一種高速圓柱滾子軸承及其一體化監(jiān)測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高速圓柱滾子軸承及其一體化監(jiān)測(cè)裝置，屬于軸承及其監(jiān)測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】。軸承內(nèi)圈和外圈上分別安裝有動(dòng)盤和定盤，內(nèi)圈與動(dòng)盤之間、以及外圈與定盤之間分別壓接有懸臂梁型壓電振子，壓電振子的自由端裝有受激磁鐵；動(dòng)盤與定盤上分別裝有電路板和不同類型的傳感器；激勵(lì)盤與保持架鉚接安裝，激勵(lì)盤與外圈內(nèi)表面之間設(shè)有限位滾珠，激勵(lì)盤上安裝有激勵(lì)磁鐵。優(yōu)勢(shì)與特色：與軸承集成且具有自供能傳感監(jiān)測(cè)功能，可作為獨(dú)立部件使用、無(wú)需改變?cè)O(shè)備結(jié)構(gòu)；通過(guò)差動(dòng)原理激勵(lì)壓電振子，可有效增加高速時(shí)壓電振子所得動(dòng)能及發(fā)電量；壓電振子結(jié)構(gòu)尺寸及激勵(lì)磁鐵配置合理，壓電片僅承受壓應(yīng)力、無(wú)扭轉(zhuǎn)、可靠性高。
【專利說(shuō)明】一種高速圓柱滾子軸承及其一體化監(jiān)測(cè)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于滾動(dòng)軸承及其監(jiān)測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種高速圓柱滾子軸承及其一體化監(jiān)測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]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(dòng)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(cè)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(cè)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(cè)的指標(biāo)包括諸如溫度、振動(dòng)、轉(zhuǎn)速及噪音等。早期的軸承監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要是外掛式的，其弊端之一是傳感器與信號(hào)源間的距離較遠(yuǎn)，屬于非接觸的間接測(cè)量，故誤差較大。近年來(lái)，人們又相繼提出了不同形式的嵌入式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，這種方法可解決測(cè)量精度及準(zhǔn)確性問(wèn)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(cè)系統(tǒng)，這不但容易引起設(shè)備零部件的應(yīng)力集中等問(wèn)題，在一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜或空間有限的設(shè)備上也是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的；最為關(guān)鍵的是，當(dāng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要隨軸承內(nèi)圈或外圈一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，不便通過(guò)電線供電，而采用電池供電使用時(shí)間很短。因此，目前的軸承監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基本上還都是非實(shí)時(shí)的、間接的非接觸測(cè)量，難以及時(shí)準(zhǔn)確地獲得軸承的運(yùn)行狀態(tài)。
[0003]為解決軸承等旋轉(zhuǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的供電問(wèn)題，人們提出了多種形式的旋轉(zhuǎn)式壓電懸臂梁發(fā)電裝置，其原理是直接利用軸與軸承座之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)磁勵(lì)耦合的方式激勵(lì)壓電振子振動(dòng)發(fā)電，這種工作模式發(fā)電機(jī)的最大弊端是僅適用于較低轉(zhuǎn)速的情況；當(dāng)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁鐵與壓電振子端部磁鐵間重疊時(shí)間極短，壓電振子難以獲得足夠的動(dòng)能使其產(chǎn)生振動(dòng)并發(fā)電。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種高速圓柱滾子軸承及其一體化監(jiān)測(cè)裝置，以解決現(xiàn)有軸承監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及相關(guān)壓電發(fā)電裝置在實(shí)際應(yīng)用中所存在的當(dāng)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁鐵與壓電振子端部磁鐵間重疊時(shí)間極短，壓電振子難以獲得足夠的動(dòng)能使其產(chǎn)生振動(dòng)并發(fā)電問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明米用的技術(shù)方案是:內(nèi)圈與外圈一側(cè)對(duì)齊安裝，內(nèi)圈比外圈窄，非對(duì)齊一側(cè)的內(nèi)圈端面通過(guò)螺釘固定有動(dòng)盤，動(dòng)盤的端面凸緣與內(nèi)圈端面之間壓接有由金屬片一和壓電片一粘接而成的懸臂梁型壓電振子一，該壓電振子一的自由端通過(guò)螺釘固定有磁鐵一，磁鐵一套接在動(dòng)盤底壁上的導(dǎo)向孔內(nèi)；動(dòng)盤底壁上的沉孔一的底部安裝有內(nèi)圈振動(dòng)傳感器和噪聲傳感器，所述沉孔一處通過(guò)螺釘安裝有電路板一；外圈端面通過(guò)螺釘固定有定盤，定盤的端面凸緣與外圈端面之間壓接有由金屬片二和壓電片二粘接而成的懸臂梁型壓電振子二，該壓電振子二的自由端通過(guò)螺釘固定有磁鐵三，磁鐵三套接在定盤底壁上的導(dǎo)向孔內(nèi)；定盤底壁上的沉孔二的底部安裝有外圈振動(dòng)傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器，所述沉孔二處通過(guò)螺釘安裝有電路板二 ；激勵(lì)盤的端面凸緣與保持架一及保持架二通過(guò)鉚釘鉚接，激勵(lì)盤的端面凸緣外表面與外圈內(nèi)表面間設(shè)有限位滾珠，該限位滾珠安裝在激勵(lì)盤的端面凸緣外表面上的球面沉孔內(nèi)、且可沿外圈內(nèi)孔上的滾道滾動(dòng)；激勵(lì)盤底壁上設(shè)有安裝磁鐵二的盲孔和用于轉(zhuǎn)速測(cè)量的通孔；磁鐵一、磁鐵二及磁鐵三的半徑相等、且其中心距內(nèi)圈中心的距離相等；溫度傳感器安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸Z上，所述溫度傳感器、內(nèi)圈振動(dòng)傳感器、噪聲傳感器及所述壓電振子一分別通過(guò)不同的導(dǎo)線組與電路板連接；所述外圈振動(dòng)傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器及所述壓電振子二分別通過(guò)不同的導(dǎo)線組與電路板二連接。
[0006]本發(fā)明一種實(shí)施方式是，壓電振子一和壓電振子二的工作部分為等腰梯形，且等腰梯形斜邊延長(zhǎng)線相交于其上磁鐵的中心、斜邊間的夾角為
【權(quán)利要求】
1.一種高速圓柱滾子軸承及其一體化監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:內(nèi)圈與外圈一側(cè)對(duì)齊安裝，內(nèi)圈比外圈窄，非對(duì)齊一側(cè)的內(nèi)圈端面通過(guò)螺釘固定有動(dòng)盤，動(dòng)盤的端面凸緣與內(nèi)圈端面之間壓接有由金屬片一和壓電片一粘接而成的懸臂梁型壓電振子一，該壓電振子一的自由端通過(guò)螺釘固定有磁鐵一，磁鐵一套接在動(dòng)盤底壁上的導(dǎo)向孔內(nèi)；動(dòng)盤底壁上的沉孔一的底部安裝有內(nèi)圈振動(dòng)傳感器和噪聲傳感器，所述沉孔一處通過(guò)螺釘安裝有電路板一；外圈端面通過(guò)螺釘固定有定盤，定盤的端面凸緣與外圈端面之間壓接有由金屬片二和壓電片二粘接而成的懸臂梁型壓電振子二，該壓電振子二的自由端通過(guò)螺釘固定有磁鐵三，磁鐵三套接在定盤底壁上的導(dǎo)向孔內(nèi)；定盤底壁上的沉孔二的底部安裝有外圈振動(dòng)傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器，所述沉孔二處通過(guò)螺釘安裝有電路板二；激勵(lì)盤的端面凸緣與保持架一及保持架二通過(guò)鉚釘鉚接，激勵(lì)盤的端面凸緣外表面與外圈內(nèi)表面間設(shè)有限位滾珠，該限位滾珠安裝在激勵(lì)盤的端面凸緣外表面上的球面沉孔內(nèi)、且可沿外圈內(nèi)孔上的滾道滾動(dòng)；激勵(lì)盤底壁上設(shè)有安裝磁鐵二的盲孔和用于轉(zhuǎn)速測(cè)量的通孔；磁鐵一、磁鐵二及磁鐵三的半徑相等、且其中心距內(nèi)圈中心的距離相等；溫度傳感器安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，所述溫度傳感器、內(nèi)圈振動(dòng)傳感器、噪聲傳感器及所述壓電振子一分別通過(guò)不同的導(dǎo)線組與電路板連接；所述外圈振動(dòng)傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器及所述壓電振子二分別通過(guò)不同的導(dǎo)線組與電路板二連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速圓柱滾子軸承及其一體化監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述壓電振子一和壓電振子二的工作部分為等腰梯形，且等腰梯形斜邊延長(zhǎng)線相交于其上磁鐵的中心、斜邊間的夾角為其中R為外圈或內(nèi)圈的外表面半徑、A為各磁鐵中心距內(nèi)圈中心的距離， m為壓電振子的數(shù)量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高速圓柱滾子軸承及其一體化監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于:所述磁鐵一 Cl、磁鐵二 C2及磁鐵三C3的同性磁極靠近安裝,磁鐵二 C2與磁鐵一 Cl和磁鐵三C3相互作用時(shí)應(yīng)使壓電片僅承受壓應(yīng)力，且磁鐵二 C2的數(shù)量η、半徑r以及其中心距內(nèi)圈中心的距離R之間的關(guān)系為w — 2arcsin(r//?) = ° °
【文檔編號(hào)】F16C41/00GK103986370SQ201410238363
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月28日
【發(fā)明者】闞君武, 張肖逸, 王淑云, 曾平, 劉殿龍 申請(qǐng)人:浙江師范大學(xué)