一種大型圓柱滾子軸承用監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于軸承監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大型圓柱滾子軸承用監(jiān)測系 統(tǒng)。
【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(shí)，不便通過電線供電，而采用 電池供電使用時(shí)間很短。因此，目前的軸承監(jiān)測系統(tǒng)基本上還都是非實(shí)時(shí)的、間接的非接 觸測量，難以及時(shí)準(zhǔn)確地獲得軸承的運(yùn)行狀態(tài)；有鑒于此，人們提出了多種形式的自監(jiān)測軸 承，如中國專利 201410233736. 3、201410233029. 4、201410233722. 1，上述各專利的共同特 點(diǎn)是利用圓形的或懸臂梁型的彎曲式換能器發(fā)電，工作時(shí)換能器中的壓電片承受交替變化 的壓應(yīng)力和拉應(yīng)力，當(dāng)軸承及換能器尺度過大時(shí)所需軸向尺寸增加、拉應(yīng)力增加且易導(dǎo)致 壓電片破碎；此外，由于軸承及換能器結(jié)構(gòu)的制約，現(xiàn)有自監(jiān)測軸承中非接觸激勵(lì)磁鐵與軸 承滾動體間距離較小，對無線信號發(fā)射的有一定影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對現(xiàn)有軸承監(jiān)測系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中所存在的各類問題、以及所提出的自監(jiān)測軸 承在實(shí)際應(yīng)用中的潛在問題，本實(shí)用新型提供一種大型圓柱滾子軸承用監(jiān)測系統(tǒng)。本實(shí)用 新型的大型圓柱滾子軸承用監(jiān)測系統(tǒng)主要由內(nèi)筒、磁環(huán)、磁塊、墊圈、〇型圈、外筒、壓環(huán)、換 能器、電路板、傳感器及導(dǎo)線等構(gòu)成；本實(shí)用新型的實(shí)施方案是：內(nèi)筒底壁外側(cè)的止口環(huán)套 在內(nèi)圈上，內(nèi)筒底壁經(jīng)螺釘固定在內(nèi)圈端面上，內(nèi)筒底壁與內(nèi)圈端面間壓接有密封墊圈；內(nèi) 筒底壁內(nèi)側(cè)設(shè)有內(nèi)隔板，內(nèi)筒底壁內(nèi)側(cè)經(jīng)螺釘安裝有電路板和傳感器；外筒側(cè)壁端面的法 蘭經(jīng)螺釘固定在外圈端面，外筒側(cè)壁套在內(nèi)筒側(cè)壁外，外筒側(cè)壁與內(nèi)筒側(cè)壁間設(shè)有0型密 封圈；外筒底壁上設(shè)有花鍵軸臺和外隔板，花鍵軸臺上套接有帶有花鍵孔的不等壁厚磁環(huán)， 外隔板和內(nèi)隔板與磁環(huán)、內(nèi)筒底壁及外筒底壁共同構(gòu)成內(nèi)腔，外隔板和內(nèi)隔板與內(nèi)筒底壁、 內(nèi)筒側(cè)壁、外筒底壁及外筒側(cè)壁共同構(gòu)成外腔；外隔板和內(nèi)隔板間設(shè)有使內(nèi)腔與外腔相互 連通的環(huán)槽；置于外腔內(nèi)的拉伸式換能器的一端經(jīng)螺釘和壓板安裝在內(nèi)筒側(cè)壁的端面，換 能器由兩個(gè)粘接有壓電片并經(jīng)鉚釘相鉚接的金屬片構(gòu)成，換能器上由金屬片和壓電片粘接 所構(gòu)成的復(fù)合層為圓弧形；換能器的另一端經(jīng)鉚釘鉚接在T型磁塊上縱梁端部的長槽中， 磁塊的縱梁套接在外隔板和內(nèi)隔板間的環(huán)槽中，磁塊的橫梁置于內(nèi)腔中，磁塊與磁環(huán)的異 性磁極靠近安裝；同一金屬片上的壓電片間經(jīng)導(dǎo)線Ll連接，不同金屬片上的壓電片間經(jīng)導(dǎo) 線L2相連，換能器與電路板間經(jīng)導(dǎo)線組L4連接，電路板與傳感器間經(jīng)導(dǎo)線組L3連接。
[0004] 工作過程中，當(dāng)外圈通過圓柱體與內(nèi)圈做相對轉(zhuǎn)動時(shí)，外筒與內(nèi)筒發(fā)生相對轉(zhuǎn)動， 從而帶動磁塊和磁環(huán)相對轉(zhuǎn)動；由于磁塊和磁環(huán)的異性磁極靠近安裝，當(dāng)磁塊和磁環(huán)相對 轉(zhuǎn)動時(shí)換能器始終承受拉力作用、壓電片始終承受壓應(yīng)力作用；因帶有花鍵孔的磁環(huán)在圓 周方向的磁場強(qiáng)度不同，故當(dāng)磁塊和磁環(huán)相對轉(zhuǎn)動時(shí)換能器所承受的拉力、以及壓電片所 承受的壓應(yīng)力交替地增加和減小，壓電片所受壓應(yīng)力交替地增加和減小即將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成 電能，此為發(fā)電過程；所生成的電能經(jīng)電路板上的轉(zhuǎn)換電路處理后供給傳感器，從而實(shí)現(xiàn)軸 承溫度、轉(zhuǎn)速或振動特性的自動監(jiān)測。
[0005] 本實(shí)用新型中，為提高換能器的發(fā)電能力、避免壓電片在非工作狀態(tài)時(shí) 因受過大拉應(yīng)力作用而損壞，應(yīng)確保當(dāng)磁塊的橫梁與內(nèi)隔板及外隔板相接觸時(shí)換 能器上金屬片圓弧外表面的最小半徑為R=h{a+〇. 5[a2(l-f3)-l-nEp/Tp]/ [1-a(1-0)]}，內(nèi)腔中磁塊運(yùn)動方向上的最小距離為D= [L-2Rsin(0.5L/R)]n，其中
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種大型圓柱滾子軸承用監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于：內(nèi)筒底壁經(jīng)螺釘固定在內(nèi)圈上， 內(nèi)筒底壁內(nèi)側(cè)設(shè)有內(nèi)隔板，內(nèi)筒底壁經(jīng)螺釘安裝有電路板和傳感器；外筒側(cè)壁的法蘭經(jīng)螺 釘固定在外圈上，外筒側(cè)壁套在內(nèi)筒側(cè)壁外，內(nèi)外筒側(cè)壁間設(shè)有O型圈；外筒底壁上設(shè)有花 鍵軸臺和外隔板，花鍵軸臺上套有磁環(huán)，內(nèi)外隔板與磁環(huán)、內(nèi)筒底壁及外筒底壁共同構(gòu)成內(nèi) 腔，內(nèi)外隔板與內(nèi)筒底壁、內(nèi)筒側(cè)壁、外筒底壁及外筒側(cè)壁共同構(gòu)成外腔；內(nèi)外隔板間設(shè)有 使內(nèi)腔與外腔相互連通的環(huán)槽；換能器一端經(jīng)螺釘和壓板安裝在內(nèi)筒側(cè)壁的端面，換能器 由兩個(gè)粘接有壓電片并經(jīng)鉚釘相鉚接的金屬片構(gòu)成，換能器上由金屬片和壓電片粘接所構(gòu) 成的復(fù)合層為圓弧形；換能器另一端經(jīng)鉚釘鉚接在T型磁塊上縱梁端部的長槽中，磁塊縱 梁套接在內(nèi)外隔板間的環(huán)槽中，磁塊的橫梁置于內(nèi)腔中，磁塊與磁環(huán)的異性磁極靠近安裝。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種大型圓柱滾子軸承用監(jiān)測系統(tǒng)，屬于軸承監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域。內(nèi)筒固定在內(nèi)圈上，內(nèi)筒底壁內(nèi)側(cè)設(shè)有內(nèi)隔板、安裝有電路板和傳感器；外筒固定在外圈上，外筒套在內(nèi)筒外；外筒底壁上設(shè)有花鍵軸臺和外隔板，花鍵軸臺上套有磁環(huán)，外隔板和內(nèi)隔板間設(shè)有環(huán)槽；拉伸式換能器的一端經(jīng)安裝在內(nèi)筒側(cè)壁上，換能器另一端經(jīng)鉚釘鉚接在T型磁塊上，磁塊套在內(nèi)外隔板間的環(huán)槽中，磁塊與磁環(huán)的異性磁極靠近安裝。優(yōu)勢與特色：與軸承相集成，無需改變安裝設(shè)備的結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)真正意義的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測；換能器通過徑向拉伸激勵(lì)發(fā)電，軸向空間小、磁體遠(yuǎn)離滾動體及發(fā)射電路；壓電片始終承受壓應(yīng)力、且應(yīng)力分布均勻，機(jī)械可靠性高、發(fā)電能力強(qiáng)。
【IPC分類】H02N2-18, F16C41-00, G01D21-02
【公開號】CN204419888
【申請?zhí)枴緾N201520009731
【發(fā)明人】闞君武, 張肖逸, 尹曉紅, 朱雅娜, 王淑云
【申請人】浙江師范大學(xué)
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年1月7日