一種具有自測量系統(tǒng)的球軸承的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有自測量系統(tǒng)的球軸承，屬于軸承【技術(shù)領(lǐng)域】。外圈端面固定有蓋板，蓋板上安裝有護板，護板上設(shè)有至少一個用于安裝傳感器的通孔、用于安裝電路板的環(huán)槽、凸臺及導(dǎo)向孔；蓋板及護板中間壓接有環(huán)形金屬膜，金屬膜側(cè)面粘接有壓電膜并構(gòu)成換能器；換能器上裝有受激磁鐵，受激磁鐵的另一端置于導(dǎo)向孔內(nèi)、且可沿導(dǎo)向孔往復(fù)運動；在內(nèi)圈靠近護板的一側(cè)端面上鑲嵌有一組激勵磁鐵；電路板通過螺釘固定在環(huán)槽上，電路板經(jīng)導(dǎo)線組一與傳感器相連、經(jīng)導(dǎo)線組二與換能器相連。優(yōu)點是具有自供能傳感監(jiān)測功能，無需改變安裝設(shè)備的結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)真正意義上的實時在線監(jiān)測；采用導(dǎo)向孔防止受激磁鐵扭擺，換能器可靠性高。
【專利說明】一種具有自測量系統(tǒng)的球軸承
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于軸承【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種具有自測量系統(tǒng)的球軸承。
【背景技術(shù)】
[0002]軸承是一種典型的機械基礎(chǔ)件，在機械、車輛、航空航天、輪船及能源等領(lǐng)域都有著及其廣泛的應(yīng)用；然而，軸承也是轉(zhuǎn)動機器中最易損壞的零件之一，旋轉(zhuǎn)機械故障的30%是由軸承失效所引發(fā)的。因此，軸承的狀態(tài)監(jiān)測與早期故障診斷已引起人們的高度重視。軸承狀態(tài)的在線監(jiān)測已經(jīng)逐步成為大型風(fēng)力發(fā)電機、輪船、高鐵以及航空器等領(lǐng)域不可或缺的技術(shù)，所需監(jiān)測的指標(biāo)包括諸如溫度、振動、轉(zhuǎn)速及噪音等。早期的軸承監(jiān)測系統(tǒng)主要是外掛式的，其弊端之一是傳感器與信號源間的距離較遠(yuǎn)，屬于非接觸的間接測量，故誤差較大。近年來，人們又相繼提出了不同形式的嵌入式監(jiān)測系統(tǒng)，這種方法可解決測量精度及準(zhǔn)確性問題，但需要改變相關(guān)設(shè)備的結(jié)構(gòu)或其完整性，以便安裝傳感監(jiān)測系統(tǒng)，這不但容易引起設(shè)備零部件的應(yīng)力集中等問題，在一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜或空間有限的設(shè)備上也是無法實現(xiàn)的；最為關(guān)鍵的是，當(dāng)監(jiān)測系統(tǒng)需要隨軸承內(nèi)圈或外圈一起轉(zhuǎn)動時，不便通過電線供電，而采用電池供電使用時間很短。因此，目前的軸承監(jiān)測系統(tǒng)基本上還都是非實時的、間接的非接觸測量，難以及時準(zhǔn)確地獲得軸承的運行狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種具有自測量系統(tǒng)的球軸承，以解決現(xiàn)有軸承監(jiān)測系統(tǒng)在實際應(yīng)用中所存在的都是非實時的、間接的非接觸測量，難以及時準(zhǔn)確地獲得軸承的運行狀態(tài)的問題。
[0004]本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:包括內(nèi)圈、滾珠、保持架、外圈，所述外圈寬度大于內(nèi)圈的寬度，且所述內(nèi)圈與外圈的一側(cè)對齊安裝，在所述非對齊一側(cè)，外圈端面通過螺釘固定有蓋板的連接法蘭，所述蓋板上靠近內(nèi)圈的一側(cè)設(shè)有一組凹腔一和一個定位孔，并通過螺釘安裝有護板，所述護板上設(shè)有與所述蓋板上的凹腔一相對的凹腔二、與所述蓋板上的定位孔相對的定位軸，在所述的凹腔二底部設(shè)有至少一個用于安裝傳感器的通孔、用于安裝電路板的環(huán)槽、凸臺及導(dǎo)向孔，在所述蓋板及護板中間壓接有環(huán)形金屬膜，在所述金屬膜的側(cè)面對應(yīng)凹腔一及凹腔二處粘接有壓電膜，共同構(gòu)成換能器，在所述換能器的中心處通過螺釘安裝有受激磁鐵，位于不同換能器上的各受激磁鐵的磁極配置方向相同，受激磁鐵的另一端置于導(dǎo)向孔內(nèi)、且可沿導(dǎo)向孔往復(fù)運動，在所述內(nèi)圈靠近護板的一側(cè)端面上鑲嵌有一組激勵磁鐵，所述兩圓周方向相鄰的激勵磁鐵的磁極配置方向相反，且所述激勵磁鐵及受激磁鐵的中心距軸承內(nèi)圈的中心的距離相等，電路板通過螺釘固定在環(huán)槽上，所述電路板經(jīng)導(dǎo)線組一與傳感器相 連、經(jīng)導(dǎo)線組二與換能器相連。
[0005]本發(fā)明一種實施方式是:為提高換能器的發(fā)電能力，內(nèi)圈端部的激勵磁鐵數(shù)量應(yīng)滿足下式，即2arcSin(|)ii ig 2.5arcsin(|)，其中，r為激勵磁鐵的半徑、R為激勵磁鐵中心
K /2K到軸承內(nèi)圈回轉(zhuǎn)中心的距離；或定角比k滿足:=其中Ql為激勵磁鐵的
兩條在軸承回轉(zhuǎn)中心處相交的切線間的夾角，Q2為兩相鄰激勵磁鐵的中心與軸承回轉(zhuǎn)中心的連線間的夾角。
[0006]本發(fā)明一種實施方式是:為提高換能器自身的發(fā)電能力，金屬膜的材料為鈹青銅，壓電膜的材料為ΡΖΤ4，且壓電膜厚度與換能器的厚度比β的取值范圍為0.5〈β〈0.7、壓電膜半徑與凹腔一半徑之比α的取值范圍為0.5〈 α〈0.7。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)新穎，軸承自身具有自供能傳感監(jiān)測功能，作為獨立的標(biāo)準(zhǔn)部件使用，無需改變其安裝設(shè)備的結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)真正意義上的實時在線監(jiān)測；換能器結(jié)構(gòu)及激勵磁鐵配置參數(shù)確定合理，發(fā)供電能力強；采用導(dǎo)向孔防止受激磁鐵扭擺，提高換能器可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明一個較佳實施例的結(jié)構(gòu)剖面圖；
[0009]圖2是圖1的A-A視圖；
[0010]圖3是圖1的B-B視圖；
[0011]圖4是本發(fā)明蓋板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖5是圖4的右視圖；
[0013]圖6是本發(fā)明護板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖7是圖6的左視圖；
[0015]圖8是本發(fā)明不同定角比時受激磁鐵所受作用力與轉(zhuǎn)角比的關(guān)系曲線圖；
[0016]圖9是本發(fā)明激勵系數(shù)、最大作用力與定角比的關(guān)系曲線圖；
[0017]圖10是本發(fā)明結(jié)構(gòu)系數(shù)與厚度比及半徑比的關(guān)系曲線圖。
【具體實施方式】
[0018]如圖1?圖4所示，包括內(nèi)圈1、滾珠2、保持架3、外圈4，所述外圈4寬度大于內(nèi)圈I的寬度，且所述內(nèi)圈I與外圈4的一側(cè)對齊安裝,在所述非對齊一側(cè),外圈4端面通過螺釘固定有蓋板6的連接法蘭61，所述蓋板6上靠近內(nèi)圈I的一側(cè)設(shè)有一組凹腔一 62和一個定位孔63，并通過螺釘安裝有護板13，所述護板13上設(shè)有與所述蓋板6上的凹腔一 62相對的凹腔二 131、與所述蓋板6上的定位孔63相對的定位軸134，在所述的凹腔二 131底部設(shè)有至少一個用于安裝傳感器5的通孔135、用于安裝電路板15的環(huán)槽133、凸臺136及導(dǎo)向孔132，在所述蓋板6及護板13中間壓接有環(huán)形金屬膜7，在所述金屬膜7的側(cè)面對應(yīng)凹腔一 62及凹腔二 131處粘接有壓電膜10，共同構(gòu)成換能器11，在所述換能器11的中心處通過螺釘安裝有受激磁鐵9，位于不同換能器11上的各受激磁鐵9的磁極配置方向相同，受激磁鐵9的另一端置于導(dǎo)向孔132內(nèi)、且可沿導(dǎo)向孔132往復(fù)運動，在所述內(nèi)圈I靠近護板13的一側(cè)端面上鑲嵌有一組激勵磁鐵14，所述兩圓周方向相鄰的激勵磁鐵14的磁極配置方向相反，且所述激勵磁鐵14及受激磁鐵9的中心距軸承內(nèi)圈I的中心的距離相等，電路板15通過螺釘固定在環(huán)槽133上，所述電路板15經(jīng)導(dǎo)線組一 8與傳感器5相連、經(jīng)導(dǎo)線組二 12與換能器11相連。[0019]工作過程中，當(dāng)內(nèi)圈I與外圈4做相對轉(zhuǎn)動時，內(nèi)圈I端部的激勵磁鐵14與換能器11上的受激磁鐵9產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動，從而使激勵磁鐵14與受激磁鐵9之間產(chǎn)生吸-排交替的作用力，迫使換能器11產(chǎn)生軸向彎曲振動，并將機械能轉(zhuǎn)化成電能；換能器11所生成的電能經(jīng)導(dǎo)線組二 12輸出給電路板15上的能量轉(zhuǎn)換處理電路，再經(jīng)導(dǎo)線組一 8輸出給傳感器5 ;從而實現(xiàn)軸承運動狀態(tài)的自供電實時監(jiān)測。
[0020]本發(fā)明中，為提高換能器11的發(fā)電能力，內(nèi)圈I端部的激勵磁鐵數(shù)量η應(yīng)滿足下式，即
【權(quán)利要求】
1.一種具有自測量系統(tǒng)的球軸承，包括內(nèi)圈、滾珠、保持架、外圈，其特征在于:所述外圈寬度大于內(nèi)圈的寬度，且所述內(nèi)圈與外圈的一側(cè)對齊安裝，在所述非對齊一側(cè)，外圈端面通過螺釘固定有蓋板的連接法蘭，所述蓋板上靠近內(nèi)圈的一側(cè)設(shè)有一組凹腔一和一個定位孔，并通過螺釘安裝有護板，所述護板上設(shè)有與所述蓋板上的凹腔一相對的凹腔二、與所述蓋板上的定位孔相對的定位軸，在所述的凹腔二底部設(shè)有至少一個用于安裝傳感器的通孔、用于安裝電路板的環(huán)槽、凸臺及導(dǎo)向孔，在所述蓋板及護板中間壓接有環(huán)形金屬膜，在所述金屬膜的側(cè)面對應(yīng)凹腔一及凹腔二處粘接有壓電膜，共同構(gòu)成換能器，在所述換能器的中心處通過螺釘安裝有受激磁鐵，位于不同換能器上的各受激磁鐵的磁極配置方向相同，受激磁鐵的另一端置于導(dǎo)向孔內(nèi)、且可沿導(dǎo)向孔往復(fù)運動，在所述內(nèi)圈靠近護板的一側(cè)端面上鑲嵌有一組激勵磁鐵，所述兩圓周方向相鄰的激勵磁鐵的磁極配置方向相反，且所述激勵磁鐵及受激磁鐵的中心距軸承內(nèi)圈的中心的距離相等，電路板通過螺釘固定在環(huán)槽上，所述電路板經(jīng)導(dǎo)線組一與傳感器相連、經(jīng)導(dǎo)線組二與換能器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有自測量系統(tǒng)的球軸承，其特處征在于:內(nèi)圈端部的激勵磁鐵數(shù)量應(yīng)滿足下式，即
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種具有自測量系統(tǒng)的球軸承，其特處征在于:金屬膜的材料為鈹青銅，壓電膜的材料為PZT4，且壓電膜厚度與換能器的厚度比β的取值范圍為.0.5〈β〈0.7、壓電膜半徑與凹腔一半徑之比α的取值范圍為0.5〈α〈0.7。
【文檔編號】F16C41/00GK103982557SQ201410235015
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月28日
【發(fā)明者】程光明, 李勝杰, 闞君武, 王淑云, 曾平 申請人:浙江師范大學(xué)