[發明專利]基于光纖光柵傳感的軸承保持架測量裝置

有效

• 申請號: 201910085738.5
• 申請日: 2019-01-29
• 公開（公告）號: CN109668596B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 溫保崗;韓清凱;楊磊;張旭;陶學恒;翟敬宇
• 申請（專利權）人: 大連工業大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G01D5/353;G01M13/04
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

1.一種基于光纖光柵傳感的軸承保持架測量裝置，其特征在于，所述的基于光纖光柵傳感的軸承保持架測量裝置包括軸承保持架測量裝置(1)、驅動裝置(2)、軸承箱(3)、徑向加載裝置(4)和軸向加載裝置(5)；

所述軸承保持架測量裝置(1)，包括光纖光柵傳感器(11)、光纖光柵信號傳輸裝置(12)、附加質量補償裝置(13)和待測軸承(14)；所述待測軸承(14)為滾動軸承；所述光纖光柵傳感器(11)布置在待測軸承(14)保持架兜孔周圍和引導面上，用于測量應變和溫度信息，包括應變測點(111)、溫度測點(112)以及光纖信號線一(113)；在兜孔周圍的測點中，保持架表面不粘貼的光纖光柵傳感器(11)作為溫度測點(112)，用于測量兜孔溫度，其余的光纖光柵傳感器(11)通過粘貼方式貼附在兜孔周圍，作為應變測點(111)；保持架引導面上采用同樣的布置方式，光纖光柵傳感器(11)在保持架引導面上，構成多個應變測點(111)和溫度測點(112)，測點位置避開與保持架套圈接觸區域，避免接觸、摩擦導致傳感器失效或光纖斷裂；所述光纖信號線一(113)用于連接應變測點(111)和溫度測點(112)，實現信號的傳輸；

所述光纖光柵信號傳輸裝置(12)用于實現旋轉態下保持架信號的傳輸，包括光纖信號線二(121)、傳輸支架(122)和光滑環(123)；所述光纖信號線二(121)與保持架傳感器的光纖信號線一(113)為一根線；所述傳輸支架(122)用于固定和安裝光纖信號線二(121)和光滑環(123)，使其隨著保持架旋轉；所述傳輸支架(122)為3D打印超輕材料，設有偶數對稱式獨立連接架(1222)；所述連接架(1222)為爪型結構，其前端面為連接端面(1221)，采用粘貼方式與保持架側面固定連接；多個連接架(1222)另一端由一圓軸(1223)匯聚；所述的圓軸(1223)設有中孔(1224)，用于光滑環(123)旋轉端的安裝，并采用頂絲或過盈配合固定；所述中孔(1224)內部采用粘貼方式固定光纖信號線二(121)；所述光滑環(123)包括旋轉端和靜止端，用于待測軸承(14)保持架旋轉態信號與靜止采集器信號傳輸；

所述附加質量補償裝置(13)由兩個內徑不同的圓環一(131)和圓環二(132)構成，圓環一(131)內徑與保持架直徑相配合，圓環一(131)端面采用粘貼方式與保持架側面固定連接，圓環二(132)內徑小于圓環一(131)內徑；通過圓環一(131)和圓環二(132)組合用于補償光纖光柵信號傳輸裝置(12)的附加質量和轉動慣量；即

m_b＝m_g，I_b＝I_g

式中，m_b和I_b為附加質量補償裝置(13)的附加質量和轉動慣量；m_g和I_g為光纖光柵信號傳輸裝置(12)的附加質量和轉動慣量；

所述軸承保持架測量裝置(1)置于軸承箱(3)內，左端與驅動裝置(2)連接，所述驅動裝置(2)用于驅動待測軸承(14)旋轉；所述軸承箱(3)右側設有圓盤，用于支撐固定光滑環(123)的靜止端，避免靜止端的轉動；所述徑向加載裝置(4)安裝在軸承保持架測量裝置(1)上方，用于給軸承施加徑向載荷，包括徑向加載螺栓(41)和徑向力傳感器(42)，徑向加載螺栓(41)從軸承箱(3)上端穿入，與徑向力傳感器(42)螺紋連接；所述軸向加載裝置(5)安裝在軸承保持架測量裝置(1)右側，用于給軸承施加軸向載荷，包括軸向加載螺栓(51)和軸向力傳感器(52)，軸向加載螺栓(51)從軸承箱(3)右側穿入，與軸向力傳感器(52)螺紋連接；所述徑向加載螺栓(41)、軸向加載螺栓(51)用于施加載荷，徑向力傳感器(42)、軸向力傳感器(52)用于測量力的大?。凰鲚S向加載裝置(5)共兩個，采用雙軸向加載方式，使滾動軸承中部位置空置，避開傳輸支架(122)和光滑環(123)。

2.根據權利要求1所述的基于光纖光柵傳感的軸承保持架測量裝置，其特征在于，所述兜孔應變測點(111)在兜孔上沿保持架旋轉方向的前側和后側各布置一個，用于獲得保持架兜孔前后處的接觸受力信息。

3.根據權利要求1或2所述的基于光纖光柵傳感的軸承保持架測量裝置，其特征在于，所述獨立連接架(1222)為四個或六個。