一種溫度自監(jiān)測(cè)球軸承的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種溫度自監(jiān)測(cè)球軸承，屬于軸承及其監(jiān)測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】。內(nèi)圈端面通過螺釘固定有安裝筒，外圈端面通過螺釘固定有激勵(lì)盤；激勵(lì)盤上均勻地鑲嵌有激勵(lì)磁鐵，安裝筒的底板上安裝有電路板和傳感器，安裝筒側(cè)壁的端面上通過螺釘和壓環(huán)壓接有金屬膜，安裝筒側(cè)壁的外表面與外圈的內(nèi)表面間安裝有O型密封圈；金屬膜上設(shè)有懸臂梁，懸臂梁自由端上靠近激勵(lì)磁鐵的一側(cè)通過螺釘安裝有受激磁鐵，另一側(cè)粘接有壓電膜；懸臂梁與壓電膜粘接后構(gòu)成俘能器，俘能器及傳感器分別通過導(dǎo)線組一和導(dǎo)線組二與電路板連接。優(yōu)點(diǎn)是具有自供能傳感監(jiān)測(cè)功能，作為獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)部件使用，無需改變其安裝設(shè)備的結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)真正意義上的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。
【專利說明】一種溫度自監(jiān)測(cè)球軸承

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于軸承及其監(jiān)測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種溫度自監(jiān)測(cè)球軸承。

【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)逐步成為大型風(fēng)力發(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，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(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)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型提供一種溫度自監(jiān)測(cè)球軸承，以解決現(xiàn)有軸承監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中所存在的還都是非實(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)的問題。
[0004]本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是:包括內(nèi)圈、滾珠、外圈、所述外圈寬度大于內(nèi)圈的寬度，且所述內(nèi)圈與外圈的一側(cè)對(duì)齊安裝，在所述非對(duì)齊一側(cè)，內(nèi)圈端面通過螺釘固定有安裝筒，外圈端面通過螺釘固定有激勵(lì)盤，激勵(lì)盤上均勻地鑲嵌有激勵(lì)磁鐵，安裝筒的底板上安裝有電路板和傳感器，安裝筒側(cè)壁的端面上通過螺釘和壓環(huán)壓接有金屬膜，安裝筒側(cè)壁的外表面與外圈的內(nèi)表面間安裝有O型密封圈，所述金屬膜上設(shè)有懸臂梁，懸臂梁的自由端上靠近激勵(lì)磁鐵的一側(cè)通過螺釘安裝有受激磁鐵，另一側(cè)粘接有壓電膜，所述懸臂梁與壓電膜粘接后構(gòu)成俘能器，所述俘能器及傳感器分別通過導(dǎo)線組一和導(dǎo)線組二與電路板連接；所述激勵(lì)磁鐵與受激磁鐵的半徑相等、同性磁極相對(duì)安裝，且其中心置于同一個(gè)圓周上。
[0005]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)新穎，軸承自身具有自供能傳感監(jiān)測(cè)功能，作為獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)部件使用，無需改變其安裝設(shè)備的結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)真正意義上的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)；俘能器結(jié)構(gòu)及激勵(lì)磁鐵配置參數(shù)確定合理，發(fā)供電能力強(qiáng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1是本實(shí)用新型一個(gè)較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)剖面圖；
[0007]圖2是圖1的A-A視圖；
[0008]圖3是圖1的B-B視圖；
[0009]圖4是本實(shí)用新型金屬膜及懸臂梁結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖5是本實(shí)用新型不同定角比時(shí)受激磁鐵所受作用力與轉(zhuǎn)角比的關(guān)系曲線圖；
[0011]圖6是本實(shí)用新型能量系數(shù)、最大作用力與定角比的關(guān)系曲線圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012]如圖1 ~圖4所示，包括內(nèi)圈1、滾珠2、外圈3、所述外圈3寬度大于內(nèi)圈I的寬度，且所述內(nèi)圈I與外圈3的一側(cè)對(duì)齊安裝；在所述非對(duì)齊一側(cè)，內(nèi)圈I端面通過螺釘固定有安裝筒4，外圈3端面通過螺釘固定有激勵(lì)盤8，激勵(lì)盤8上均勻地鑲嵌有激勵(lì)磁鐵13，安裝筒4的底板41上安裝有電路板12和傳感器15，安裝筒4側(cè)壁42的端面上通過螺釘和壓環(huán)6壓接有金屬膜7，安裝筒4側(cè)壁42的外表面與外圈3的內(nèi)表面間安裝有O型密封圈5，所述金屬膜7上設(shè)有懸臂梁71，懸臂梁71的自由端上靠近激勵(lì)磁鐵13的一側(cè)通過螺釘安裝有受激磁鐵11，另一側(cè)粘接有壓電膜9，所述懸臂梁71與壓電膜9粘接后構(gòu)成俘能器10，所述俘能器10及傳感器15分別通過導(dǎo)線組一 16和導(dǎo)線組二 14與電路板12連接；所述激勵(lì)磁鐵13與受激磁鐵11的半徑相等、同性磁極相對(duì)安裝，且其中心置于同一個(gè)圓周上。
[0013]工作過程中，當(dāng)內(nèi)圈I與外圈3做相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，激勵(lì)盤8上的激勵(lì)磁鐵13與俘能器10端部的受激磁鐵11產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使激勵(lì)磁鐵13與受激磁鐵11間的軸向作用力交替地變化，迫使俘能器10產(chǎn)生軸向彎曲振動(dòng)，并將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電能；俘能器10所生成的電能經(jīng)導(dǎo)線組一 16輸出給電路板12上的能量轉(zhuǎn)換處理電路，再經(jīng)導(dǎo)線組二 14輸出給傳感器15 ;從而實(shí)現(xiàn)軸承運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的自供電實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
[0014]本實(shí)用新型中，為使其它條件確定時(shí)的激振力F較大、提高俘能器的輸出電壓Vg
及發(fā)電量Eg,激勵(lì)磁鐵的數(shù)量η的取值應(yīng)滿足下式，即2.5arcsin(—)<^<4arcsin(—)，其中
gMnA
R為激勵(lì)磁鐵中心到軸承回轉(zhuǎn)中心的距離，r為激勵(lì)磁鐵的半徑。
[0015]為確保俘能器10產(chǎn)生的電能可滿足傳感器15的自供電需求，其他條件確定時(shí)應(yīng)盡可能提高俘能器10產(chǎn)生的電壓和電能。激勵(lì)磁鐵13與受激磁鐵11相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，單個(gè)俘能器10產(chǎn)生的電能為:Ex =WCiIf/2 = hC,切F)2/2 = AC>尸/2?其中Cf為壓電膜9
的自由電容，Vg= nF為俘能器10生成的開路電壓，η為與壓電膜9尺度及材料有關(guān)的系數(shù)，h = nF2稱為能量系數(shù)，η為激勵(lì)磁鐵13的數(shù)量。顯然，在其它條件確定時(shí)，可通過提高作用力F提高電壓及電能；此外，激勵(lì)磁鐵13數(shù)量η通過改變激勵(lì)次數(shù)及作用力的大小兩方面影響俘能器10的特性。根據(jù)本實(shí)用新型自監(jiān)測(cè)球軸承的工作原理、以及磁場(chǎng)為空間分布的實(shí)際情況，任一受激磁鐵11都同時(shí)受多個(gè)激勵(lì)磁鐵13作用，作用力的大小取決于定角
02-01r
Itk= ηι -，其中^ -2arcsin(-)為激勵(lì)磁鐵13的兩條在軸承回轉(zhuǎn)中心處相交的切線
t: 'R
間的夾角，Q2 = 2π/η為兩相鄰受激磁鐵11的中心與軸承回轉(zhuǎn)中心的連線間的夾角，由此可將定角比轉(zhuǎn)換成激勵(lì)磁鐵13數(shù)量的函數(shù)，即

【權(quán)利要求】
1.一種溫度自監(jiān)測(cè)球軸承，包括內(nèi)圈、滾珠、外圈，其特征在于:所述外圈寬度大于內(nèi)圈的寬度，且所述內(nèi)圈與外圈的一側(cè)對(duì)齊安裝，在所述非對(duì)齊一側(cè)，內(nèi)圈端面通過螺釘固定有安裝筒，外圈端面通過螺釘固定有激勵(lì)盤，激勵(lì)盤上均勻地鑲嵌有激勵(lì)磁鐵，安裝筒的底板上安裝有電路板和傳感器，安裝筒側(cè)壁的端面上通過螺釘和壓環(huán)壓接有金屬膜，安裝筒側(cè)壁的外表面與外圈的內(nèi)表面間安裝有O型密封圈，所述金屬膜上設(shè)有懸臂梁，懸臂梁的自由端上靠近激勵(lì)磁鐵的一側(cè)通過螺釘安裝有受激磁鐵，另一側(cè)粘接有壓電膜，所述懸臂梁與壓電膜粘接后構(gòu)成俘能器，所述俘能器及傳感器分別通過導(dǎo)線組一和導(dǎo)線組二與電路板連接；所述激勵(lì)磁鐵與受激磁鐵的半徑相等、同性磁極相對(duì)安裝，且其中心置于同一個(gè)圓周上。
【文檔編號(hào)】F16C41/00GK203856903SQ201420279948
【公開日】2014年10月1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】曾平, 李勝杰, 闞君武, 王淑云, 程光明 申請(qǐng)人:浙江師范大學(xué)