本发明专利技术属于轴承润滑领域，涉及一种基于压电泵的轴承自动润滑装置，其特征是，由压电泵完成润滑液的输送，具有人机界面自设定润滑及传感器数据融合方法监测故障润滑两种工作模式。整个装置由压电泵、储油罐及传感器组、压电驱动电路、微处理器、显示器、按键、电池等组合而成。本发明专利技术一方面可以通过人机界面，用户自行设定润滑液注入时间、频率及注入量等；还可通过监测三传感器信号，使用数据融合方法判别轴承润滑的故障状态，自动完成润滑液补充操作。这种装置优点是：能耗低，电池供电；体积小，移动方便；可定时、定量自动注润滑液；亦可监测轴承故障润滑状态，自动补充注液。可广泛用于滚动及滑动轴承结构，提高轴承润滑的可靠性和便利性。
【技术实现步骤摘要】
—种基于压电泵的轴承双模式自动润滑装置
本专利技术属于轴承润滑领域，特别是涉及一种由压电泵驱动且具有人机界面自设定 润滑及传感器数据融合监测故障润滑两种工作模式的轴承自动润滑装置。
技术介绍
随着动力机械向高速化和大型化的发展,对轴承的承载能力、使用条件、传动效 率、可靠性、使用寿命等都提出了更高的要求，合理润滑是关键措施之一。目前，用于轴承自 动润滑的装置中，多采用电动机加减速器的方式进行润滑液的吸取和排出。如专利“一种轴 承自动润滑系统和方法”(CN200810032527. 7)利用PLC控制多个现场补油机，实现了轴承 的自动润滑，此套装置包括的补油机正是由电动机和减速器构成的油泵所构成的，该装置 体积大，无法满足仪器装置小型化、高可靠性、高精度的发展要求。压电泵是利用逆压电效应原理制成的一种微小型流体输送装置，表现在对压电泵 内的压电振子施加交变激励电压时，由于振子会出现径向的伸长或收缩从而产生往复振 动，形成的压力差推进液体向前流动。该种泵体积小、能耗低、携带方便。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种新型的轴承自动润滑装置，已解决目前已有轴承自动 润滑装置存在的润滑精度及分辨率低、注油决策单一不可靠、结构复杂、体积大等问题。本 专利技术由以下技术方案实现润滑液的提取并向轴承的输送过程由压电泵完成，与之配套形 成的自动润滑装置包括压电泵驱动电路、控制单元、显示单元、按键、电池等，并可以将它 们集成在一个自动润滑装置内。此外，在装置外部，设置有传感器单元、润滑液输入及送出 连接管等。进一步，所述压电泵由薄片型压电振子和两个单向阀构成，利用压电振子的弯曲 振动形成容积变化形成润滑液单向流动。由于压电振子较薄且弯曲形变量小，所以压电泵 体积小、能耗低，适于微流量驱动场合。进一步，所述控制单元采用自带AD采样及实时时钟的STM32F103RBT6，可根据程 序向压电驱动电路发送工作命令，控制其工作开始和停止的时间。进一步，所述压电泵驱动电路采用基于电感的boost升压电路和H桥电路形成高 压交变驱动电源(如图5所示)，并有接口与控制单元相连，实现开关控制、驱动峰峰值电压 调整控制及驱动电源频率调整控制。进一步，所述显示单元采用OLED显示器，以进一步降低整机功耗。进一步，所述传感器单元由两个温度传感器和一个加速度传感器构成，其中温度 传感器I采用填埋式热电阻Cu50，由注油口伸入并与轴承座固定安装；温度传感器2采 用数字温度传感器DS18B20，安装在集成电路板上，用于测量环境温度；加速度传感器采用 MMA7660,固定安装于轴承表面。进一步，上述Cu50采用三线制接入，配有正反馈校正电路。该装置具有两种工作模式，即人机界面自设定润滑方式和传感器数据融合方法监测故障润滑方式，既可以通过按键与OLED显示器共同构成的人机操作界面，设定修改润滑 操作时间、注入量等数据信息，并依据新设定信息，对压电驱动电路实施控制；也能自动地 依据数据融合方法，基于三传感器测量数据及在微处理器程序中设定的门限和权值，决策 和判断轴承的润滑故障信息，自动发出补充润滑命令，防止单传感器信息误判造成轴承浸 油过多。上述两种工作方式中的参数，如润滑操作时间、注入量、传感器数据门限及权值等 信息还可以通过USB接口与PC机相连，针对不同类型的轴承提前进行相应的参数设定。本专利技术的轴承自动润滑装置由于采用上述技术方案，不仅克服了现有技术存在的 缺点，并且具有以下优点1、本专利技术的轴承自动润滑装置采用压电泵作为润滑液的精确流体输送元件，代替 电动机与减速器组成润滑液流体输送元件，整个装置的泵送装置结构大为简化，体积减小， 能耗更低；2、本专利技术的轴承自动润滑装置具有两种工作模式，并自动进行模式间的转换，既 能保证定期保养润滑，又能及时故障补充润滑；3、本专利技术的轴承自动润滑装置控制单元采用的主控芯片为ARM处理器，自带AD采 样、实时时钟、USB接口及其他丰富的I/O接口，且具有睡眠及自唤醒功能，可以保证较低的 能耗控制，同时使电路结构简单，电路板所占空间小；4、本专利技术的轴承自动润滑装置的压电驱动电路由基于电感的boost升压电路和H 桥电路两部分构成，并将它们集成于表贴封装内，体积小，能耗低；5、本专利技术的轴承自动润滑装置的故障决策采用了传感器组数据融合方式，可以有 效防止单传感器信息误判造成轴承浸油过多的问题。附图说明图1是本专利技术的结构框图2是本专利技术的整体结构图3是本专利技术的俯视剖面图4是本专利技术压电泵的工作原理示意图5是本专利技术压电泵驱动电源的工作原理图6是本专利技术的主控单元电路；图7是本专利技术的供电电源电路；图8是本专利技术的按键、显示、指示灯、USB连线电路；图9是本专利技术的OLED屏驱动电路；图10是本专利技术的温度传感器I信号调理电路；图11是本专利技术的温度传感器2与MCU的连接电路；图12是本专利技术的加速度传感器与MCU的连接电路；1-轴承座，2-温度传感器I，3-加速度传感器，4-自动润滑装置，5-0LED显示器， 6-按键，7-注油口，8-油管，9-刻度视窗，10-储油罐，11-滤网，12-控制电路板，13-压电 泵，14-出油管，15-进油管，16-泵腔1，17-连接腔，18-泵腔具体实施方式以下结合附图，对本专利技术的技术方案作具体说明。参照图2，自动润滑装置4具有人机界面自设定润滑工作模式(1).通过按键6手动设定润滑操作时间、注入量等信息，并在OLED显示器5上显示操作过程；(2).当传感器2、3及控制电路板12上的另一温度传感器检测信息并评估未有超限提示时，整套润滑装置 4按设定信息，对压电泵13实施驱动控制，注油润滑；(3).当未进行手动设定操作时，润滑装置4按系统默认信息注油润滑。一种依据传感器数据融合处理的润滑工作模式(1).每IOOms采集两个温度传感器和一个加速度传感器的数据tl、t2、ax、ay、az ； (2).数据融合公式如下本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于压电泵的轴承自动润滑装置，其特征在于：由压电泵(13)完成自动润滑过程，有人机界面自设定润滑及传感器数据融合方法监测故障润滑两种工作模式，整个装置是由压电泵(13)、储油罐(10)、电池、压电驱动电路及微处理器配合实现，并可以集成为一种自动润滑装置；其中电池为微处理器和压电驱动电路提供电力；压电驱动电路为压电泵提供交变电压信号，驱动其工作；储油罐(10)为上端可密闭用于存放润滑油，有导接管与压电泵输入端(15)相连。
【技术特征摘要】
1.一种基于压电泵的轴承自动润滑装置，其特征在于由压电泵(13)完成自动润滑过程，有人机界面自设定润滑及传感器数据融合方法监测故障润滑两种工作模式，整个装置是由压电泵(13)、储油罐(10)、电池、压电驱动电路及微处理器配合实现，并可以集成为一种自动润滑装置；其中电池为微处理器和压电驱动电路提供电力；压电驱动电路为压电泵提供交变电压信号，驱动其工作；储油罐(10)为上端可密闭用于存放润滑油，有导接管与压电泵输入端(15)相连。2.根据权利要求1所述的压电泵(10)作为润滑液的驱动装置。压电泵是利用逆压电效应原理制成的一种微小型流体输送装置，表现在对压电泵内的压电振子施加交变激励电压时，由于振子会出现径向的伸长或收缩从而产生往复振动，形成的压力差推进液体向前流动。3.根据权利要求1所述的一种具有人机界面自设定润滑方式的压电泵轴承自动润滑装置，其特征在于按键(6)与OLED显示器(5)共同构成人机操作界面，微处理器根据按键(6)设定修改润滑操作时间、注...
【专利技术属性】
技术研发人员：李新波，张涵，朱英焙，龙小波，刘国君，吴越，杨志刚，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：
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