一種測量滾動(dòng)軸承保持架渦動(dòng)的磁阻傳感器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種測量滾動(dòng)軸承保持架渦動(dòng)的磁阻傳感器。包括勵(lì)磁線圈、檢測線圈、第一鐵芯棒、第二鐵芯棒和連接板；第一鐵芯棒、第二鐵芯棒安裝在兩塊平行的連接板之間，勵(lì)磁線圈中通以交流電，并將檢測線圈與測量電路連接。利用該傳感器將保持架的渦動(dòng)速度轉(zhuǎn)化為檢測線圈電感的大小，通過測量電路進(jìn)行信號(hào)處理后以電壓的形式在示波器顯示出來。由于鐵磁材料的磁導(dǎo)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他材料，且?guī)缀跛械姆谴判圆牧显谡Ｇ闆r下的相對(duì)磁導(dǎo)率都接近于1，該傳感器所采用的磁阻法能夠有效避免潤滑劑對(duì)測量結(jié)果的影響，并且可以檢測混合潤滑和邊界潤滑狀態(tài)下軸承保持架的渦動(dòng)。
【專利說明】一種測量滾動(dòng)軸承保持架渦動(dòng)的磁阻傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種測量滾動(dòng)軸承保持架渦動(dòng)的傳感器，尤其是涉及一種利用磁阻法測量滾動(dòng)軸承保持架渦動(dòng)的傳感器。

【背景技術(shù)】
[0002]高速鐵路的快速發(fā)展對(duì)滾動(dòng)軸承的轉(zhuǎn)速、穩(wěn)定性、壽命和可靠性提出了越來越高的要求。其中保持架的設(shè)計(jì)尤為重要，保持架的膠合和疲勞失效以及打滑和不穩(wěn)定是造成滾動(dòng)軸承失效的重要原因。在對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行動(dòng)態(tài)性能研究的過程中，需要建立保持架的動(dòng)力學(xué)模型，以及滾動(dòng)體和保持架之間的相互作用模型，以實(shí)現(xiàn)保持架的優(yōu)化設(shè)計(jì)并改善保持架的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性。在建立模型的過程中，需要對(duì)保持架的渦動(dòng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測定，以驗(yàn)證模型分析結(jié)果與實(shí)際數(shù)據(jù)是否相符并對(duì)模型進(jìn)行修正?，F(xiàn)有的測量保持架渦動(dòng)的方法主要有電容法、X射線法和激光位移法，這些方法的測量能力常受到潤滑劑的影響。應(yīng)用電容法時(shí)，潤滑劑中的極性添加物會(huì)對(duì)正常信號(hào)產(chǎn)生干擾。對(duì)于光測法(X射線或激光傳感法)，潤滑劑中的重金屬成分或軸承材料微粒會(huì)吸收射線而影響測量結(jié)果。因而需要一種能夠不受潤滑劑特性影響的能夠可靠測量滾動(dòng)軸承保持架渦動(dòng)的傳感器。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供一種利用磁阻法測量滾動(dòng)軸承保持架渦動(dòng)的傳感器，采用該傳感器測量滾動(dòng)軸承保持架渦動(dòng)時(shí)能夠有效避免不同的潤滑劑特性對(duì)測量結(jié)果的影響。
[0004]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0005]本實(shí)用新型的磁阻傳感器:它包括勵(lì)磁線圈、檢測線圈、第一鐵芯棒、第二鐵芯棒和連接板；勵(lì)磁線圈和檢測線圈分別纏繞在兩根互相平行的第一鐵芯棒、第二鐵芯棒上，第一鐵芯棒、第二鐵芯棒安裝在兩塊平行的連接板之間，勵(lì)磁線圈中通以交流電，并將檢測線圈與測量電路連接。
[0006]所述勵(lì)磁線圈和檢測線圈都由漆包銅線繞制而成，第一鐵芯棒和第二鐵芯棒采用高磁導(dǎo)率、高電阻且渦流損耗小的鐵氧體磁芯，連接板采用低碳合金鋼材料。
[0007]本實(shí)用新型具有的有益效果是:
[0008]1)由于鐵磁材料的磁導(dǎo)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他材料，且?guī)缀跛械姆谴判圆牧显谡Ｇ闆r下的相對(duì)磁導(dǎo)率都接近于1，利用磁阻法測量滾動(dòng)軸承保持架渦動(dòng)可以避免潤滑劑對(duì)測量結(jié)果的影響，從而測量時(shí)無需考慮潤滑劑特性的變化。
[0009]2)將測量結(jié)果經(jīng)調(diào)頻裝置處理后轉(zhuǎn)換成電壓的大小并在示波器上顯示出來，不僅能夠排除干擾信號(hào)，且便于觀測和記錄。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖。
[0011]圖2是測量電路結(jié)構(gòu)框圖。
[0012]圖3是本實(shí)用新型測量深溝球軸承保持架渦動(dòng)的示意圖。
[0013]圖4是本實(shí)用新型測量圓錐滾子軸承保持架渦動(dòng)的示意圖。
[0014]圖中:1、連接板,2、第一鐵芯棒,3、勵(lì)磁線圈,4、第二鐵芯棒,5、檢測線圈,6、磁阻傳感器，7、深溝球軸承，8、圓錐滾子軸承。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
[0016]如圖1所示，本實(shí)用新型的磁阻傳感器6:它包括勵(lì)磁線圈3、檢測線圈5、第一鐵芯棒2、第二鐵芯棒4和連接板1 ;勵(lì)磁線圈3和檢測線圈5分別纏繞在兩根互相平行的第一鐵芯棒2、第二鐵芯棒4上，第一鐵芯棒2、第二鐵芯棒4安裝在兩塊平行的連接板1之間，勵(lì)磁線圈3中通以交流電，并將檢測線圈5與測量電路連接。
[0017]所述勵(lì)磁線圈3和檢測線圈5都由漆包銅線繞制而成，第一鐵芯棒2和第二鐵芯棒4采用高磁導(dǎo)率、高電阻且渦流損耗小的鐵氧體磁芯，連接板1采用低碳合金鋼材料。
[0018]在勵(lì)磁線圈3中通以高頻交流電，在其周圍激發(fā)出感應(yīng)磁場，保持架渦動(dòng)使勵(lì)磁線圈3周圍環(huán)境的磁導(dǎo)率發(fā)生變化，檢測線圈5鐵芯上的磁通量隨之發(fā)生改變，進(jìn)而改變了檢測線圈5的電感。如圖2所示，將檢測線圈5接入振蕩電路中，檢測線圈5上電感的變化會(huì)對(duì)振蕩電路的振蕩頻率產(chǎn)生影響。裝置正常工作時(shí)，檢測線圈5上電感的大小由保持架渦動(dòng)速度決定，因此振蕩器的振蕩頻率隨保持架渦動(dòng)速度的不同而改變。振蕩頻率經(jīng)由調(diào)頻裝置輸出至示波器(顯示調(diào)頻電壓)，將頻率的高低轉(zhuǎn)化為電壓的大小并在示波器上顯示出來。在軸承轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，通過監(jiān)測顯示器上所示電壓的大小來測量保持架渦動(dòng)，也可以與計(jì)算機(jī)接口連接，用Labview軟件分析保持架的潤動(dòng)。由于鐵磁材料的磁導(dǎo)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他材料，且?guī)缀跛械姆谴判圆牧显谡Ｇ闆r下的相對(duì)磁導(dǎo)率都接近于1，采用該傳感器測量滾動(dòng)軸承保持架渦動(dòng)時(shí)能夠有效避免不同的潤滑劑特性對(duì)測量結(jié)果的影響。
[0019]本實(shí)用新型的工作原理是:
[0020]在勵(lì)磁線圈中通以交流電，在勵(lì)磁線圈周圍激發(fā)出感應(yīng)磁場。由于鐵磁材料的磁導(dǎo)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它材料，而滾動(dòng)體和大部分的保持架由鐵磁材料加工而成，保持架渦動(dòng)會(huì)改變勵(lì)磁線圈周圍環(huán)境的磁導(dǎo)率，從而使勵(lì)磁線圈在其周圍激發(fā)出的感應(yīng)磁場發(fā)生變化。檢測線圈中的磁通量隨之改變，變化的磁通量將引起檢測線圈上電感的變化。檢測線圈的電感L的表達(dá)式為
T lTd0
[0021]L=N—⑴

di
[0022]式中，N為檢測線圈的匝數(shù)；Φ是檢測線圈的磁通；i是檢測線圈上承受的電流。
[0023]如圖2所示將檢測線圈接入振蕩電路中，檢測線圈電感的變化將對(duì)振蕩電路的振蕩頻率產(chǎn)生影響。
[0024]f = 2^S⑵
[0025]式中，L是檢測線圈的電感；C是振蕩電路中的電容。由公式(2)可知包含感應(yīng)線圈的調(diào)諧電路的頻率與電感L的平方根成反比。
[0026]由公式(1)和(2)可知頻率f是檢測線圈上磁通Φ的函數(shù)。
[0027]由于裝置正常工作時(shí)，檢測線圈上磁通Φ的大小由保持架渦動(dòng)速度決定，于是振蕩器的振蕩頻率反映保持架渦動(dòng)速度的變化。振蕩頻率經(jīng)由調(diào)頻裝置輸出至示波器，將頻率的高低轉(zhuǎn)化為電壓的大小并在示波器上顯示出來。在軸承轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，通過監(jiān)測顯示器上所示電壓的大小來測量保持架渦動(dòng)。
[0028]實(shí)施例1
[0029]如圖3所示。采用該裝置測量深溝球軸承保持架渦動(dòng)。測量時(shí)，將磁阻傳感器6置于深溝滾動(dòng)軸承7外側(cè)，在此采用鐵芯棒軸線平行于軸承軸線的方式放置，且第一鐵芯棒、第二鐵芯棒的軸線與軸承軸線位于同一平面內(nèi)。在磁阻傳感器6不與軸承發(fā)生接觸的情況下應(yīng)盡可能地將其靠近軸承外圈放置以提高裝置的靈敏度。
[0030]實(shí)施例2
[0031]如圖4所示。采用該裝置測量圓錐滾子軸承保持架渦動(dòng)。由于同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷，圓錐滾子軸承的保持架除發(fā)生周向渦動(dòng)外，還會(huì)沿軸向發(fā)生波動(dòng)，這時(shí)一套磁阻傳感器6不能滿足測量要求，需要布置兩套磁阻傳感器6進(jìn)行測量。將兩套磁阻傳感器6沿軸向依次布置來測量圓錐滾子軸承8的保持架渦動(dòng)，兩套磁阻傳感器6均采用鐵芯棒軸線平行于軸承軸線的方式安裝，兩套磁阻傳感器6的鐵芯棒軸線與軸承軸線的距離相等且鐵芯棒軸線與軸承軸線位于同一平面內(nèi)。兩套磁阻傳感器6的檢測線圈分別接入兩組測量電路中，同時(shí)監(jiān)測兩組測量電路的示波器來測量圓錐滾子軸承8保持架的渦動(dòng)。
[0032]需要特別指出的是，利用磁阻傳感器進(jìn)行測量時(shí)無需考慮潤滑劑的種類，而這正體現(xiàn)出了本實(shí)用新型的優(yōu)越性。
[0033]上述【具體實(shí)施方式】用來解釋說明本實(shí)用新型，而不是對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行限制，在本實(shí)用新型的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本實(shí)用新型作出的任何修改和改變，都落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種測量滾動(dòng)軸承保持架渦動(dòng)的磁阻傳感器，其特征在于:它包括勵(lì)磁線圈(3)、檢測線圈(5)、第一鐵芯棒(2)、第二鐵芯棒(4)和連接板(I);勵(lì)磁線圈(3)和檢測線圈(5)分別纏繞在兩根互相平行的第一鐵芯棒(2)、第二鐵芯棒(4)上,第一鐵芯棒(2)、第二鐵芯棒(4)安裝在兩塊平行的連接板(I)之間，勵(lì)磁線圈(3)中通以交流電，并將檢測線圈(5)與測量電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測量滾動(dòng)軸承保持架渦動(dòng)的磁阻傳感器，其特征在于:所述勵(lì)磁線圈(3)和檢測線圈(5)都由漆包銅線繞制而成，第一鐵芯棒(2)和第二鐵芯棒(4)采用高磁導(dǎo)率、高電阻且渦流損耗小的鐵氧體磁芯，連接板(I)采用低碳合金鋼材料。
【文檔編號(hào)】G01M13/04GK204101292SQ201420538645
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月18日
【發(fā)明者】徐鶴琴, 薛虎, 汪久根 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)