用于滚动轴承的压电应变传感器单元制造技术

用于滚动轴承的压电应变传感器单元包括压电应变传感器30和传感器保持件32，所述传感器保持件32设置有主体34和至少两个柔性臂36、38，所述主体34具有前面34a和后面34b，所述前面34a用于与所述滚动轴承的组成部件接触，所述至少两个柔性臂36、38安装在所述主体34上并支撑所述压电应变传感器30的相对端部，所述压电应变传感器30在轴向上位于所述主体的后面34b的一侧，同时保持与所述后面间隔开。所述传感器保持件32设置有中心销44，所述中心销44在轴向上相对于所述主体的前面34a突出并且能够相对于所述主体在轴向上移动，所述中心销44在轴向上抵靠到所述压电应变传感器30上。轴向上抵靠到所述压电应变传感器30上。轴向上抵靠到所述压电应变传感器30上。

【技术实现步骤摘要】
用于滚动轴承的压电应变传感器单元


[0001]本专利技术涉及滚动轴承的状况监测，更特别的是，针对具有滚子(诸如圆柱形滚子)的滚动轴承。

技术介绍

[0002]滚动轴承包括内圈、外圈和在径向上布置在这两个内圈与外圈之间的至少一列滚动元件。滚动元件可以是滚子或滚针。滚动轴承可以是球面滚子轴承(SRB)、圆锥滚子轴承(TRB)或圆环滚子轴承(CARB)。作为另一种选择，滚动元件可以是球。
[0003]在滚动元件轴承的领域中，已知附接一个或多个传感器以测量一个或多个物理参数并将这些物理参数转换成电信号。一个这样的示例是使用载荷或应变传感器(load or strain sensor)，以确定滚动元件在加载区(loaded zone)中经受的载荷。可以这样做以确定机器所经受的载荷。确定轴承所经受的载荷也可以为了确定过去和当前的操作状况(/工作状况)(operation conditions)并预测未来的可靠性而进行。
[0004]传统上，这种应变传感器永久地结合到被测量的滚动轴承的表面，并且在使用中不能更换。

技术实现思路

[0005]本专利技术的一个目的在于克服该缺点。
[0006]本专利技术涉及一种用于滚动轴承的压电应变传感器单元，所述压电应变传感器单元包括压电应变传感器和传感器保持件，所述传感器保持件设置有主体和至少两个柔性臂(flexible arms)，所述主体具有前面(front face)和后面(rear face)，所述前面用于与所述滚动轴承的组成部件接触，所述至少两个柔性臂安装在所述主体上并支撑所述压电应变传感器的相对端部。所述压电应变传感器在轴向上位于所述主体的后面的一侧，同时保持与所述后面间隔开。
[0007]根据总体特征，所述传感器保持件还设置有中心销，所述中心销在轴向上相对于所述主体的前面突出并且能够相对于所述主体在轴向上移动(movable)。所述中心销在轴向上抵靠到所述压电应变传感器上。
[0008]由于本专利技术，测量变形的方法是三点弯曲测量法。压电应变传感器将响应于传感器保持件的中心销的轴向移动而弯曲，并给出指示动态变形值的信号。
[0009]所述压电应变传感器的两个端部由所述传感器保持件的柔性臂柔性地支撑。这减小了压电应变传感器中的寄生应力(parasitic stress)，这使得由温度引入的力不影响测量。这引起非常可重复的测量。所述柔性臂用作板簧。
[0010]优选的是，所述主体的前面(front face)设置有至少三个脚，以将所述传感器保持件定位成与所述滚动轴承的组成部件接触。这也有助于可重复的测量。
[0011]有利的是，所述传感器保持件的柔性臂的弯曲刚度小于所述压电应变传感器的弯曲刚度。这使得实现尽可能大的测量结果。
[0012]优选的是，所述中心销在轴向上抵靠所述压电应变传感器的中间。所述压电应变传感器可以位于与所述主体的前面平行的平面中。
[0013]在一个实施方式中，每个柔性臂设置有轴向部分和径向部分，所述轴向部分安装在所述主体上并且在径向方向上是柔性的，所述径向部分从所述轴向部分延伸并且在轴向方向上是柔性的。每个柔性臂的径向部分可以从轴向部分以90度的角度延伸。
[0014]在一个实施方式中，所述传感器保持件的主体、柔性臂和中心销被制成一个部件(made into one part)。这使得传感器保持件对温度变化不敏感。
[0015]在一个实施方式中，所述压电应变传感器单元还包括外壳，所述外壳固定到所述传感器保持件的主体并与所述主体一起界定封闭腔室，预应力元件(pre
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stressing element)位于所述封闭腔室内，所述预应力元件在所述压电应变传感器上施加轴向力，以确保所述应变传感器与所述中心销之间的轴向接触。所述压电应变传感器单元还可以包括连接到所述外壳的连接器套筒和在轴向上介于所述连接器套筒与所述外壳之间的柔性波纹管(flexible bellows)。
[0016]本专利技术还涉及一种滚动轴承，所述滚动轴承包括内圈、外圈和介于所述内圈的滚道与所述外圈的滚道之间的至少一列滚动元件，所述内圈和所述外圈中的一个圈包括至少一个如前限定的压电应变传感器单元。所述应变传感器单元的传感器保持件的主体接触抵靠所述一个圈的平坦表面。
[0017]在一个实施方式中，所述一个圈包括形成在所述一个圈的厚度中的至少一个盲孔。所述应变传感器单元的传感器保持件的主体接触抵靠所述盲孔的平坦底部。所述盲孔可以从所述一个圈的径向侧面或轴向表面延伸。
[0018]作为另一种选择，所述应变传感器单元的传感器保持件的主体可以接触抵靠所述一个圈的侧面中的一个。
附图说明
[0019]通过研究以非限制性示例的方式给出并由附图示出的具体实施方式的详细描述，将更好地理解本专利技术及其优点，在附图上：
[0020]‑
图1是根据本专利技术的第一示例的滚动轴承的截面，
[0021]‑
图2是图1的滚动轴承的压电应变传感器单元，以及
[0022]‑
图3是根据本专利技术的第二示例的滚动轴承的截面。
具体实施方式
[0023]如图1示出的滚动轴承包括内圈10、外圈12和安装在内圈与外圈之间的两列滚动元件14和16，滚动元件14和16在此以滚子的形式提供。
[0024]如稍后将描述的，在示出的示例中，滚动轴承还配备有压电应变传感器单元18(图2)，压电应变传感器单元18安装在内圈10上，以能够测量滚动元件16的载荷。
[0025]内圈10和外圈12是同心的并且在轴向上沿着在轴向方向上延伸(runs)的轴承旋转轴线X
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X'延伸(extend)。圈10、12是实心型的。
[0026]内圈10形成为分离式圈(/分体式圈)，并且包括在轴向方向上相对于彼此堆叠的第一部分20和第二部分22。内圈10包括圆柱形孔10a和相对的外圆柱形表面10b，用于滚动
元件14、16的环形滚道(未标记)从外圆柱形表面10b形成，所述滚道径向向外指向。
[0027]内圈10还包括在轴向上界定所述圈的孔10a和外表面10b的两个相对(/背对)的径向侧面10c、10d。侧面(/侧向面)10c、10d界定内圈10的轴向厚度。如前所述，内圈10在轴向方向上被分成两个单独的部分，第一部分20和第二部分22。第一部分20界定侧面10c，而第二部分22界定侧面10d。
[0028]内圈10设置有在轴向上从侧面10d延伸的盲孔24。盲孔24在轴向上向外取向。盲孔24在内圈10的厚度中在轴向上延伸。盲孔24设置有平坦底部24a。在示出的示例中，底部24a在径向上延伸。
[0029]如图2所示，压电应变传感器单元18包括压电应变传感器30和支撑应变传感器的传感器保持件32。压电应变传感器单元18沿着纵向轴线X
‑
X'延伸。
[0030]压电应变传感器30可以是压电板或压电梁(piezoelectr本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于滚动轴承的压电应变传感器单元，包括：
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压电应变传感器(30)，以及
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传感器保持件(32)，设置有主体(34)和至少两个柔性臂(36、38)，所述主体(34)具有前面(34a)和后面(34b)，所述前面(34a)用于与所述滚动轴承的组成部件接触，所述至少两个柔性臂(36、38)安装在所述主体(34)上并支撑所述压电应变传感器(30)的相对端部，所述压电应变传感器(30)在轴向上位于所述主体的后面(34b)的一侧，同时保持与所述后面间隔开，
‑
所述传感器保持件(32)还设置有中心销(44)，所述中心销(44)在轴向上相对于所述主体的前面(34a)突出并且能够相对于所述主体在轴向上移动，所述中心销(44)在轴向上抵靠到所述压电应变传感器(30)上。2.根据权利要求1所述的压电应变传感器单元，其特征在于，所述传感器保持件的柔性臂(36、38)的弯曲刚度小于所述压电应变传感器(30)的弯曲刚度。3.根据权利要求1或2所述的压电应变传感器单元，其特征在于，所述中心销(44)在轴向上抵靠所述压电应变传感器(30)的中间。4.根据前述权利要求中的任一项所述的压电应变传感器单元，其特征在于，所述主体的前面(34a)设置有至少三个脚，以将所述传感器保持件(32)定位成与所述滚动轴承的组成部件接触。5.根据前述权利要求中的任一项所述的压电应变传感器单元，其特征在于，每个柔性臂(36、38)设置有轴向部分(36a、38a)和径向部分(36b、38b)，所述轴向部分(36a、38...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁，
申请(专利权)人：斯凯孚公司，
类型：发明
国别省市：