滚动轴承单元制造技术

本发明专利技术涉及一种滚动轴承单元，其包括滚动轴承和保持架状态监测组件(60，70)。滚动轴承包括外圈(10)、保持架(40)和至少一列滚动体(20)，其中，外圈的内周表面构造有挡边部，其中，保持架同心地布置在外圈的径向内侧并且在正常运行时相对挡边部形成径向间隙。保持架状态监测组件(60，70)包括：不透光涂层(62，72)，其局部地设置在挡边部的内周表面处并且能够因保持架在非正常运行时的接触而磨损；光学传感器(61，71)，其设置在位于外圈处的容纳孔(11)中，其中，光学传感器能够朝向不透光涂层发射出发射光并且检测发射光在不透光涂层处反射的反射光，其中，在反射光的减少量随不透光涂层的磨损达到阈值时能够判定保持架失效。光涂层的磨损达到阈值时能够判定保持架失效。光涂层的磨损达到阈值时能够判定保持架失效。

【技术实现步骤摘要】
滚动轴承单元


[0001]本专利技术涉及轴承
本专利技术具体地涉及一种具有保持架状态监测组件的滚动轴承单元。

技术介绍

[0002]对滚动轴承进行有效的状态监控与故障诊断对于保障机械安全运转和节约开支具有重要意义。目前，在一类轴承状态监测系统中，可以通过发现轴承疲劳来检测轴承的早期故障。在比较常见的另一类轴承状态监测系统中，可以借助对振动的测量监测轴承的滚道磨损情况，但是在这类监测方案中运算复杂并且监测系统整体成本较高。
[0003]然而，上述的轴承状态监测系统无法有效监测保持架的状态。因此，即使保持架严重磨损或断裂，也可能无法检测到保持架的异常。在这种情况下，尤其对于例如地铁列车等轨道交通运输工具的轮对轴承，一旦保持架断裂，将严重影响交通运输工具运行的安全。为此，通常需要在列车回厂时增加轴承噪音检测。
[0004]也存在少量针对保持架的轴承状态监测方案。例如专利文件CN105570320B公开了一种具有保持架状态监测系统的轴承系统，其中，保持架状态监测系统包括RFID芯片、印刷电路线和RFID阅读器，其中，RFID芯片被固定在保持架上，RFID芯片与印刷电路线电连接，印刷电路线沿着保持架的周身设置，并在保持架被印刷电路线覆盖的部分保持完整的情况下保持导通，RFID阅读器能够通过射频信号与RFID芯片通讯，以监测保持架的状态。然而，针对保持架的轴承状态监测系统较为复杂并且成本较高。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术的目的在于提供一种滚动轴承单元，其能够以较低成本对保持架运行状态实施有效的监测。
[0006]根据本专利技术，上述目的通过一种滚动轴承单元解决，其包括滚动轴承和保持架状态监测组件。在此，滚动轴承包括外圈、保持架和至少一列滚动体，其中，外圈的内周表面构造有用于在轴向上止挡滚动体的挡边部，其中，保持架同心地布置在外圈的径向内侧并且在正常运行时相对挡边部形成径向间隙。保持架状态监测组件包括不透光涂层和光学传感器，其中，不透光涂层局部地设置在挡边部的内周表面处并且能够因保持架在非正常运行时的接触而磨损，其中，光学传感器设置在位于外圈处的容纳孔中，其中，光学传感器能够朝向不透光涂层发射出发射光并且检测发射光在不透光涂层处反射的反射光，其中，在反射光的减少量随不透光涂层的磨损达到阈值时能够判定保持架失效。
[0007]在本文的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“轴向”、“径向”和“周向”均基于滚动轴承的旋转轴线。
[0008]在本文的范围中，滚动轴承单元中的滚动轴承能够基本根据现有设计方案实施。可以想到的是，滚动轴承除以上提及的外圈、保持架和至少一列滚动体外还包括内圈，从而能够实现滚动轴承的旋转支撑功能。
[0009]在此，在外圈的内周表面处构造有供滚动体滚动的滚道和形成在滚道的轴向两侧的挡边部，其中，挡边部优选地朝向径向内侧凸出于滚道，从而能够沿轴向止挡在各个滚动体的轴向端面处。可以理解的是，在单列轴承的实施方式中，在外圈的内周表面处形成有两个挡边部，其中，两个挡边部分别形成在外圈的轴向两端。也可以理解的是，在双列轴承的实施方式中，在外圈的内周表面处形成有沿轴向分布的三个挡边部，其中，每两个相邻的止挡部用于在轴向上止挡一列滚动体。
[0010]在此，保持架状态监测组件对保持架的监测利用了保持架在不同运行状态下相对外圈具有不同位置关系的事实，即保持架的轴向端部在正常运行时能够保持相对外圈的挡边部的径向间隙并且在保持架失效或即将失效时会接触并且摩擦挡边部的内周表面。在此，能够根据需要将不透光涂层设置在外圈的任一个、一部分或者全部止挡部的内周表面处，保持架状态监测组件的轴向位置能够相应调整。
[0011]保持架状态监测组件可以通过如下方式工作：在保持架正常运行时，不透光涂层可以基本完好地保持在挡边部的内周表面处，此时光学传感器朝向不透光涂层发射出发射光能够在不透光涂层处以较大的反射率被反射回光学传感器；而在保持架失效或者即将失效时，不透光涂层会因保持架与挡边部的接触而磨损或者说被刮蹭，此时在涂层处的透光率增大，光学传感器朝向不透光涂层发射出的发射光会较少地被反射回光学传感器。通过光学传感器对反射光的接收和检测，能够尤其实时地获知不透光涂层对发射光的反射程度。当光学传感器接收的反射光尤其相比于不透光涂层完好时减少了预设量时，则可以推断不透光涂层的磨损达到严重程度并且由此判定保持架失效。由此，借助在此提供的保持架状态监测组件，可以实时地监测保持架的运行状态，从而保障滚动轴承的运行可靠性。
[0012]此外，在此提供的保持架状态监测方案能够以低成本实现。一方面，基本无需对现有滚动轴承作出改型设计，而是仅需在外圈处增设用于保持架状态监测组件的容纳孔。另一方面，判定保持架是否失效的算法非常简单，能够省去大量运算耗费。
[0013]在此，需要说明的是，本文不限定保持架状态监测组件的光学传感器的选型，技术人员可以根据保持架状态监测组件或者更确切地说根据滚动轴承单元的具体情况采用已知的光学传感器。优选地，光学传感器能够连接有供电线和/或信号传输线。在这种情况下，光学传感器自身具有较低的成本。此外，尤其考虑到光学传感器安装于外圈并且外圈通常被固定在机械设备中，因此光学传感器的线路设计可以简单地实现。备选地，光学传感器也可以通过无线的方式供电和传输信号。在这种情况下，无需考虑光学传感器的布线，能够简化设计。
[0014]此外，需要说明的是，对反射光减少量的运算和/或对保持架是否失效的判定能够由信号处理单元实施。可选的是，由信号处理单元可以集成在保持架状态监测组件中，也即集成在滚动轴承单元中。也可选的是，由信号处理单元可以集成在设置有滚动轴承单元的机械设备中。
[0015]在一种优选的实施方式中，不透光涂层构造为油墨涂层。由此，不透光涂层易于涂覆并且成本较低。此外，油墨涂层还有遮光性好且较易磨损的特性，尤其适用于本文提供的保持架状态监测组件。
[0016]在此，优选地，不透光涂层的涂层材料如此配置，使得针对光学传感器的发射光的波段，涂层材料的反射率与制成保持架的材料的反射率不同。由此，尤其在不透光涂层已经
部分地或全部地磨损脱落时，可以排除因发射光在保持架处的反射而造成的干扰。
[0017]在一种有利的实施方式中，容纳孔从外圈的外周表面连通至挡边部的内周表面，其中，不透光涂层覆盖容纳孔在径向内侧的开口。特别优选地，容纳孔构造为沿径向贯通外圈的外周表面和内周表面的通孔。在此，容纳孔可以简单地且低成本地制成并且保持架状态监测组件易于装配到容纳孔中。
[0018]在另一种有利的实施方式中，容纳孔从外圈的轴向端面连通至挡边部的内周表面，其中，不透光涂层覆盖容纳孔在径向内侧的开口。在这种情况下，容纳孔整体优选呈L型。在此，能够根据滚动轴承单元的具体设计、例如密封或者传感器布线等方面的设计，提供适配保持架状态监测组件、尤其光学传感器的更多容纳孔结构方案。
[0019]在一种优选的实施方式中，保持架状态监测组件还包括固定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.滚动轴承单元，其包括：滚动轴承，其包括外圈(10)、保持架(40)和至少一列滚动体(20)，其中，所述外圈(10)的内周表面构造有用于在轴向上止挡所述滚动体(20)的挡边部，其中，所述保持架(40)同心地布置在所述外圈(10)的径向内侧并且在正常运行时相对所述挡边部形成径向间隙；和保持架状态监测组件(60，70)，其特征在于，所述保持架状态监测组件(60，70)包括：不透光涂层(62，72)，其局部地设置在所述挡边部的内周表面处并且能够因所述保持架(40)在非正常运行时的接触而磨损，光学传感器(61，71)，其设置在位于所述外圈(10)处的容纳孔(11)中，其中，所述光学传感器(61，71)能够朝向所述不透光涂层(62，72)发射出发射光并且检测所述发射光在所述不透光涂层处(62，72)反射的反射光，其中，在所述反射光的减少量随所述不透光涂层(61，71)的磨损达到阈值时能够判定所述保持架(40)失效。2.根据权利要求1所述的滚动轴承单元，其中，所述不透光涂层(62，72)构造为油墨涂层。3.根据权利要求1或2所述的滚动轴承单元，其中，所述不透光涂层(62，72)的涂层材料如此配置，使得针对所述光学传感器(61，71)的发射光的波段，所述涂层材料的反射率与制成所述保持架(40)的材料的反射率不同。4.根据权利要求1所述的滚动轴承...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡福强，吴丽娟，刘志恒，贾宪林，
申请(专利权)人：舍弗勒技术股份两合公司，
类型：发明
国别省市：