电机轴承的故障在线检测装置制造方法及图纸

一种电机轴承的故障在线检测装置，用来判断电机轴承是否磨损，其包括传感器和检测单元，传感器包括极板（3），极板固定在刚性的绝缘体（5）上，绝缘体连接在电机的端盖（6）上；极板与转轴（1）之间留有间隙，极板与转轴构成电容器C1；检测单元包括：对电容器C1采样电路、将电容器C1的电容变化值与一基准值比较的比较电路；当电容器C1的电容值变化超范围时，运算放大器A2输出一方波脉冲，作为电机停止运行的控制信号。其有益效果是，传感器自身具有滤波功能，能滤除高频干挠，使得检测单元的线路结构简单，整机的故障机率大大降低，可靠性好，传感器便于制作，使用和安装都方便，便于推广。

【技术实现步骤摘要】
电机轴承的故障在线检测装置
本专利技术涉及一种电机轴承的故障在线检测装置，用来判断电机轴承是否磨损。
技术介绍
轴承磨损会使电机在运行过程中产生振动，磨损严重时会使定子铁芯与转子铁芯相互摩擦，在一些有可燃性气体的场合，定子铁芯与转子铁芯相互摩擦会产生火花引发电机爆炸，因此有必要对电机轴承进行监测，及时发现故障，排除故障。现有电机轴承故障检测装置结构复杂，在线监测很不方便。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种电机轴承的故障在线检测装置，其检测可靠，使用方便，生产成本低。本专利技术的技术方案是，一种电机轴承的故障在线检测装置，其包括传感器和检测单元，其特征是，传感器包括极板3，极板固定在刚性的绝缘体上，绝缘体连接在电机的端盖6上；极板与转轴1之间留有间隙，极板与转轴构成电容器C1；检测单元包括：电容信号采样电路、电压跟随器、比较电路；电容信号采样电路包括电容器C2，电容器C2的一端接直流电源VCC，电容器C2的另一端通过电容器C1接地；电压跟随器，包括运算放大器A1，运算放大器A1的同相输入端接电容器C2的另一端，运算放大器A1的反相输入端与输出端连接；比较电路包括运算放大器A2，运算放大器A2的反相输入端通过电阻R1接运算放大器A1的输出端，运算放大器A2的同相输入端通过电阻R2接直流电源VCC，运算放大器A2的同相输入端通过电阻R3接地，运算放大器A2的同相输入端与输出端之间串联有电阻R4和可变电阻R5。其工作原理是：极板与转轴构成电容器C1，转轴由轴承8支承，轴承未磨损时，转轴转动时极板与转轴之间的间隙保持不变或间隙波动很小；轴承磨损后，转轴转动时极板与转轴之间的间隙波动很大，间隙波动时电容器C1的电容值也相应地变化；电容信号采样电路对电容器C1的电容值采样，电压跟随器对电容值采样信号进行功率放大，比较电路将电压跟随器的输出信号与一基准信号进行比较，当电容器C1的电容值变化较小或无变化时，运算放大器A2输出无方波脉冲输出；当电容器C1的电容值变化超范围时，运算放大器A2输出一方波脉冲，方波脉冲可用来报警或作为电机停止运行的控制信号，也可输送给计算机进行故障判断。本专利技术的有益效果是，传感器自身具有滤波功能，能滤除外部的高频干挠，使得检测单元的线路结构简单，这样整机的故障机率大大降低，可靠性好，传感器便于制作，检测单元组成的电子元件少，使生产成本低，另外电机轴承的故障在线检测装置使用和安装都方便，便于推广。附图说明图1为传感器的结构示意图。图2为图1的左视图。图3为检测单元的电路原理图。图4为检测单元中比较电路的相关点的波形图。具体实施方式一种电机轴承的故障在线检测装置，其包括传感器和检测单元；传感器包括极板3和绝缘体，绝缘体由工程塑料或电工胶木制成；极板可为平板，绝缘体为一角板，绝缘体的竖直部与电机端盖连接，绝缘体的水平部与极板连接，极板与转轴之间留有间隙，极板与转轴1构成电容器C1。绝缘体的结构也可这样：绝缘体具有一套筒4，套筒的左端延伸出凸缘5，极板为瓦片形，其外弧面与套筒的内壁相贴，其内弧半径略大于转轴的半径，极板弧面的弧度为π/3至2π/3，优选为π/2；极板通过螺栓2固定在绝缘体的套筒4的内壁上，极板也可压塑在套筒4的内壁上。绝缘体的凸缘通过紧固螺钉10连接在电机的端盖6上，电机的转轴1从端盖以及套筒部中伸出，转轴与端盖之间设有轴承8，极板与转轴1之间留有间隙，该间隙比轴承正常时的游隙大0.05毫米至0.1毫米，极板与转轴构成电容器C1。检测单元包括：电容信号采样电路、电压跟随器、比较电路；电容信号采样电路包括电容器C2，电容器C2的一端接直流电源VCC，电容器C2的另一端用导线与极板连接，电机的端盖用导线接地，由于转轴与端盖之间为导电接触，等效于电容器C2另一端通过电容器C1接地。电压跟随器，包括运算放大器A1，运算放大器A1的同相输入端接电容器C2的另一端，运算放大器A1的反相输入端与输出端连接，电压跟随器具有很高的输入阻抗几乎不从传感器中吸收电流，电压跟随器的输出阻抗低，具有一定的带负载能力。比较电路包括运算放大器A2，运算放大器A2的反相输入端通过电阻R1接运算放大器A1的输出端，运算放大器A2的同相输入端通过电阻R2接直流电源VCC，运算放大器A2的同相输入端通过电阻R3接地，运算放大器A2的同相输入端与输出端之间串联有电阻R4和可变电阻R5。现结合图3和图4说明比较电路的原理，运算放大器A2的反相输入端的电压为输入电压ua，运算放大器A2的同相输入端的电压为比较电压ub，运算放大器A2的输出端电压为输出电压uc。当输入电压ua大于比较电压ub时，输出电压uc为低电平，当输入电压ua小于比较电压ub时，输出电压uc为高电平；输入电压ua周期性变化时，输出电压uc为方波脉冲。比较电压ub与电阻R2、电阻R3、电阻R4和可变电阻R5以及输出电压uc相关，比较电压有一高值H和低值L，当输出电压uc为高电平时，比较电压ub处于高值H，当输出电压uc为低电平时，比较电压ub处于低值L，在电阻R2、电阻R3一定时，调节可变电阻R5可改变高值H和低值L，可变电阻R5增大，高值H和低值L向其平均值靠近，可变电阻R5减小，高值H和低值L偏离平均值。可变电阻取值越大，比较电路的分辨率越高，在比较电路中，电阻R2、电阻R3和电阻R4的取值均为1K欧姆，可变电阻R5的调节范围为0-100K欧姆；当可变电阻调至最大时，能判别输入电压0.5%的变化率。整机工作原理是：极板与转轴构成电容器C1，转轴由轴承支承，轴承未磨损时，转轴转动时极板与转轴之间的间隙保持不变；轴承磨损后，转轴转动时极板与转轴之间的间隙有变化，电容器C1的电容值也相应地变化；电容器C2和电容器C1构成一分压电路，电容器C2的电容值固定，电容器C1的电容值变化时，电容器C1上的电压也相应地变化，电压跟随器对电容器C1上的电压信号进行功率放大，比较电路将电压跟随器的输出信号与一基准信号进行比较，当电容器C1的电容值变化超范围时，运算放大器A2输出一方波脉冲，表示轴承磨损较大，当电容器C1的电容值变化较小或无变化时，运算放大器A2输出无方波脉冲输出。在实验室使用时，可变电阻R5调大提高分辨率，运算放大器A2输出的方波脉冲信号与计算机的输入端口连接，计算机对方波脉冲的频率、占空比等特征进行分析判断。在生产现场使用时，可变电阻R5调低，增大比较电压的回差，以与轴承故障程度相适应，运算放大器A2输出端与一控制电路连接，当轴承发生故障时输出切断电机电源信号；所述的控制电路包括二极管D1、电容C3、电阻R6、电阻R7、电阻R8、三极管T1、光电耦合器GK，二极管D1的阴极接运算放大器A2输出端，二极管D1的阳极通过电容C3接地，二极管D1的阳极通过电阻R6接直流电源VCC，二极管D1的阳极通过电阻R7接三极管的T1的基极，三极管的T1的集电极通过电阻R8本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电机轴承的故障在线检测装置，其包括传感器和检测单元，其特征是，传感器包括极板（3），极板固定在刚性的绝缘体上，绝缘体连接在电机的端盖（6）上；极板与转轴（1）之间留有间隙，极板与转轴构成电容器C1；/n检测单元包括：电容信号采样电路、电压跟随器、比较电路；/n电容信号采样电路包括电容器C2，电容器C2的一端接直流电源VCC，电容器C2的另一端通过电容器C1接地；/n电压跟随器，包括运算放大器A1，运算放大器A1的同相输入端接电容器C2的另一端，运算放大器A1的反相输入端与输出端连接；/n比较电路包括运算放大器A2，运算放大器A2的反相输入端通过电阻R1接运算放大器A1的输出端，运算放大器A2的同相输入端通过电阻R2接直流电源VCC，运算放大器A2的同相输入端通过电阻R3接地，运算放大器A2的同相输入端与输出端之间串联有电阻R4和可变电阻R5。/n

【技术特征摘要】
1.一种电机轴承的故障在线检测装置，其包括传感器和检测单元，其特征是，传感器包括极板（3），极板固定在刚性的绝缘体上，绝缘体连接在电机的端盖（6）上；极板与转轴（1）之间留有间隙，极板与转轴构成电容器C1；
检测单元包括：电容信号采样电路、电压跟随器、比较电路；
电容信号采样电路包括电容器C2，电容器C2的一端接直流电源VCC，电容器C2的另一端通过电容器C1接地；
电压跟随器，包括运算放大器A1，运算放大器A1的同相输入端接电容器C2的另一端，运算放大器A1的反相输入端与输出端连接；
比较电路包括运算放大器A2，运算放大器A2的反相输入端通过电阻R1接运算放大器A1的输出端，运算放大器A2的同相输入端通过电阻R2接直流电源VCC，运算放大器A2的同相输入端通过电阻R3接地，运算放大器A2的同相输入端与输出端之间串联有电阻R4和可变电阻R5。


2.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱春，丁加民，
申请(专利权)人：德力电机有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32