一種自監(jiān)測圓錐滾子軸承的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于軸承技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自監(jiān)測圓錐滾子軸承。
【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 有著極其廣泛的應(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，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 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，難以及時準確地獲得軸承的運行狀態(tài)；有鑒于此，人們提出了多種形式的自監(jiān)測軸 承，如中國專利 201410233736. 3、201410233029. 4、201410233722. 1，上述各專利的共同特 點是利用圓形的或懸臂梁型的彎曲式換能器發(fā)電，工作時換能器中的壓電片承受交替變化 的壓應(yīng)力和拉應(yīng)力，當軸承及換能器尺度過大時所需軸向尺寸增加、拉應(yīng)力增加且易導(dǎo)致 壓電片破碎；此外，由于軸承及換能器結(jié)構(gòu)的制約，現(xiàn)有自監(jiān)測軸承中非接觸激勵磁鐵與軸 承滾動體間距離較小，對無線信號發(fā)射的有一定影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對現(xiàn)有軸承監(jiān)測系統(tǒng)在實際應(yīng)用中所存在的各類問題、以及所提出的自監(jiān)測軸 承在實際應(yīng)用中的潛在問題，本實用新型提供一種自監(jiān)測圓錐滾子軸承。本實用新型采用 的實施方案是：本實用新型的自監(jiān)測圓錐滾子軸承主要由外圈、圓錐體、內(nèi)圈、轉(zhuǎn)盤、旋轉(zhuǎn)磁 體、殼體、電路板、壓環(huán)、端蓋、換能器、滑塊、振動磁體及傳感器及導(dǎo)線等構(gòu)成。殼體底壁經(jīng) 螺釘固定在外圈端面，殼體端部經(jīng)螺釘安裝有端蓋；殼體上設(shè)有隔板，隔板上設(shè)有導(dǎo)槽，隔 板將殼體的腔體分隔成外腔和內(nèi)腔，外腔底部經(jīng)螺釘安裝有電路板和傳感器；一對兒帶有 圓弧凸起的金屬片的一端經(jīng)螺釘和壓環(huán)固定在殼體外腔的內(nèi)壁上，兩金屬片的圓弧凸起處 粘接有壓電片、非圓弧凸起處經(jīng)鉚釘鉚接；相互鉚接的兩金屬片及其表面所粘接的壓電片 共同構(gòu)成換能器，換能器上金屬片的另一端經(jīng)鉚釘鉚接在滑塊上，滑塊經(jīng)隔板上的導(dǎo)槽由 外腔進入內(nèi)腔，滑塊上處于內(nèi)腔一側(cè)的端面上經(jīng)螺釘安裝有振動磁體；轉(zhuǎn)盤的法蘭經(jīng)螺釘 安裝在內(nèi)圈端部，轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)軸套接在殼體的中心孔內(nèi)，轉(zhuǎn)軸上鑲嵌有旋轉(zhuǎn)磁體，旋轉(zhuǎn)磁體與 振動磁體的異性磁極靠近安裝。
[0004] 工作過程中，當內(nèi)圈通過圓錐體與外圈做相對轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)盤與殼體發(fā)生相對轉(zhuǎn)動， 從而帶動振動磁體和旋轉(zhuǎn)磁體相對轉(zhuǎn)動；由于振動磁體和旋轉(zhuǎn)磁體的異性磁極靠近安裝， 當振動磁體和旋轉(zhuǎn)磁體相互靠近使產(chǎn)生吸引力增加時，換能器因受拉力作用而伸長；當振 動磁體和旋轉(zhuǎn)磁體相互離開時吸引力減小，換能器在自身彈性力的作用下開始縮短；換能 器伸長與縮短的交替變化過程中，壓電片所受應(yīng)力大小也交替變化，從而將機械能轉(zhuǎn)換成 電能，此為發(fā)電過程；所生成的電能經(jīng)電路板上的轉(zhuǎn)換電路處理后供給傳感器，從而實現(xiàn)軸 承溫度、轉(zhuǎn)速或振動特性的自動監(jiān)測。
[0005] 本實用新型中，為提高換能器的發(fā)電能力、避免壓電片因受拉應(yīng)力作用而損 壞，應(yīng)確保換能器不受外力作用、無伸縮變形時振動磁鐵與殼體上的隔板相接觸，， 且此時金屬片上圓弧外表面的最小半徑為R=h{a+〇. 5[a2(l-e)-l-nEp/Tp]/ [1-a(1-0)]}，內(nèi)腔中振動磁鐵運動方向上的最小距離為D= [2Rsin(0. 5L/R-L)]n，其中
【主權(quán)項】
1. 一種自監(jiān)測圓錐滾子軸承，其特征在于：殼體底壁經(jīng)螺釘固定在外圈端面，殼體端 部經(jīng)螺釘安裝有端蓋；殼體上設(shè)有隔板，隔板上設(shè)有導(dǎo)槽，隔板將殼體的腔體分隔成內(nèi)腔和 外腔，外腔底部經(jīng)螺釘安裝有電路板和傳感器；一對兒帶有圓弧凸起的金屬片的一端經(jīng)螺 釘和壓環(huán)固定在殼體外腔的內(nèi)壁上，倆金屬片的圓弧凸起處粘接有壓電片、非圓弧凸起處 經(jīng)鉚釘鉚接；相互鉚接的兩金屬片及其表面所粘接的壓電片共同構(gòu)成換能器，換能器上金 屬片的另一端經(jīng)鉚釘鉚接在滑塊上，滑塊經(jīng)隔板上的導(dǎo)槽由外腔進入內(nèi)腔，滑塊上處于內(nèi) 腔一側(cè)的端面上經(jīng)螺釘安裝有振動磁體；轉(zhuǎn)盤的法蘭經(jīng)螺釘安裝在內(nèi)圈端部，轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)軸 套接在殼體的中心孔內(nèi)，轉(zhuǎn)軸上鑲嵌有旋轉(zhuǎn)磁體，旋轉(zhuǎn)磁體與振動磁體的異性磁極靠近安 裝。
【專利摘要】本實用新型涉及一種自監(jiān)測圓錐滾子軸承，屬于軸承技術(shù)領(lǐng)域。殼體固定在外圈上，殼體端部裝有端蓋；殼體上的隔板將殼體腔分成內(nèi)外腔，外腔底部裝有電路板和傳感器；有壓電片與金屬片構(gòu)成的換能器一端固定在殼體外腔內(nèi)壁上，另一端鉚在滑塊上，滑塊的另一端裝有振動磁體；轉(zhuǎn)盤法蘭在裝在內(nèi)圈上，轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)軸套接在殼體的中心孔內(nèi)，轉(zhuǎn)軸上鑲嵌有旋轉(zhuǎn)磁體，旋轉(zhuǎn)磁體與振動磁體的異性磁極靠近安裝。優(yōu)勢與特色：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；換能器通過徑向拉伸激勵發(fā)電，軸向空間小、磁體遠離滾動體及發(fā)射電路；壓電晶片始終承受壓應(yīng)力、且應(yīng)力分布均勻，機械可靠性高、發(fā)電能力強。
【IPC分類】H02N2-18, F16C41-00, F16C19-36
【公開號】CN204419850
【申請?zhí)枴緾N201520009891
【發(fā)明人】闞君武, 張肖逸, 尹曉紅, 朱雅娜, 王淑云, 何恒錢
【申請人】浙江師范大學
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年1月7日