一種具有監測功能的軸承制造技術

本實用新型專利技術公開一種具有監測功能的軸承，包括軸承（１）和安裝在軸承上的智能監測器（２），所述軸承（１）包括旋轉外圈（３）和不動內圈（４），在所述旋轉外圈（３）和不動內圈（４）之間設置有滾珠（５）或滾柱（５’），其特征在于：所述智能監測器（２）包括殼體（６）和轉速碼盤（７），所述轉速碼盤（７）為套在殼體（６）外并與殼體（６）同軸心的圓形碼盤，所述智能監測器（２）軸向插入所述軸承（１）的旋轉外圈（３）與不動內圈（４）之間的間隙處與軸承過盈配合，顯著效果：實現在不破壞軸承結構的前提下，近距離檢測軸承的故障信息，較真實的獲取軸承工作的加速度、轉速和溫度，且不會破壞軸承的結構，不會引起軸承的應力集中問題。（*該技術在2020年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于軸承，尤其涉及一種應用于軸承狀態檢測的新型一種具有監測功 能的軸承。
技術介紹
目前的一體化智能軸承有外掛式和嵌入式兩種結構形式。外掛式結合方式不破壞 軸承的結構但使傳統軸承的整體尺寸發生變化，同時該類結合方式的特點決定了傳感組件 與故障源存在一定的距離，使得其獲取的信號并不能真實地反映軸承的故障信息，更不能 用這種方法對軸承的故障特征做早期檢測，因為采用該種結構對的軸承故障檢測不能保證 信號的可靠性；嵌入式結合方式很接近被測信號的發生源，信號傳輸的中間界面減少，采集 的信號能真實地反映軸承的實際工作狀況，信噪比高，但該結構破壞了軸承的完整性，且易 引起應力集中等問題，因而該結構對軸承狀態檢測也存在一定的問題。現有技術的缺點是外掛式的結構傳感組件與故障源存在一定的距離，獲取的信 號并不能真實地反映軸承的故障信息，嵌入式的結構破壞了軸承的內部結構，引起軸承的 應力集中問題。
技術實現思路
本技術的目的是提供一種安裝有智能軸承監測器的外圈旋轉、內圈不動的一 體化智能軸承。為達到上述目的，本技術表述一種具有監測功能的軸承，包括軸承和安裝在 軸承上的智能監測器，所述軸承包括旋轉外圈和不動內圈，在所述旋轉外圈和不動內圈之 間設置有滾珠或滾柱，其關鍵在于所述智能監測器包括殼體和轉速碼盤，所述轉速碼盤為 套在殼體外并與殼體同軸心的圓形碼盤，所述智能監測器軸向插入所述軸承的旋轉外圈與 不動內圈之間的間隙處與軸承過盈配合，其中所述轉速碼盤與旋轉外圈內壁過盈配合，所 述不動內圈外壁的對接端面上設置有一環形臺階，所述殼體內壁的對接端面上設置有與所 述環形臺階配合的凹槽，所述不動內圈的環形臺階與殼體的凹槽過盈配合安裝在一起；轉速碼盤的外側與旋轉外圈內側過盈配合安裝在一起，不動內圈的外側一端面上 設置的圓形凸臺與殼體的內側設置的凹槽過盈配合，安裝在一起，實現了智能監測器安裝 在外圈旋轉、內圈不動的軸承的端面上，在不破壞軸承結構的前提下，近距離檢測軸承的故 障信息，較真實的獲取軸承的工作情況，且不會破壞軸承的結構，不會引起軸承的應力集中 問題。所述殼體上內嵌有兩個應變片式加速度傳感裝置、一個轉速傳感裝置和一個溫度 傳感裝置，所述兩個應變片式加速度傳感裝置的中心線都平行于所述殼體的中心線，兩者 夾角呈90°，所述轉速傳感裝置沿徑向內嵌在所述殼體的上，所述溫度傳感裝置的中心線 平行于所述殼體的中心線，在所述殼體的端面上還安裝有電路板，所述兩個應變片式加速 度傳感裝置、一個轉速傳感裝置和一個溫度傳感裝置都經信號輸出線與所述殼體端面上的電路板的接線端子連接；所述電路板上還設置有信號采集觸發電路、加速度信號放大電路、轉速信號放大 電路和溫度信號放大電路，所述加速度信號放大電路的輸入端與所述加速度傳感裝置的輸 出端連接，所述轉速信號放大電路的輸入端與所述轉速傳感裝置的輸出端連接，所述溫度 信號放大電路的輸入端與所述溫度傳感裝置的輸出端連接，所述加速度信號放大電路、轉 速信號放大電路和溫度信號放大電路都設置有信號輸出端，各信號輸出端分別與所述信號 采集觸發電路的加速度信號輸入端、轉速信號輸入端和溫度信號輸入端連接，所述信號采 集觸發電路的輸出端輸出采集到的信號，交給計算機進行處理。兩個應變片式加速度傳感裝置、一個轉速傳感裝置和一個溫度傳感裝置均勻內嵌 在殼體上，分別用于檢測軸承工作時的振動、溫度和轉速情況，傳感裝置作為智能軸承部件 的一部分，易于安裝和拆卸，由于該結構靠近軸承故障源，可有效地提取軸承的低頻段特 征，避免了高頻噪聲、干擾信號的產生，大大提高了信號的可靠性和有效性，智能軸承的殼 體通過過盈配合安裝在軸承的端面上，減小了對軸承結構的破壞和軸承應力集中的問題。每個所述應變片式加速度傳感裝置由四片應變片、彈性體和質量塊組成，所述彈 性體的底部為等腰梯形板型結構，上部為圓柱體結構，所述等腰梯形板型結構沿中心線的 上部和下部分別開有第一通孔和第二通孔，所述四片應變片中的兩片應變片分別布置在所 述彈性體的圓柱體結構中軸面的上部和下部，所述另外兩片應變片分別布置在垂直所述彈 性體的圓柱體結構中軸面的左右兩側，所述四片應變片與所述等腰梯形板型結構的距離相 同，所述兩片應變片各引出一根導線，兩根導線都穿過第一通孔后與所述電路板的第一加 速信號接線端連接，另外兩片應變片也都各引出一根導線，這兩根導線分別穿過第二通孔 后與所述電路板的第二加速信號接線端連接，所述質量塊為圓柱形結構，該質量塊的一個 端面與所述彈性體的上部端面用固定膠固結在一起；所述殼體內設置有沉孔，該沉孔的上部與所述等腰梯形板型結構的形狀一致，厚 度相同，在沉孔的上部內壁上涂上固定膠，將上端固定有質量塊的彈性體裝入所述沉孔中。軸承運轉時，質量塊感受振動，質量塊產生一正比于加速度的交變力作用在彈性 體上，粘貼在彈性體上的應變片隨之發生應變，從而使應變片的電阻發生變化，應變片電阻 的變化引起應變片組成的橋路不平衡，應變片橋路不平衡而產生的輸出電壓與新型一種具 有監測功能的軸承殼體的加速度成線性關系，即可測得新型一種具有監測功能的軸承殼體 加速度的大小。則在測量過程中，加速度傳感裝置通過測量新型一種具有監測功能的軸承 殼體的加速度來反映軸承的振動，由于采用用四片應變片組成測量電路，通過解耦后可以 測量軸承端面兩個互相垂直方向上的加速度。所述轉速傳感裝置由磁極、電磁線圈、轉速傳感器外殼、永磁鐵和“L”型引線組成， 所述轉速傳感器外殼的底部為六角螺套，該轉速傳感器外殼下部一段為螺紋結構，所述磁 極為圓柱形結構，該磁極貫穿所述轉速傳感器外殼的底部，所述磁極的下端伸出所述轉速 傳感器外殼，該磁極的上端位于轉速傳感器外殼內，所述磁極頂端與所述永磁鐵的下端連 接，所述永磁鐵的上端與“L”型引線的一端連接，所述電磁線圈安裝在所述轉速傳感器外殼 的內壁上，所述磁極穿過所述電磁線圈的中心孔；所述殼體內壁開有徑向的轉速傳感裝置安裝沉孔，該轉速傳感裝置安裝沉孔的上 部為內螺紋結構，所述轉速傳感器外殼通過底部的六角螺套安裝在所述殼體的轉速傳感裝5置安裝沉孔內，所述“ L”型引線穿過所述殼體下部的“ L”型通孔。轉速傳感裝置沿徑向安裝在殼體內壁，轉速碼盤用弱磁金屬材料制作而成，轉速 碼盤跟隨軸承一起轉動時，伸出的磁極部分產生磁變化，引起電磁線圈的磁通發生變化，電 磁線圈中產生幅值交變的電動勢，與電磁線圈間接連接的有源放大器將微弱的感應電動勢 放大，從而將軸承的轉速信號轉變為電脈沖信號輸出。所述溫度傳感裝置由金屬套管、電熱極、絕緣材料、安裝螺母和溫度信號引線組 成，所述金屬套管和電熱極都安裝在所述安裝螺母的底端，所述絕緣材料填充在所述金屬 套管和電熱極之間，所述安裝螺母的外壁設有外螺紋，該安裝螺母上端與所述溫度信號引 線的一端連接；所述殼體邊緣設置有垂直于該殼體徑向的通孔，該通孔下部、中部和上部為三段 直徑不同的階梯圓孔，所述通孔的中部內壁為內螺紋結構，所述通孔下部直徑大于中部直 徑，中部直徑大于上部直徑，所述通孔的中部與所述安裝螺母螺紋連接，所述溫度傳感裝置 通過安裝螺母安裝在所述通孔內，所述金屬套管、電熱極、絕緣材料都位于通孔下部內，所 述安裝螺母的上端連接的溫度信號引線穿出所述本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有監測功能的軸承，包括軸承（１）和安裝在軸承上的智能監測器（２），所述軸承（１）包括旋轉外圈（３）和不動內圈（４），在所述旋轉外圈（３）和不動內圈（４）之間設置有滾珠（５）或滾柱（５’），其特征在于：所述智能監測器（２）包括殼體（６）和轉速碼盤（７），所述轉速碼盤（７）為套在殼體（６）外并與殼體（６）同軸心的圓形碼盤，所述智能監測器（２）軸向插入所述軸承（１）的旋轉外圈（３）與不動內圈（４）之間的間隙處與軸承過盈配合，其中所述轉速碼盤（７）與旋轉外圈（３）內壁過盈配合，所述不動內圈（４）外壁的對接端面上設置有一環形臺階，所述殼體（６）內壁的對接端面上設置有與所述環形臺階配合的凹槽，所述不動內圈（４）的環形臺階與殼體（６）的凹槽過盈配合安裝在一起；所述殼體（６）上內嵌有兩個應變片式加速度傳感裝置（８）、一個轉速傳感裝置（９）和一個溫度傳感裝置（１０），所述兩個應變片式加速度傳感裝置（８）的中心線都平行于所述殼體（６）的中心線，兩者夾角呈９０°，所述轉速傳感裝置（９）沿徑向內嵌在所述殼體（６）的上，所述溫度傳感裝置（１０）的中心線平行于所述殼體（６）的中心線，在所述殼體（６）的端面上還安裝有電路板（１１），所述兩個應變片式加速度傳感裝置（８）、一個轉速傳感裝置（９）和一個溫度傳感裝置（１０）都經信號輸出線與所述殼體（６）端面上的電路板（１１）的接線端子連接；所述電路板（１１）上還設置有信號采集觸發電路（１２）、加速度信號放大電路（１３）、轉速信號放大電路（１４）和溫度信號放大電路（１５），所述加速度信號放大電路（１３）的輸入端與所述加速度傳感裝置（８）的輸出端連接，所述轉速信號放大電路（１４）的輸入端與所述轉速傳感裝置（９）的輸出端連接，所述溫度信號放大電路（１５）的輸入端與所述溫度傳感裝置（１０）的輸出端連接，所述加速度信號放大電路（１３）、轉速信號放大電路（１４）和溫度信號放大電路（１５）都設置有信號輸出端，各信號輸出端分別與所述信號采集觸發電路（１２）的加速度信號輸入端、轉速信號輸入端和溫度信號輸入端連接，所述信號采集觸發電路（１２）的輸出端輸出采集到的信號，交給計算機（１６）進行處理。...

【技術特征摘要】
一種具有監測功能的軸承，包括軸承(1)和安裝在軸承上的智能監測器(2)，所述軸承(1)包括旋轉外圈(3)和不動內圈(4)，在所述旋轉外圈(3)和不動內圈(4)之間設置有滾珠(5)或滾柱(5’)，其特征在于所述智能監測器(2)包括殼體(6)和轉速碼盤(7)，所述轉速碼盤(7)為套在殼體(6)外并與殼體(6)同軸心的圓形碼盤，所述智能監測器(2)軸向插入所述軸承(1)的旋轉外圈(3)與不動內圈(4)之間的間隙處與軸承過盈配合，其中所述轉速碼盤(7)與旋轉外圈(3)內壁過盈配合，所述不動內圈(4)外壁的對接端面上設置有一環形臺階，所述殼體(6)內壁的對接端面上設置有與所述環形臺階配合的凹槽，所述不動內圈(4)的環形臺階與殼體(6)的凹槽過盈配合安裝在一起；所述殼體(6)上內嵌有兩個應變片式加速度傳感裝置(8)、一個轉速傳感裝置(9)和一個溫度傳感裝置(10)，所述兩個應變片式加速度傳感裝置(8)的中心線都平行于所述殼體(6)的中心線，兩者夾角呈90°，所述轉速傳感裝置(9)沿徑向內嵌在所述殼體(6)的上，所述溫度傳感裝置(10)的中心線平行于所述殼體(6)的中心線，在所述殼體(6)的端面上還安裝有電路板(11)，所述兩個應變片式加速度傳感裝置(8)、一個轉速傳感裝置(9)和一個溫度傳感裝置(10)都經信號輸出線與所述殼體(6)端面上的電路板(11)的接線端子連接；所述電路板(11)上還設置有信號采集觸發電路(12)、加速度信號放大電路(13)、轉速信號放大電路(14)和溫度信號放大電路(15)，所述加速度信號放大電路(13)的輸入端與所述加速度傳感裝置(8)的輸出端連接，所述轉速信號放大電路(14)的輸入端與所述轉速傳感裝置(9)的輸出端連接，所述溫度信號放大電路(15)的輸入端與所述溫度傳感裝置(10)的輸出端連接，所述加速度信號放大電路(13)、轉速信號放大電路(14)和溫度信號放大電路(15)都設置有信號輸出端，各信號輸出端分別與所述信號采集觸發電路(12)的加速度信號輸入端、轉速信號輸入端和溫度信號輸入端連接，所述信號采集觸發電路(12)的輸出端輸出采集到的信號，交給計算機(16)進行處理。2.根據權利要求1所述一種具有監測功能的軸承，其特征在于每個所述應變片式加 速度傳感裝置⑶由四片應變片(17)、彈性體(18)和質量塊(19)組成，所述彈性體(18) 的底部為等腰梯形板型結構(20)，上部為圓柱體結構，所述等腰梯形板型結構(20)沿中心 線的上部和下部分別開有第一通孔(21)和第二通孔(21’)，所述四片應變片(17)中的兩 片應變片(17)分別布置在所述彈性體(18)的圓柱體結構中軸面的上部和下部，所述另外 兩片應變片(17)分別布置在垂直所述彈性體(18)的圓柱體結構中軸面的左右兩側，所述 四片應變片(17)與所述等腰梯形板型結構(20)的距離相同，所述兩片應變片(17)各引出 一根...

【專利技術屬性】
技術研發人員：邵毅敏，李小俠，孫婷婷，李杰，周平，周曉君，陳再剛，王輝，
申請(專利權)人：重慶大學，
類型：實用新型
國別省市：85[中國|重慶]