍然能夠給傳感器及數(shù)據(jù)處理發(fā)射裝置10正常供能；通過優(yōu)化調(diào)節(jié)磁鐵8與線圈6之間的間隙，能增強(qiáng)磁通量密度。

所述的磁鐵8嵌入軸承端蓋11上的凹槽7進(jìn)行嵌套連接，磁鐵8或通過焊接、粘接方式連接在軸承端蓋11上。

所述的磁鐵8為長方體形狀，按照環(huán)形均勻布置在軸承端蓋11靠近軸承的表面上，從而在線圈6中能產(chǎn)生非常接近于標(biāo)準(zhǔn)的正弦交流電壓，能直接通過線圈6中產(chǎn)生的交流電壓的周期得到軸承的轉(zhuǎn)速信息。