[发明专利]一种能自动监测磨损量的智能水润滑轴承

说明书

本发明公开了一种能自动监测磨损量的智能水润滑轴承，包括呈筒状的轴瓦、安装于轴瓦内壁的内衬和用于监测内衬磨损量的监测装置；所述内衬包括内衬基体和设于内衬基体内表面与转动轴接触的磨损层，所述磨损层采用高分子材料和导电填料制成；所述监测装置包括与磨损层间隔一定距离接触的两个电极和与两个电极相连的电阻测量装置，通过电阻测量装置实时监测两个电极之间磨损层的电阻，随着磨损层被磨损，电阻也跟随变化，通监控电阻变化按照比例换算为磨损层的变化。本发明能够实时监测水润滑轴承的磨损量，并且能够分区域监测，对轴承各处磨损量进行评估，从而准确预测轴承剩余寿命。以适应转轴与轴承不同心的情况。

技术领域

本发明属于材料领域，涉及一种轴承，具体一种能自动监测磨损量的智能水润滑轴承，通过将监测器件与导电填料的添加，实现水润滑轴承摩擦与散热性能的提升，同时监测内衬各部分磨损量，从而对水润滑轴承的失效与剩余寿命做出评价与预测，提高其可靠性。

背景技术

轴承是传动系统的重要组成部分，其故障往往导致整个机械传动系统的崩溃，因此其可靠性需求极高。目前，油润滑轴承虽然使用广泛，但当机械系统在水下工作时，其存在漏油风险，容易产生环境问题。因此，为避免上述问题，水润滑轴承逐渐得到广泛应用。

目前，船舶推进系统是水润滑轴承的最大应用领域。虽然根据船厂的经验，水润滑轴承可以正常工作十年以上，但从目前收集到的数据来看，每年依然有许多船舶事故是因水润滑轴承失效引起的，这极大影响了海上航行的安全性和可靠性。

为了解决水润滑轴承可靠性问题，对其进行原位在线监测是一种有效的办法。智能轴承在保持高性能的基础上，将相关传感器集成于其本体，直接获取其性能表征参数，并结合系统工况环境、部件耦合关系等知识信息，完成多源数据特征参数的提取，实现工作状态和剩余寿命的有效评估。

现有技术中，关于智能水润滑轴承的研究非常有限。一般仅存在设计理念，没有进行更深入的工程应用研发，一般的，为避免水下环境对传感器的破坏，目前的设计大都采用将传感器嵌入内衬的方法。但是，传感器的嵌入会对轴承内衬造成机械损坏，从而降低其可靠性。因此寻找一种不会影响内衬摩擦性能的监测手段至关重要。

专利CN 113300628 A公开了一种基于摩擦纳米发电机的智能水润滑轴承，包括：筒状轴壳以及设置在所述轴壳内部、与轴壳过盈配合的筒状轴衬，所述轴衬内壁沿轴向均匀贯通凹刻有若干个水槽，使用时，水流沿所述水槽进入轴承内部，水槽内蓄满后，水流溢出水槽随转轴转动均匀扩散至轴衬与转轴直接接触的受载面上，从而形成水膜；在其中至少一条水槽的一端或两端的端口位置，设置一摩擦纳米发电机，所述摩擦纳米发电机被设置为响应于水流流量的大小输出电信号，并传输至外部的监测终端。本发明不仅有较强的承载能力，而且能在无外部电源情况下完成轴承运行状态监测，具有安全可靠、适用环境广、监测灵敏度高、绿色环保等优点。该技术仅仅设置了纳米摩擦发电机，并且根据所发电量大小判断水槽内润滑水的流量大小，来实现自动监测，但是该手段只能监测水槽内润滑水流量，并不能监测磨损量大小。