融合无线测温和无线充电的发动机连杆轴承故障监测系统技术方案

本发明专利技术涉及一种融合无线测温和无线充电的发动机连杆轴承故障监测系统，包括：多个温度传感器，预埋于连杆大头轴承内表面和连杆小头轴承内表面；无线充电接收线圈，布置于连杆大头外侧；连接所述温度传感器的温度采集模块电路板

【技术实现步骤摘要】
融合无线测温和无线充电的发动机连杆轴承故障监测系统


[0001]本专利技术涉及发动机连杆轴承故障监测系统，尤其是涉及一种融合无线测温和无线充电的发动机连杆轴承故障监测系统
。

技术介绍

[0002]连杆轴承是发动机的重要部件
。
随着发动机功率增加和轻量化设计需求，连杆轴承承受来自燃烧室气压的越来越剧烈的冲击载荷，常处于高偏心率，大变形及润滑不足状态，轴承与轴颈之间很容易发生固体摩擦接触，摩擦热的产生使得轴承局部表面温度及油温迅速升高，高温和热变形将在长期的运行过程中导致轴承烧瓦或磨损胶合等失效行为，最终引发发动机故障
。
近年来，各大发动机厂已发生多起因轴承失效造成的曲轴
、
连杆断裂等严重事故
。
有研究表明温度是连杆衬套滑移
、
轴瓦磨损等典型连杆轴承失效的敏感特征参数，对发动机故障的监测预警有较好的指示作用
。
因此，实时监测连杆轴承的温度
、
确定连杆轴承的温度在允许范围，是杜绝此类事故发生的关键
。
但由于连杆轴承是旋转运动部件且位于发动机内部，空间封闭且狭小，这导致实时监测其温度变化具有极大难度，传统的温度测量方法无法适用，目前市面上没有适用于发动机连杆轴承温度实时监测的相关成熟产品
。
[0003]目前有以下几种技术手段来测量发动机连杆轴承温度：
[0004](1)
有线测量，结构简单，但信号传输线在连杆运行过程中容易被拉断，可靠性较差
。
[0005](2)
间接测量，国外厂商研制出滑油温度监测系统，简称
PCOT。
该系统通过设计专门的滑油飞溅收集槽，测试收集槽中的滑油温度，从而间接反映轴承温度
。
该方法虽然可以作为一种监测手段，但由于该方法是一种间接的轴承运行状态监测方法，在准确性
、
实时性上还有欠缺
。
[0006](3)
比较前沿的无线光纤传感在线监测方法，目前该方法还处于平台验证阶段
。
除此之外，还有些机构尝试采用无线电波
、
微波等技术解决连杆等运动部件的信号传输问题，但这类装置的电池须经常更换，不能用于长期监测装置中
。
[0007]综上所述，目前技术存在可靠性差，如有线测量等；准确性
、
实时性差，不能直接反映连杆轴承的温度变化，如
PCOT
技术；维护性差
、
不能用于连杆轴承的长期温度监测，如光纤等采用无线测温方法
。
[0008]而无线测量为解决上述问题提供了可能的途径，但是以下问题仍有待解决：
[0009](1)
发动机内结构复杂，环境恶劣，干扰源众多，同时信号会在机体内多次反射，严重影响信号稳定性和质量，如何合理地布置和设计才能保证无线信号传输效率和精度；
[0010](2)
常规的安装方式会破坏连杆强度，可能导致连杆断裂，引发严重事故
。
无线测量模块在连杆上如何安装才能在不影响连杆的可靠性的同时保证测量模块不会在连杆的高速运动下被甩掉
。

技术实现思路

[0011]本专利技术的目的就是为了提供一种融合无线测温和无线充电的发动机连杆轴承故障监测系统
。
[0012]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0013]一种融合无线测温和无线充电的发动机连杆轴承故障监测系统，包括：
[0014]多个温度传感器，预埋于连杆大头轴承内表面和连杆小头轴承内表面，其中，所述连杆大头轴承内表面和连杆小头轴承内表面上预埋的温度传感器均设置多个，且呈环形均匀分布状；
[0015]无线充电接收线圈，布置于连杆大头外侧；
[0016]连接所述温度传感器的温度采集模块电路板
、
连接温度采集模块电路板的无线发射模块电路板和连接无线充电接收线圈的耐高温电池，所述温度采集模块电路板
、
无线发射模块电路板和耐高温电池依次设置于连杆凹槽内；
[0017]无线充电发射线圈，设于机壳上对应于无线充电接收线圈处，连接至电源；
[0018]相互连接的无线数据接收模块和上位机，接收无线发射模块电路板发送的数据
。
[0019]所述无线数据接收模块包括依次连接的天线
、
无线接收盒和数据采集及无线唤醒盒，所述天线设置于油底壳内，所述数据采集及无线唤醒盒连接至上位机
。
[0020]所述油底壳外壁上设有安装孔，所述安装孔内设有中空的接头，所述天线的线缆从接头中穿过，所述接头位于油底壳中的一端采用密封胶密封，位于油底壳外的一端采用耐高温
AB
胶密封
。
[0021]所述无线数据接收模块还包括线圈支架，所述线圈支架包括底部固定条和
U
形支撑件，所述
U
形支撑件倾斜设置于底部固定条上
。
[0022]所述温度传感器为热电偶
。
[0023]所述连杆大头轴承内表面和连杆小头轴承内表面上预埋的温度传感器均设置4个
。
[0024]所述无线发射模块电路板和无线数据接收模块之间的通讯指令由四个字节构成
。
[0025]所述温度采集模块电路板
、
无线发射模块电路板和耐高温电池通过工业胶粘贴于连杆凹槽中后，通过尼龙绳绑扎实现二次固定，外围导线通过工业胶浇灌并包裹；且连杆上的胶水最外层包裹有一层玻璃纤维
。
[0026]所述无线充电接收线圈通过耐高温工业胶涂覆固定于连杆大头轴承下端
。
[0027]所述无线数据接收模块被配置为：相邻两次温度的读取时间间隔为
0.1
秒
、0.5
秒或1秒
。
[0028]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0029]1、
结合发动机实际结构和连杆运动姿态实现轴承温度无线传输，将温度采集模块电路板
、
无线发射模块电路板和耐高温电池依次设置于连杆凹槽内，不改变连杆的原始结构，一方面解决了传统的发动机连杆轴承测量线缆无足够空间布置及布置复杂，容易断裂的问题，另一方面可以提高改造后的连杆结构强度
。
[0030]2、
同时具备了无线传输和无线充电功能，在不采用线缆的情况下，可以满足长期工作的要求
。
[0031]3、
而是采用玻璃纤维
‑
耐高温胶
‑
尼龙绳三重固定方式，对发动机连杆材料基本没
有任何破坏，不影响连杆材料和力学强度，具备无损监测特点
。
且连杆端的无线测温模块尺寸可按照发动机典型连杆结构
、
机体内极限温度
、
三维尺寸等方面的要求，更换电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种融合无线测温和无线充电的发动机连杆轴承故障监测系统，其特征在于，包括：多个温度传感器
(13)
，预埋于连杆大头轴承
(5)
内表面和连杆小头轴承
(1)
内表面，其中，所述连杆大头轴承
(5)
内表面和连杆小头轴承
(1)
内表面上预埋的温度传感器
(13)
均设置多个，且呈环形均匀分布状；无线充电接收线圈
(6)
，布置于连杆大头外侧；连接所述温度传感器
(13)
的温度采集模块电路板
(7)、
连接温度采集模块电路板的无线发射模块电路板
(8)
和连接无线充电接收线圈
(6)
的耐高温电池
(9)
，所述温度采集模块电路板
(7)、
无线发射模块电路板
(8)
和耐高温电池
(9)
依次设置于连杆凹槽
(3)
内；无线充电发射线圈
(10)
，设于机壳上对应于无线充电接收线圈
(6)
处，连接至电源
(20)
；相互连接的无线数据接收模块和上位机
(23)
，接收无线发射模块电路板
(8)
发送的数据
。2.
根据权利要求1所述的一种融合无线测温和无线充电的发动机连杆轴承故障监测系统，其特征在于，所述无线数据接收模块包括依次连接的天线
(19)、
无线接收盒
(21)
和数据采集及无线唤醒盒
(22)
，所述天线
(19)
设置于油底壳
(18)
内，所述数据采集及无线唤醒盒
(22)
连接至上位机
(23)。3.
根据权利要求2所述的一种融合无线测温和无线充电的发动机连杆轴承故障监测系统，其特征在于，所述油底壳
(18)
外壁上设有安装孔，所述安装孔内设有中空的接头，所述天线
(19)
的线缆从接头中穿过，所述接头位于油底壳
(...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹家宝，孟祥慧，吕步高，张锐，李瑞，方聪聪，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：