[发明专利]一种温度自监测球轴承

说明书

技术领域

本发明属于轴承及其监测技术领域，具体涉及一种温度自监测球轴承。

背景技术

轴承是一种典型的机械基础件，在机械、车辆、航空航天、轮船及能源等领域都有着极其广泛的应用；然而，轴承也是转动机器中最易损坏的零件之一，旋转机械故障的30％是由轴承失效所引发的。因此，轴承的状态监测与早期故障诊断已引起人们的高度重视。轴承状态的在线监测已经逐步成为大型风力发电机、轮船、高铁以及航空器等领域不可或缺的技术，所需监测的指标包括诸如温度、振动、转速及噪音等。早期的轴承监测系统主要是外挂式的，其弊端之一是传感器与信号源间的距离较远，属于非接触的间接测量，故误差较大。近年来，人们又相继提出了不同形式的嵌入式监测系统，这种方法可解决测量精度及准确性问题，但需要改变相关设备的结构或其完整性，以便安装传感监测系统，这不但容易引起设备零部件的应力集中等问题，在一些结构复杂或空间有限的设备上也是无法实现的；最为关键的是，当监测系统需要随轴承内圈或外圈一起转动时，不便通过电线供电，而采用电池供电使用时间很短。因此，目前的轴承监测系统基本上还都是非实时的、间接的非接触测量，难以及时准确地获得轴承的运行状态。

发明内容

本发明提供一种温度自监测球轴承，以解决现有轴承监测系统在实际应用中所存在的还都是非实时的、间接的非接触测量，难以及时准确地获得轴承的运行状态的问题。

本发明采取的技术方案是：包括内圈、滚珠、外圈、所述外圈宽度大于内圈的宽度，且所述内圈与外圈的一侧对齐安装，在所述非对齐一侧，内圈端面通过螺钉固定有安装筒，外圈端面通过螺钉固定有激励盘，激励盘上均匀地镶嵌有激励磁铁，安装筒的底板上安装有电路板和传感器，安装筒侧壁的端面上通过螺钉和压环压接有金属膜，安装筒侧壁的外表面与外圈的内表面间安装有O型密封圈，所述金属膜上设有悬臂梁，悬臂梁的自由端上靠近激励磁铁的一侧通过螺钉安装有受激磁铁，另一侧粘接有压电膜，所述悬臂梁与压电膜粘接后构成俘能器，所述俘能器及传感器分别通过导线组一和导线组二与电路板连接；所述激励磁铁与受激磁铁的半径相等、同性磁极相对安装，且其中心置于同一个圆周上。

本发明的一种实施方式是：为使其它条件确定时的激振力F较大、提高俘能器的输出电压V_g及发电量E_g，激励磁铁的数量n的取值应满足：其中R为激励磁铁中心到轴承回转中心的距离，r为激励磁铁的半径。

本发明的一种实施方式是：为提高俘能器的可靠性及发电能力，所述俘能器的工作部分为等腰梯形，所述梯形两斜边的延长线交于受激磁铁的中心，且梯形两斜边夹角Q5和换能器的数量m分别为：其中L为俘能器固定端顶角距轴承回转中心的距离，z为采用线切割加工时电极丝的直径。

本发明的优点是结构新颖，轴承自身具有自供能传感监测功能，作为独立的标准部件使用，无需改变其安装设备的结构，可实现真正意义上的实时在线监测；俘能器结构及激励磁铁配置参数确定合理，发供电能力强。

附图说明

图1是本发明一个较佳实施例的结构剖面图；

图2是图1的A-A视图；

图3是图1的B-B视图；

图4是本发明金属膜及悬臂梁结构示意图；

图5是本发明不同定角比时受激磁铁所受作用力与转角比的关系曲线图；

图6是本发明能量系数、最大作用力与定角比的关系曲线图。

具体实施方式

如图1～图4所示，包括内圈1、滚珠2、外圈3、所述外圈3宽度大于内圈1的宽度，且所述内圈1与外圈3的一侧对齐安装；在所述非对齐一侧，内圈1端面通过螺钉固定有安装筒4，外圈3端面通过螺钉固定有激励盘8，激励盘8上均匀地镶嵌有激励磁铁13，安装筒4的底板41上安装有电路板12和传感器15，安装筒4侧壁42的端面上通过螺钉和压环6压接有金属膜7，安装筒4侧壁42的外表面与外圈3的内表面间安装有O型密封圈5，所述金属膜7上设有悬臂梁71，悬臂梁71的自由端上靠近激励磁铁13的一侧通过螺钉安装有受激磁铁11，另一侧粘接有压电膜9，所述悬臂梁71与压电膜9粘接后构成俘能器10，所述俘能器10及传感器15分别通过导线组一16和导线组二14与电路板12连接；所述激励磁铁13与受激磁铁11的半径相等、同性磁极相对安装，且其中心置于同一个圆周上。