[发明专利]一种具有自供能的轴承健康监测装置

说明书

一种具有自供能的轴承健康监测装置，包括安装在轴上的轴承，轴承的保持架上安装有传感器及数据处理发射装置、电路处理装置和多个线圈，轴承端盖上安装有磁铁，线圈与磁铁相对布置，传感器及数据处理发射装置的信号输出端和外部无线接收装置的输入端通过无线传输，传感器及数据处理发射装置的电源输入端通过电路处理装置与线圈的电源输出端相连接，线圈和磁铁配合组成自供能装置；自供能装置产生的交流电压通过电路处理装置整流稳压处理转化成能为传感器及数据处理发射装置直接供电的电能，传感器及数据处理发射装置对轴承工作过程中的状态进行实时监测并向外无线发射数据，外部无线接收装置实时监测显示轴承状态，及时做出故障预判。

技术领域

本发明涉及轴承健康监测装置技术领域，具体涉及一种具有自供能的轴承健康监测装置。

背景技术

滚动轴承是保障旋转机械正常运行的重要零件，保证轴的工作位置和旋转精度，因此具有很严格的要求。而滚动轴承往往是机构中最易损坏的零件之一，大部分旋转机械的失效都是由滚动轴承所产生。滚动轴承的失效形式主要有疲劳剥落、磨损、塑性变形、腐蚀、烧伤、电腐蚀、保持架损坏等，这对装置的正常工作会产生很大的隐患。有研究表明，滚动轴承从正常状态到失效损坏是一个逐渐变化过程，而这种变化能够从滚动轴承的动态信号中反映，通过对滚动轴承实时监测中发现早期的异常信号，能在滚动轴承出现损坏之前进行及时维护。对轴承状态的进行健康监测在实际生产应用中具有重要意义，一方面可以大大延长滚动轴承的工作寿命，另一方面也可预知轴承的损坏程度，避免因滚动轴承不可预知故障而带来的灾难性经济损失等，能获得极大的经济效益。

由于对滚动轴承进行实时故障检测具有非常广阔的应用前景，近些年来也引得了越来越多的学者研究和关注。传统的轴承健康监测系统在供能方面存在着很大的局限性。现在一般采用外部电源进行供电会显得非常不方便，因为电池的寿命是有限的，当电池的电量耗尽之后就不得不重新更换电池，既费时费力，废弃之后也污染环境。虽然说利用轴承在运用过程产生的机械能来给轴承健康监测系统进行供能已经成为当下的研究趋势，但是现有装置从环境中俘获能量的效率低，难以满足传感器正常工作和信号发射的供能需求。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供了一种具有自供能的轴承健康监测装置，能实现对轴承运行状态的实时监测。并且自供能装置的能量密度高，能满足轴承健康监测所需要的能量。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种具有自供能的轴承健康监测装置，包括安装在轴1上的轴承，轴承的内圈2随轴1一起转动，外圈5和轴承端盖11都是处于固定状态；轴承的保持架4上安装有传感器及数据处理发射装置10、电路处理装置9和多个线圈6，轴承端盖11上安装有磁铁8，线圈6与磁铁8相对布置，传感器及数据处理发射装置10的信号输出端和外部无线接收装置13的输入端通过无线传输，外部无线接收装置13实时监测显示轴承状态，传感器及数据处理发射装置10的电源输入端与电路处理装置9的电源输出端相连接，电路处理装置9的电源输入端与线圈6的电源输出端相连接，线圈6和磁铁8配合组成自供能装置12。

多个线圈6在轴承运转过程中能产生三相交流感应电动势，当某一个或者几个线圈出现故障时，其他线圈仍然能够给传感器及数据处理发射装置10正常供能；通过优化调节磁铁8与线圈6之间的间隙，能增强磁通量密度。

所述的磁铁8嵌入轴承端盖11上的凹槽7进行嵌套连接，磁铁8或通过焊接、粘接方式连接在轴承端盖11上。

所述的磁铁8为长方体形状，按照环形均匀布置在轴承端盖11靠近轴承的表面上，从而在线圈6中能产生非常接近于标准的正弦交流电压，能直接通过线圈6中产生的交流电压的周期得到轴承的转速信息。