本發(fā)明涉及一種自潤滑關(guān)節(jié)軸承運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測裝置。涉及G01測量；測試G01M機(jī)器或結(jié)構(gòu)部件的靜或動(dòng)平衡的測試；其他類目中不包括的結(jié)構(gòu)部件或設(shè)備的測試G01M13/00機(jī)械部件的測試G01M13/04軸承的測試。

背景技術(shù)：

自潤滑關(guān)節(jié)軸承以其承載能力高、摩擦阻力小、工作壽命長、可承受偏載、可自動(dòng)糾偏、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)良性能，受到工程界的廣泛重視。

目前此類軸承在水工閘門上的應(yīng)用日益普遍，象平板門、閘門支鉸、液壓起閉機(jī)等。當(dāng)閘門關(guān)閉處于擋水狀態(tài)，軸承工作環(huán)境為潮濕的大氣，當(dāng)閘門開啟時(shí)軸承在水下工作。也有的支鉸一直在水上潮濕空氣中，鋼套圈銹蝕嚴(yán)重。軸承內(nèi)外圈之間容易發(fā)生抱死、異響等故障，主要原因之一是軸承密封不好，水及泥沙進(jìn)入軸承滑動(dòng)表面；另一個(gè)原因是鋼套圈銹蝕嚴(yán)重。

雖然現(xiàn)有關(guān)節(jié)軸表面均有諸如鍍鉻等的防腐蝕保護(hù)層，但是長期在水中或潮濕的空氣中工作，表面鍍鉻層的防銹性能有限，水也會(huì)滲入鍍層產(chǎn)生銹蝕。而且閘門工作頻率不高，一般每年只會(huì)開啟3-5次，在水閘關(guān)閉不運(yùn)行時(shí)無法對軸承狀態(tài)進(jìn)行檢測，而需要運(yùn)行時(shí)一旦出現(xiàn)問題，后果即十分嚴(yán)重，無法解決。

而且由于自潤滑關(guān)節(jié)軸承自身使用條件的限制，內(nèi)部空間極為狹小，關(guān)鍵部分又不方便檢測，無法布置傳感器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對以上問題的提出，而研制的一種自潤滑關(guān)節(jié)軸承運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測裝置，包括：

采集自潤滑關(guān)節(jié)軸承內(nèi)外圈相對運(yùn)動(dòng)距離的監(jiān)測模塊；

存儲(chǔ)自潤滑關(guān)節(jié)軸承連接結(jié)構(gòu)參數(shù)的存儲(chǔ)模塊以及處理模塊和輸出模塊；

閘門局部開啟過程，即自潤滑關(guān)節(jié)軸承運(yùn)行時(shí)，所述的處理模塊調(diào)取所述的連接結(jié)構(gòu)參數(shù)，計(jì)算得出自潤滑關(guān)節(jié)軸承的理論運(yùn)行距離S；接收所述監(jiān)測模塊傳輸?shù)膶?shí)際滑動(dòng)距離S1；

當(dāng)S1≠S時(shí)，判定自潤滑關(guān)節(jié)軸承存在運(yùn)行故障，由輸出模塊輸出結(jié)果。

更進(jìn)一步的，所述處理模塊判定運(yùn)行故障的標(biāo)準(zhǔn)如下：

閘門開啟和關(guān)閉全過程中，S＝S1，表明軸承工作正常，判定軸承內(nèi)外圈之間相對位移正常；

軸承開啟和關(guān)閉過程中，S1＝0或S1≠S，表明軸承工作異常，判定內(nèi)圈和鉸軸之間發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)；

軸承開啟過程中，S1≠S且關(guān)閉過程中S1＝0，表明軸承工作異常，判定軸承外圈與鉸座之間發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。

更進(jìn)一步的，所述的理論滑動(dòng)距離S＝HR/L；

其中，L為閘門門葉距鉸軸之間的長度，H為閘門局部開啟高度，R為自潤滑關(guān)節(jié)軸承球面半徑。

作為一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述的監(jiān)測模塊為電位檢測模塊，該模塊包括分別設(shè)置在所述自潤滑關(guān)節(jié)軸承相對運(yùn)動(dòng)部分的電阻體和電位刷；

軸承運(yùn)動(dòng)時(shí)，電位刷與電阻體的觸點(diǎn)位置改變，即電位改變；所述處理單元根據(jù)電位改變值，計(jì)算出關(guān)節(jié)軸承所述的相對運(yùn)動(dòng)距離S1，與理論運(yùn)動(dòng)距離比較，判定當(dāng)前軸承運(yùn)行狀態(tài)是否正常。

更進(jìn)一步的，所述的電阻體為固定在關(guān)節(jié)軸承外圈端面或內(nèi)圈的弧形片狀電阻基板，該電阻基板的弧度與關(guān)節(jié)軸承所述外圈的弧度相同。

作為另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述的監(jiān)測模塊為拉繩傳感器，拉繩傳感器的鋼絲一端固定在自潤滑軸承內(nèi)圈端面上，通過設(shè)置在軸承外圈上的滑輪組與軸承外部的傳感器連接。

作為另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述的監(jiān)測模塊為電渦流位移傳感器；該傳感器固定在所述軸承外圈上，通過檢測軸承內(nèi)圈的標(biāo)志物的移動(dòng)，完成軸承內(nèi)外圈的相對運(yùn)動(dòng)檢測。

更進(jìn)一步的，所述的標(biāo)志位為設(shè)置在軸承內(nèi)圈上等距離設(shè)置的溝槽；

運(yùn)行過程中，當(dāng)電渦流位移傳感器檢測到溝槽經(jīng)過電渦流傳感器時(shí)，發(fā)出脈沖信號。

作為另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，所述的監(jiān)測模塊為內(nèi)窺鏡；該內(nèi)窺鏡固定在所述軸承外圈上，通過檢測軸承內(nèi)圈的標(biāo)志物的移動(dòng)，完成軸承內(nèi)外圈的相對運(yùn)動(dòng)檢測；所述的標(biāo)志位為設(shè)置在軸承內(nèi)圈上等距離設(shè)置的溝槽；

運(yùn)行過程中，當(dāng)內(nèi)窺鏡實(shí)施向所述的處理單元傳輸采集的圖像視頻信號，所述的處理單元根據(jù)圖像視頻幀序列中溝槽位置的變化，計(jì)算得出關(guān)節(jié)抽成的實(shí)際滑動(dòng)距離S1。

一種自潤滑關(guān)節(jié)軸承運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于包括：

多個(gè)如上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的監(jiān)測裝置；

采集所述監(jiān)測裝置傳輸?shù)男盘柕臄?shù)據(jù)采集單元；

監(jiān)控端，顯示所述的各監(jiān)測裝置上傳的當(dāng)前軸承的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)以及

云端服務(wù)器，收集所述監(jiān)控端上傳的數(shù)據(jù)，備份后分發(fā)至遠(yuǎn)程終端。

一種自潤滑關(guān)節(jié)軸承運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括：多個(gè)如上述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的監(jiān)測裝置；采集所述監(jiān)測裝置傳輸?shù)男盘柕臄?shù)據(jù)采集模塊；監(jiān)控端，顯示所述的各監(jiān)測裝置上傳的當(dāng)前軸承的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)；云端服務(wù)器，收集所述監(jiān)控端上傳的數(shù)據(jù)，備份后分發(fā)至遠(yuǎn)程終端。

附圖說明

為了更清楚的說明本發(fā)明的實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖做一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1監(jiān)測模塊的安裝示意圖

圖2為圖1的側(cè)視圖

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1監(jiān)測模塊(拉繩傳感器)的安裝示意圖

圖4為本發(fā)明實(shí)施例2和實(shí)施例3監(jiān)測模塊的安裝示意圖

圖5為本發(fā)明監(jiān)測裝置的模塊圖

圖6為本發(fā)明在線監(jiān)控系統(tǒng)的模塊圖

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚完整的描述：

實(shí)施例1，如圖1、2和5所示，一種自潤滑關(guān)節(jié)軸承運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測裝置，核心部件為獲取軸承內(nèi)外圈的實(shí)際相對運(yùn)動(dòng)距離的監(jiān)測模塊和根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)和預(yù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)判定軸承是否出現(xiàn)銹蝕抱死故障的處理模塊。

由于軸承的工作環(huán)境特殊，常規(guī)的監(jiān)測手段，無法深入水下高濕環(huán)境進(jìn)行工作，故本實(shí)施例中的監(jiān)測模塊主要包括：固定在軸承內(nèi)圈11上的電位器電刷14，電刷的根部設(shè)有電刷接線端141，以及設(shè)置在軸承外圈12上的電阻基板13，電阻基板的弧度與外圈的整體弧度一致，便于獲得能夠反映內(nèi)外圈實(shí)際相對運(yùn)動(dòng)距離，在電阻基板的兩端分別設(shè)置有接線端131。

一般狀態(tài)下，電位器電刷14與所述的電阻基本13接觸，在接線端131施加電壓，電刷接線端141即可輸出一個(gè)初始的電阻值或者電壓值。

運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，電位器電刷14沿電阻基板13運(yùn)動(dòng)，輸出新的電阻值或者電壓值，所述的處理模塊比較兩次接收的電阻值或者電壓值，即可判定得出軸承內(nèi)外圈的實(shí)際運(yùn)動(dòng)距離S1，比較S和S1，即可判定當(dāng)前軸承的工作狀態(tài)。

實(shí)施例2，如圖3和5所示：一種自潤滑關(guān)節(jié)軸承運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測裝置，通過檢測軸承的內(nèi)外圈的相對轉(zhuǎn)動(dòng)的幅度或者說距離，來判定軸承是否工作正常，是否出現(xiàn)常見的銹蝕抱死故障。

核心的部件為采集自潤滑關(guān)節(jié)軸承內(nèi)外圈相對運(yùn)動(dòng)距離的監(jiān)測模塊；在本實(shí)施例1中，通過拉繩傳感器準(zhǔn)確的測量內(nèi)外圈相對運(yùn)動(dòng)距離之后與內(nèi)外圈的理論相對運(yùn)行距離進(jìn)行比較。

如圖1所示，常見的自潤滑關(guān)節(jié)軸承的應(yīng)用場景，包括鉸座23、軸承、通過軸承連接的支鉸22以及支臂21。拉繩傳感器鋼絲28的一端27固定在軸承內(nèi)圈25的端面上，為了能夠感知內(nèi)外圈的相對運(yùn)動(dòng)，鋼絲28通過設(shè)置在軸承外圈24上的滑輪組26連接拉繩傳感器。

同時(shí)，為了能夠計(jì)算內(nèi)外圈的理論或者說正常的相對運(yùn)動(dòng)距離，監(jiān)測裝置內(nèi)部還設(shè)有存儲(chǔ)模塊，具體應(yīng)用時(shí)，由于存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)較少，而且基本均為定值。故可采用單片機(jī)等成熟運(yùn)算單元內(nèi)部的存儲(chǔ)空間進(jìn)行存儲(chǔ)。通常的，主要存儲(chǔ)閘門門葉距離鉸軸的長度L，閘門局部開啟高度H以及自潤滑關(guān)節(jié)軸承球面半徑R。

工作過程中，監(jiān)測模塊采集當(dāng)前軸承的內(nèi)外圈相對運(yùn)動(dòng)距離S1與理論運(yùn)行距離S＝HR/L進(jìn)行比較，結(jié)合閘門開啟和關(guān)閉的過程，判定當(dāng)前的軸承的工作狀態(tài)。

閘門開啟和關(guān)閉全過程中，S＝S1，表明軸承工作正常，判定軸承內(nèi)外圈之間存在相對位移，否則判定軸承工作不正常。閘門開啟和關(guān)閉全過程中，S＝S1，表明軸承工作正常，判定軸承內(nèi)外圈之間相對位移正常；

軸承開啟和關(guān)閉過程中，S1＝0或S1≠S，表明軸承工作異常，判定內(nèi)圈和鉸軸之間發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)；

軸承開啟過程中，S1≠S且關(guān)閉過程中S1＝0，表明軸承工作異常，判定軸承外圈與鉸座之間發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。

實(shí)施例3，如圖4所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于采用的監(jiān)測模塊為電渦流位移傳感器9，該傳感器探頭部分通常為圓柱形，在不影響軸承工作的前提下，從軸承外表面鉆一通孔，該通孔貫穿整個(gè)軸承的外圈，所述的傳感器探頭部分即固定在該通孔中。

在軸承轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，電渦流位移傳感器9監(jiān)控內(nèi)圈的轉(zhuǎn)動(dòng)圓周距離，獲得實(shí)施例1中的S1。

同時(shí)，為了方便傳感器能夠準(zhǔn)確計(jì)數(shù)，在軸承內(nèi)圈圓周或者部分弧度區(qū)域上加工有凹槽，便于傳感器準(zhǔn)確計(jì)數(shù)。

實(shí)施例4，如圖4所示，本實(shí)施例與實(shí)施例2的區(qū)別在于，監(jiān)測模塊為內(nèi)窺鏡10，內(nèi)窺鏡的安裝位置，可以安裝在實(shí)施例2的所述通孔中。同樣的，為了方便圖像識(shí)別，在軸承內(nèi)圈上也開有等距離的溝槽，在運(yùn)行過程中，內(nèi)窺鏡作為圖像采集單元，實(shí)時(shí)上傳軸承內(nèi)圈的運(yùn)動(dòng)圖像給所述的處理模塊，處理模塊通過圖形分析算法，即可得出軸承內(nèi)圈相對于外圈的實(shí)際運(yùn)動(dòng)距離。對于算法部分，由于是精密儀器，可以通過實(shí)現(xiàn)標(biāo)定，對比幀圖片中溝槽位置的變化，即可計(jì)算得出運(yùn)動(dòng)距離，同時(shí)還可以獲知運(yùn)動(dòng)速度，進(jìn)而得到閘門局部開啟的速度，方便進(jìn)一步分析運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

一種自潤滑關(guān)節(jié)軸承運(yùn)行狀態(tài)在線監(jiān)測系統(tǒng)，如圖6所示，包括多個(gè)如實(shí)施例1/2和3所示的監(jiān)測裝置，用于監(jiān)控水利設(shè)施的全部關(guān)節(jié)軸承的運(yùn)行。作為優(yōu)選的實(shí)施方式，可通過RS485總線連接各軸承上的監(jiān)測模塊，同樣的，可設(shè)置數(shù)據(jù)采集模塊對數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和輸出，輸出至監(jiān)控端，供現(xiàn)場監(jiān)控人員實(shí)時(shí)監(jiān)控。

還可設(shè)置遠(yuǎn)程/云端服務(wù)器，用于收集和存儲(chǔ)不同地域水利設(shè)施的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，匯總后可實(shí)時(shí)傳輸至遠(yuǎn)程終端比如手機(jī)等移動(dòng)終端或者計(jì)算機(jī)等固定終端，供系統(tǒng)內(nèi)的注冊用戶實(shí)時(shí)查詢不同地域水利設(shè)施的軸承工作狀態(tài)。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。