一种具有自测量系统的球轴承技术方案

本发明专利技术涉及一种具有自测量系统的球轴承，属于轴承技术领域。外圈端面固定有盖板，盖板上安装有护板，护板上设有至少一个用于安装传感器的通孔、用于安装电路板的环槽、凸台及导向孔；盖板及护板中间压接有环形金属膜，金属膜侧面粘接有压电膜并构成换能器；换能器上装有受激磁铁，受激磁铁的另一端置于导向孔内、且可沿导向孔往复运动；在内圈靠近护板的一侧端面上镶嵌有一组激励磁铁；电路板通过螺钉固定在环槽上，电路板经导线组一与传感器相连、经导线组二与换能器相连。优点是具有自供能传感监测功能，无需改变安装设备的结构，可实现真正意义上的实时在线监测；采用导向孔防止受激磁铁扭摆，换能器可靠性高。

【技术实现步骤摘要】
一种具有自测量系统的球轴承
本专利技术属于轴承
，具体涉及一种具有自测量系统的球轴承。
技术介绍
轴承是一种典型的机械基础件，在机械、车辆、航空航天、轮船及能源等领域都有着及其广泛的应用；然而，轴承也是转动机器中最易损坏的零件之一，旋转机械故障的30%是由轴承失效所引发的。因此，轴承的状态监测与早期故障诊断已引起人们的高度重视。轴承状态的在线监测已经逐步成为大型风力发电机、轮船、高铁以及航空器等领域不可或缺的技术，所需监测的指标包括诸如温度、振动、转速及噪音等。早期的轴承监测系统主要是外挂式的，其弊端之一是传感器与信号源间的距离较远，属于非接触的间接测量，故误差较大。近年来，人们又相继提出了不同形式的嵌入式监测系统，这种方法可解决测量精度及准确性问题，但需要改变相关设备的结构或其完整性，以便安装传感监测系统，这不但容易引起设备零部件的应力集中等问题，在一些结构复杂或空间有限的设备上也是无法实现的；最为关键的是，当监测系统需要随轴承内圈或外圈一起转动时，不便通过电线供电，而采用电池供电使用时间很短。因此，目前的轴承监测系统基本上还都是非实时的、间接的非接触测量，难以及时准确地获得轴承的运行状态。
技术实现思路
本专利技术提供一种具有自测量系统的球轴承，以解决现有轴承监测系统在实际应用中所存在的都是非实时的、间接的非接触测量，难以及时准确地获得轴承的运行状态的问题。本专利技术采取的技术方案是:包括内圈、滚珠、保持架、外圈，所述外圈宽度大于内圈的宽度，且所述内圈与外圈的一侧对齐安装，在所述非对齐一侧，外圈端面通过螺钉固定有盖板的连接法兰，所述盖板上靠近内圈的一侧设有一组凹腔一和一个定位孔，并通过螺钉安装有护板，所述护板上设有与所述盖板上的凹腔一相对的凹腔二、与所述盖板上的定位孔相对的定位轴，在所述的凹腔二底部设有至少一个用于安装传感器的通孔、用于安装电路板的环槽、凸台及导向孔，在所述盖板及护板中间压接有环形金属膜，在所述金属膜的侧面对应凹腔一及凹腔二处粘接有压电膜，共同构成换能器，在所述换能器的中心处通过螺钉安装有受激磁铁，位于不同换能器上的各受激磁铁的磁极配置方向相同，受激磁铁的另一端置于导向孔内、且可沿导向孔往复运动，在所述内圈靠近护板的一侧端面上镶嵌有一组激励磁铁，所述两圆周方向相邻的激励磁铁的磁极配置方向相反，且所述激励磁铁及受激磁铁的中心距轴承内圈的中心的距离相等，电路板通过螺钉固定在环槽上，所述电路板经导线组一与传感器相 连、经导线组二与换能器相连。本专利技术一种实施方式是:为提高换能器的发电能力，内圈端部的激励磁铁数量应满足下式，即2arcSin(|)ii ig 2.5arcsin(|)，其中，r为激励磁铁的半径、R为激励磁铁中心 K /2K到轴承内圈回转中心的距离；或定角比k满足:=其中Ql为激励磁铁的两条在轴承回转中心处相交的切线间的夹角，Q2为两相邻激励磁铁的中心与轴承回转中心的连线间的夹角。本专利技术一种实施方式是:为提高换能器自身的发电能力，金属膜的材料为铍青铜，压电膜的材料为ΡΖΤ4，且压电膜厚度与换能器的厚度比β的取值范围为0.5〈β〈0.7、压电膜半径与凹腔一半径之比α的取值范围为0.5〈 α〈0.7。本专利技术的优点是结构新颖，轴承自身具有自供能传感监测功能，作为独立的标准部件使用，无需改变其安装设备的结构，可实现真正意义上的实时在线监测；换能器结构及激励磁铁配置参数确定合理，发供电能力强；采用导向孔防止受激磁铁扭摆，提高换能器可靠性。【附图说明】图1是本专利技术一个较佳实施例的结构剖面图；图2是图1的A-A视图；图3是图1的B-B视图；图4是本专利技术盖板的结构示意图；图5是图4的右视图；图6是本专利技术护板的结构示意图；图7是图6的左视图；图8是本专利技术不同定角比时受激磁铁所受作用力与转角比的关系曲线图；图9是本专利技术激励系数、最大作用力与定角比的关系曲线图；图10是本专利技术结构系数与厚度比及半径比的关系曲线图。【具体实施方式】如图1?图4所示，包括内圈1、滚珠2、保持架3、外圈4，所述外圈4宽度大于内圈I的宽度，且所述内圈I与外圈4的一侧对齐安装,在所述非对齐一侧,外圈4端面通过螺钉固定有盖板6的连接法兰61，所述盖板6上靠近内圈I的一侧设有一组凹腔一 62和一个定位孔63，并通过螺钉安装有护板13，所述护板13上设有与所述盖板6上的凹腔一 62相对的凹腔二 131、与所述盖板6上的定位孔63相对的定位轴134，在所述的凹腔二 131底部设有至少一个用于安装传感器5的通孔135、用于安装电路板15的环槽133、凸台136及导向孔132，在所述盖板6及护板13中间压接有环形金属膜7，在所述金属膜7的侧面对应凹腔一 62及凹腔二 131处粘接有压电膜10，共同构成换能器11，在所述换能器11的中心处通过螺钉安装有受激磁铁9，位于不同换能器11上的各受激磁铁9的磁极配置方向相同，受激磁铁9的另一端置于导向孔132内、且可沿导向孔132往复运动，在所述内圈I靠近护板13的一侧端面上镶嵌有一组激励磁铁14，所述两圆周方向相邻的激励磁铁14的磁极配置方向相反，且所述激励磁铁14及受激磁铁9的中心距轴承内圈I的中心的距离相等，电路板15通过螺钉固定在环槽133上，所述电路板15经导线组一 8与传感器5相连、经导线组二 12与换能器11相连。工作过程中，当内圈I与外圈4做相对转动时，内圈I端部的激励磁铁14与换能器11上的受激磁铁9产生相对转动，从而使激励磁铁14与受激磁铁9之间产生吸-排交替的作用力，迫使换能器11产生轴向弯曲振动，并将机械能转化成电能；换能器11所生成的电能经导线组二 12输出给电路板15上的能量转换处理电路，再经导线组一 8输出给传感器5 ;从而实现轴承运动状态的自供电实时监测。本专利技术中，为提高换能器11的发电能力，内圈I端部的激励磁铁数量η应满足下式，即本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有自测量系统的球轴承，包括内圈、滚珠、保持架、外圈，其特征在于：所述外圈宽度大于内圈的宽度，且所述内圈与外圈的一侧对齐安装，在所述非对齐一侧，外圈端面通过螺钉固定有盖板的连接法兰，所述盖板上靠近内圈的一侧设有一组凹腔一和一个定位孔，并通过螺钉安装有护板，所述护板上设有与所述盖板上的凹腔一相对的凹腔二、与所述盖板上的定位孔相对的定位轴，在所述的凹腔二底部设有至少一个用于安装传感器的通孔、用于安装电路板的环槽、凸台及导向孔，在所述盖板及护板中间压接有环形金属膜，在所述金属膜的侧面对应凹腔一及凹腔二处粘接有压电膜，共同构成换能器，在所述换能器的中心处通过螺钉安装有受激磁铁，位于不同换能器上的各受激磁铁的磁极配置方向相同，受激磁铁的另一端置于导向孔内、且可沿导向孔往复运动，在所述内圈靠近护板的一侧端面上镶嵌有一组激励磁铁，所述两圆周方向相邻的激励磁铁的磁极配置方向相反，且所述激励磁铁及受激磁铁的中心距轴承内圈的中心的距离相等，电路板通过螺钉固定在环槽上，所述电路板经导线组一与传感器相连、经导线组二与换能器相连。

【技术特征摘要】
1.一种具有自测量系统的球轴承，包括内圈、滚珠、保持架、外圈，其特征在于:所述外圈宽度大于内圈的宽度，且所述内圈与外圈的一侧对齐安装，在所述非对齐一侧，外圈端面通过螺钉固定有盖板的连接法兰，所述盖板上靠近内圈的一侧设有一组凹腔一和一个定位孔，并通过螺钉安装有护板，所述护板上设有与所述盖板上的凹腔一相对的凹腔二、与所述盖板上的定位孔相对的定位轴，在所述的凹腔二底部设有至少一个用于安装传感器的通孔、用于安装电路板的环槽、凸台及导向孔，在所述盖板及护板中间压接有环形金属膜，在所述金属膜的侧面对应凹腔一及凹腔二处粘接有压电膜，共同构成换能器，在所述换能器的中心处通过螺钉安装有受激磁铁，位于不同换能器上的各受激磁铁的磁极配置方向相同，受激...

【专利技术属性】
技术研发人员：程光明，李胜杰，阚君武，王淑云，曾平，
申请(专利权)人：浙江师范大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33