一种圆柱滚子轴承组件制造技术

本实用新型专利技术涉及一种圆柱滚子轴承组件，属于轴承技术领域。外圈和内圈的左右两端分别设有内环槽和外环槽，所述两内圈外环槽处分别通过过盈配合安装有设有辐板的骨架；各骨架两侧均分别安装有电路板与金属片和密封挡环并构成辐腔，对应辐腔处的金属片上粘接有压电片，受激磁铁通过螺钉与压电片及金属片相连；骨架上对应辐腔处安装有传感器；压电片、金属片及传感器通过不同的导线组与电路板连接；两个激励磁铁分别镶嵌在圆柱滚子两侧并与两个受激磁铁正对，所述各轴向相邻两磁铁的异性磁极靠近安装。特色与优势：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；采用导向孔防止受激磁铁扭摆，提高俘能器可靠性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术涉及一种圆柱滚子轴承组件，属于轴承
。外圈和内圈的左右两端分别设有内环槽和外环槽，所述两内圈外环槽处分别通过过盈配合安装有设有辐板的骨架；各骨架两侧均分别安装有电路板与金属片和密封挡环并构成辐腔，对应辐腔处的金属片上粘接有压电片，受激磁铁通过螺钉与压电片及金属片相连；骨架上对应辐腔处安装有传感器；压电片、金属片及传感器通过不同的导线组与电路板连接；两个激励磁铁分别镶嵌在圆柱滚子两侧并与两个受激磁铁正对，所述各轴向相邻两磁铁的异性磁极靠近安装。特色与优势：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；采用导向孔防止受激磁铁扭摆，提高俘能器可靠性。【专利说明】一种圆柱滚子轴承组件
本技术属于轴承
，具体涉及一种圆柱滚子轴承组件。
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极其广泛的应用；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
针对现有轴承监测系统在实际应用中所存在的各类问题，本技术提供一种圆柱滚子轴承组件。本技术采用的实施方案是:一种圆柱滚子轴承组件，主要由外圈、圆柱滚子、密封挡环一和密封挡环二、内圈、环形骨架一和骨架二、环形电路板一和电路板二、金属片一和金属片二、压电片一和压电片二、受激磁铁一和受激磁铁二、激励磁铁一和激励磁铁二等构成，其特征在于:所述外圈两端设有内环槽、内圈两端设有外环槽，两内圈外环槽处分别通过过盈配合安装有设有辐板的骨架一和骨架二 ；密封挡环一和金属片一与电路板一通过螺钉固定在骨架一左右两侧，并与骨架一构成密闭辐腔一；辐板一上分别设有走线通孔一和导向孔一；压电片一粘接在金属片一上、且置于辐腔一内；受激磁铁一通过螺钉与压电片一及金属片一相连；压电片一及金属片一通过导线组一与电路板一相连；传感器一固定在环形骨架一上、且置于辐腔一内；所述传感器一通过导线组二与电路板一相连；密封挡环二和金属片二与电路板二通过螺钉固定在骨架二的左右两侧，并与环形骨架二构成密闭辐腔二 ；辐板二上分别设有走线通孔二和导向孔二 ；压电片二粘接在金属片二上、且置于密闭辐腔二内；受激磁铁二通过螺钉与压电片二及金属片二相连接；压电片二及金属片二通过导线组三与电路板二相连接；传感器二固定在环形骨架二上、且置于密闭辐腔二内；所述传感器二经导线组四与电路板二相连；激励磁铁一及激励磁铁二镶嵌在圆柱滚子两侧，并分别与受激磁铁一及受激磁铁二正对，所述各轴向相邻两磁铁的异性磁极靠近安装。m 、.180 为提高发电量，所述各磁铁的半径相等且由式rc=(i?+r)sm —计算得至|J，其中:R为圆柱滚子轴承内圈滚道的半径，r为圆柱滚子半径，Iitl为圆柱滚子的数量； &称为定角比，Q2 = 360/n(1为两相邻激励磁铁一或两相邻激励磁铁二的中心与其回转中心O的连线间的夹角，Ql为通过回转中心O且与所述激励磁铁一或二相切的直线间的夹角；较佳的定角比为k = 1.5?3.5。 工作过程中，圆柱滚子随着外圈或内圈转动而滚动，同时还带动圆柱滚子及与镶嵌在所述圆柱滚子上的激励磁铁一和激励磁铁二一起转动，从而使激励磁铁一和受激磁铁一及激励磁铁二和受激磁铁二之间产生相对运动，并使激励磁铁一与受激磁铁一之间的作用力、以及激励磁铁二与受激磁铁二之间作用力发生变化，迫使压电片一和压电片二交替的弯曲变形，将机械能转换成电能；压电片一所生成的电能经导线组一输出给电路板一上的能量转换处理电路，再经导线组二输出给传感器一；压电片一所生成的电能经导线组三输出给电路板二上的能量转换处理电路，再经导线组四输出给传感器二 ；从而实现轴承运动状态的自供电实时监测。 为确保压电片产生的电能可满足传感器的自供电需求，应尽可能提高压电片产生的电能。激励磁铁与受激磁铁相对转动一周时，单个压电片产生的电能为Eg = nCK丨2 = nCf {ηFf /2 = hCftf ?2，其中:Cf为压电片的自由电容，Vg= nF为压电片生成的开路电压，Π为与压电片尺度及材料有关的系数，F为压电片所受的外部作用力，h = nF2称为能量系数。显然，在其它条件不变时，可通过提高压电片所受外部作用力F提高电压，通过提高能量系数h提高电能。根据本技术圆柱滚子轴承的工作原理以及磁场为空间分布的实际情况，任一受激磁铁一都同时受多个激励磁铁一作用、任一受激磁铁二都同时受多个激励磁铁二作用。故在其它条件确定的情况下，所述某个受激磁铁一及受激磁铁二所受作用力分别与其所对应的定角比k有关，且存在较佳的定角比k使得作用力F、电压Vg、及电能Eg较大；当取k= 1.5?3.5时，所获得的电压和电能都较大，可确保能量系数不低于其最大值的1/2。 图7给出了不同定角比时受激磁铁所受作用力F与转角比j =Q3/Q1的试验曲线，其中Q3为受激磁铁及激励磁铁中心与其回转中心O的连线间的夹角，故转角比j表征的是受激磁铁与激励磁铁间的距离。图7说明，定角比不同时，受激磁铁所受激励磁铁作用力的大小及激励的次数不同。作用力最大值、激励次数以及能量系数与定角比k的关系曲线如图8所示。显然，当取k = 1.5?3.5时，所得电压和电能都较大，能量系数大于其最大值的 1/2。 压电片产生的电压和电能除了与作用力F，定角比k有关外，跟作用力F的作用时间也有很大的关系。当作用力F，定角比k确定时，根据I = Ft，若激励磁铁一或二作用时间t过小，压电片几乎不产生电压和电能，可通过提高作用时间t来提高对压电片的冲量。根据计算，圆柱滚子(激励磁铁一或二)公转一周时间为T = 120(R+r)/nR，其中R为内圈滚道半径，r为圆柱滚子半径，n (r/min)为内圈转速(假设外圈转速为O)。作用时间t =240 (R+r) arctan (r0/ (R+r)) /n π R，其中;Ttl为激励磁铁半径。与本技术激励磁铁一或二(圆柱滚子)相同旋转半径并直接相对转动的激励磁铁公转一周的时间为Ttl = 60/n，作用时间为 t0 = 120arctan(r0/(R+r))/ πη，则时间比 y = t0/t = R/2(R+r)。所以本技术可延长本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种圆柱滚子轴承组件，主要由外圈、圆柱滚子、密封挡环一和密封挡环二、内圈、环形骨架一和骨架二、环形电路板一和电路板二、金属片一和金属片二、压电片一和压电片二、受激磁铁一和受激磁铁二、激励磁铁一和激励磁铁二等构成，其特征在于：所述外圈两端设有内环槽、内圈两端设有外环槽，两内圈外环槽处分别通过过盈配合安装有设有辐板的骨架一和骨架二；密封挡环一和金属片一与电路板一通过螺钉固定在骨架一左右两侧，并与骨架一构成密闭辐腔一；辐板一上分别设有走线通孔一和导向孔一；压电片一粘接在金属片一上、且置于辐腔一内；受激磁铁一通过螺钉与压电片一及金属片一相连；压电片一及金属片一通过导线组一与电路板一相连；传感器一固定在环形骨架一上、且置于辐腔一内；所述传感器一通过导线组二与电路板一相连；密封挡环二和金属片二与电路板二通过螺钉固定在骨架二的左右两侧，并与环形骨架二构成密闭辐腔二；辐板二上分别设有走线通孔二和导向孔二；压电片二粘接在金属片二上、且置于密闭辐腔二内；受激磁铁二通过螺钉与压电片二及金属片二相连接；压电片二及金属片二通过导线组三与电路板二相连接；传感器二固定在环形骨架二上、且置于密闭辐腔二内；所述传感器二经导线组四与电路板二相连；激励磁铁一及激励磁铁二镶嵌在圆柱滚子两侧，并分别与受激磁铁一及受激磁铁二正对，所述各轴向相邻两磁铁的异性磁极靠近安装。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王淑云，张肖逸，程光明，刘殿龙，
申请(专利权)人：浙江师范大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33