[发明专利]非接触感应式摩擦电轴承传感器及其测试方法

说明书

本发明公开了一种非接触感应式摩擦电轴承传感器及其测试方法，该传感器包括滚动轴承、定子单元和转子单元，定子单元的端盖的沟槽处设有电荷补充装置，栅格电极由两个环形叉指电极组成，调整环用于调节电极与转子单元的距离；转子单元包括保持架连接板和PTFE环，保持架连接板通过铆钉与保持架相连接，PTFE环安装于保持架连接板的凹槽处。当轴承转动时电荷补充装置和PTFE环发生相对摩擦并在两接触表面不断积累电荷，并在栅格电极上感应产生相应的静电荷，随着PTFE环与栅格电极的相对转动，感应电荷在两个叉指电极之间来回流动产生交流信号。本发明可实现对滚动轴承的转速和打滑率检测，具有测量范围广、测量精度高和服役寿命长等优点。

技术领域

本发明涉及一种非接触感应式摩擦电轴承传感器及其测试方法，属于传感器技术领域。

背景技术

滚动轴承作为机械关键基础件，被广泛应用于数控机床、航空航天等现代化工业设备中，其运行状态直接影响装备的工作性能、可靠性和寿命。随着现代工业技术的迅猛发展，对滚动轴承的转速和服役寿命提出了更高的要求，然而其在高速状态下极易产生打滑现象。打滑是滚动轴承在运行过程中最常见的失效形式之一，会造成滚动体及内外滚道的划伤、磨损和早期失效，降低轴承的旋转精度，严重影响轴承的工作性能和使用寿命。因此，对滚动轴承打滑率进行监测可以有效避免因其故障造成的严重设备事故和重大经济损失。

但是目前所采用的轴承打滑率检测方法普遍需要对其结构进行一定改变，极大影响了保持架的动态特性，且所采用的光纤传感器、电涡流传感器的测试精度极易受环境的影响，导致该类测试系统结构复杂，安装和维修困难，需要外部电源供电，难以广泛推广应用。

因此，迫切需要设计一种结构简单、易于集成、精度高且稳定可靠的新型滚动轴承转速和打滑监测传感器以满足现代工业装备小型化、智能化的需求。

发明内容

本发明为了解决需要设计一种结构简单、易于集成、精度高且稳定可靠的新型滚动轴承转速和打滑监测传感器以满足现代工业装备小型化、智能化的需求的技术问题，提出一种非接触感应式摩擦电轴承传感器及其测试方法，可以实现对滚动轴承转速和打滑率的实时监测。

本发明提出一种非接触感应式摩擦电轴承传感器，包括滚动轴承、定子单元和转子单元，所述定子单元包括端盖、电荷补充装置、栅格电极和调整环，所述端盖与滚动轴承的外圈固定，所述电荷补充装置安装在端盖的沟槽处为转子单元提供电荷补充保证传感器信号强度，所述栅格电极在端盖上沿周向呈栅格状交错排布，所述调整环用于调节栅格电极与转子单元的距离；

所述转子单元包括保持架连接板和PTFE环，所述保持架连接板固定在滚动轴承的保持架上，与保持架保持同步转动，所述PTFE环呈梳指状，当滚动轴承转动时，所述PTFE环和电荷补充装置发生相对摩擦在两接触表面不断积累电荷，同时在所述栅格电极上感应产生相应电荷，随着所述PTFE环与所述栅格电极的相对转动，感应电荷在两个叉指电极之间来回流动产生交流信号。

优选地，所述端盖上设有凸起块用于与所述滚动轴承外圈固定限位。

优选地，所述电荷补充装置由EVA泡沫和铜扫掠片组成，铜扫掠片固定在外端盖的勾槽内，为转子单元提供电荷补充保证传感器信号强度，为减少摩擦阻力和延长使用寿命将铜扫掠片设计为凸弧形，在扫掠片下面垫有EVA泡沫，为扫掠片提供支撑并施加一定的预紧力，保证其足够大的接触面积。

优选地，所述栅格电极由两个环形叉指状电极呈栅格交错排布组成，其内外圈电极间同心布置，相邻栅格间保持恒定间距，叉指电极对的单个周期所占的扇形区域角度为30°。

优选地，所述保持架连接板结构设计与所述滚动轴承的保持架结构尺寸相匹配，且通过铆钉固定在滚动轴承的保持架上。

优选地，所述PTFE环的12个梳指沿圆周方向均匀排布，每个梳指所占扇形区域大小为14°，且形状样式与所述栅格电极的指形相匹配。