一种温度自监测的圆锥滚子轴承组件制造技术

本实用新型专利技术涉及一种温度自监测的圆锥滚子轴承组件，属于轴承技术领域。外圈设有内环槽，内圈设有外环槽，外圈左侧通过螺钉固定有环形激励盘，激励盘上的轴肩与外圈内环槽过盈配合，与内圈的外环槽间隙配合，激励盘上镶嵌有激励磁铁；内圈的外环槽通过过盈配合安装有环形骨架一和环形骨架二，环形骨架一和环形骨架二的外孔与外圈的内环槽为间隙配合，环形骨架二上设有导向孔；电路板通过螺钉固定在环形骨架一上，环形骨架一、金属片和环形骨架二通过螺钉依次连接，所述压电片粘接在金属片上，受激磁铁通过螺钉与压电片及金属片相连，压电片及金属片通过导线组一与电路板相连接；传感器固定在环形骨架一上，传感器通过导线组二与电路板相连接；受激磁铁和激励磁铁正对，并异性磁极靠近安装。优势与特色：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；俘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，提高俘能器可靠性。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术涉及一种温度自监测的圆锥滚子轴承组件，属于轴承
。外圈设有内环槽，内圈设有外环槽，外圈左侧通过螺钉固定有环形激励盘，激励盘上的轴肩与外圈内环槽过盈配合，与内圈的外环槽间隙配合，激励盘上镶嵌有激励磁铁；内圈的外环槽通过过盈配合安装有环形骨架一和环形骨架二，环形骨架一和环形骨架二的外孔与外圈的内环槽为间隙配合，环形骨架二上设有导向孔；电路板通过螺钉固定在环形骨架一上，环形骨架一、金属片和环形骨架二通过螺钉依次连接，所述压电片粘接在金属片上，受激磁铁通过螺钉与压电片及金属片相连，压电片及金属片通过导线组一与电路板相连接；传感器固定在环形骨架一上，传感器通过导线组二与电路板相连接；受激磁铁和激励磁铁正对，并异性磁极靠近安装。优势与特色：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；俘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，提高俘能器可靠性。【专利说明】一种温度自监测的圆锥滚子轴承组件
本技术属于轴承
，具体涉及一种温度自监测的圆锥滚子轴承组件。
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，本技术提供一种温度自监测的圆锥滚子轴承组件。本技术采用的实施方案是:一种温度自监测的圆锥滚子轴承组件，主要由外圈、圆锥滚子、内圈、环形骨架一和环形骨架二、环形电路板、金属片、压电片、激励磁铁、受激磁铁等构成。本技术中，内圈的宽度大于外圈的宽度，外圈和内圈右侧对齐安装，非对齐一侧外圈设有内环槽，内圈设有外环槽；所述外圈左侧通过螺钉固定有环形激励盘，激励盘上的轴肩与外圈内环槽过盈配合，与内圈的外环槽间隙配合；所述激励盘上镶嵌有激励磁铁；所述内圈的外环槽通过过盈配合安装有环形骨架一和环形骨架二，所述环形骨架一和环形骨架二的外孔与外圈的内环槽为间隙配合；所述环形骨架二上设有导向孔；所述电路板通过螺钉固定在环形骨架一上，环形骨架一、金属片和环形骨架二通过螺钉依次连接，并分别构成容腔一和容腔二 ；所述压电片粘接在金属片上、且置于容腔一和容腔二之间；受激磁铁通过螺钉与压电片及金属片相连；所述压电片及金属片通过导线组一与电路板相连接；传感器固定在环形骨架一上、且置于容腔一内；所述传感器通过导线组二与电路板相连接；受激磁铁和激励磁铁正对，并异性磁极靠近安装。 工作过程中，当外圈与内圈做相对转动时，受激磁铁与激励磁铁之间产生相对转动，并改变受激磁铁与激励磁铁间的轴向作用力，从而使压电片和金属片构成的俘能器所受轴向作用力交替地增加和减小，从而将机械能转换成电能:俘能器产生的电能经导线组传输给电路板上的电源电路，用于满足温度信号的处理与发射需求。 本技术中，为提高俘能器的发电能力，激励盘上的激励磁铁的数量η应满足下式，即2arcsin(|)<-<2.5arcsin(^)r及R分别为激励磁铁的半径及其中心到内 K ηK 02-01 圈回转中心的距离；或定角比满足=，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。 为确保俘能器产生的电能可满足温度信号的处理与发射需求，其它条件确定时应尽可能提高俘能器产生的电压和电能。轴承外圈和内圈相对转动一周时，单个俘能器产生的电能为== 其中CfS俘能器的自由电容，Vg= IiF为俘能器生成的开路电压，η为与俘能器尺度及材料有关的电压系数，h = nF2称为激励系数，λ =Cf η2/2为结构系数，n为激励磁铁11的数量。显然，在其它条件确定时，可通过提高作用力F、激励磁铁的数量n及结构系数λ提高电压及电能；其中，激励磁铁的数量n通过改变激励次数及作用力大小两方面影响俘能器的特性。根据本技术具有温度及转速自监测的发电机用圆锥滚子轴承的工作原理、以及磁场为空间分布的实际情况，任一受激磁铁都同时受多个激励磁铁的作用，作用力的大小取决于定角比& =其中 0 = 2arcsinf^)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 = 2 ji /n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，由此可将定角比转换成激励磁铁 Jc -π__I 数量n的函数，S卩-^arcsin(Zl) ’其中r及R分别为激励磁铁的半径及其中心到内圈回转中心的距离。进一步的研究表明，存在不同的最佳的定角比k使俘能器产生的电压及电能最大；当取k = I?1.5时，即激励磁铁数量范围为2arcsin(|)S!Sl5arcsin(|)时，所K ηK 获得的电能及电压都较大，其中激励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为受激磁铁相对某一激励磁铁中心的转角，故转角比j表征的是受激磁铁与各激励磁铁间的位置关系。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。作用力最大值及激励系数与定角比k的关系曲线如图所示，显然，当取k=1.0?1.5时，所得电压和电能都较大，激励系数大于其最大值的1/2。 优势与特色: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；俘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，提高俘能器可靠性。 【专利附图】【附图说明】 图1是本技术一个较佳实施例中圆锥滚子轴承的结构剖面图； 图2是轴承内圈及外圈上未安装环形骨架时的结构示意图； 图3是图1的A-A视图； 图4是图1的B-B视图； 图5是本技术中激励磁铁与受激磁铁相对转动后的结构示意图； 图6是金属片二 8结构示意图 图7是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8是激励系数、最大作用力与定角比的关系曲线； 【具体实施方式】 针对现有轴承监测系统在实际应用中所存在的各类问题，本技术提供一种温度自监测的圆锥滚子轴承本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种温度自监测的圆锥滚子轴承组件，主要由外圈、圆锥滚子、内圈、环形骨架一和环形骨架二、环形电路板、金属片、压电片、激励磁铁、受激磁铁等构成，其特征在于：内圈的宽度大于外圈的宽度，外圈和内圈右侧对齐安装，非对齐一侧外圈设有内环槽，内圈设有外环槽；所述外圈左侧通过螺钉固定有环形激励盘，激励盘上的轴肩与外圈内环槽过盈配合，与内圈的外环槽间隙配合；所述激励盘上镶嵌有激励磁铁；所述内圈的外环槽通过过盈配合安装有环形骨架一和环形骨架二，所述环形骨架一和环形骨架二的外孔与外圈的内环槽为间隙配合；所述环形骨架二上设有导向孔；所述电路板通过螺钉固定在环形骨架一上，环形骨架一、金属片和环形骨架二通过螺钉依次连接，并分别构成容腔一和容腔二；所述压电片粘接在金属片上、且置于容腔一和容腔二之间；受激磁铁通过螺钉与压电片及金属片相连；所述压电片及金属片通过导线组一与电路板相连接；传感器固定在环形骨架一上、且置于容腔一内；所述传感器通过导线组二与电路板相连接；受激磁铁和激励磁铁正对，并异性磁极靠近安装。

【技术特征摘要】

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