[实用新型]检测轴承故障及温升的复合传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种传感器，特别是检测轴承故障及温升的传感器。

技术背景

为了防止发生由于轴承故障引起的切轴事故，铁路系统目前采用的方法是采用温度传感器实时检测轴温，通过轴温报警器发现故障前兆。专家指出，98％以上的切轴属于“热切”，轴由于轴承故障受到强大的扭力而使轴温剧烈升高，由此可感知轴的故障。

但是，轴温报警器只能在轴承的阻力足够大，而且系统为克服阻力消耗的巨大能量转换成的热能积累到一定程度时，才能感知轴承工作状态的化，这时故障已到晚期，列车提速以前(时速约100公里)的统计表明，最短的切轴时间为12分钟。因此尽管这种方法是属于提前报警，但由于提前量有限，所以挽救事故的能力也就有限。这给当前的列车提速造成很大的压力。

现代频谱分析的理论，为机械工业提供了一种故障诊断的科学、有效的方法，利用频谱分析的手段，通过检测轴承的振动信号，可以在任何轴承元件出现异常的初期及时、准确地发现轴承产生故障的前兆。

铁路部门早在10年前就开始尝试利用上述方法对列车轴承进行故障断。但是，由于在轴温报警方面已经积累了长期的经验，在每个车轴的轴箱上都安装了温度传感器，不可能立即将其废止。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型的目的就是针对列车轴承的特点，在不改变轴箱现有结构的条件下，保留原温度传感器的轴温检测功能，同时可以拾取振动信号，设计一种实现对轴承故障的双预报的传感器。

为达到上述目的，本实用新型的技术解决方案是设计一种由热敏元件2、压电元件5、质量块6及密封外壳7组成的检测轴承故障及温升的复合传感器，其特征是压电元件的机座4通过螺纹将热敏元件2封闭在底座1，连接热敏元件2的导线穿过底座1内螺纹上的缺口与输出电缆8连接，压电元件5与质量块6被套在机座4上方的立柱上，压电元件5的两侧通过金属片9及导线与输出电缆8连接；金属片9外侧通过薄膜10保持与机座4和质量块6绝缘；外壳7通过端盖11压在底座1上。

本实用新型的效果是实现了对轴承故障的双预报，彻底消除使列车发生切轴事故的隐患，保障铁路运输安全。复合传感器结构简单，制作成本不高，可以达到检测加速度或位移、温度双功能的效果。

附图说明

图1为本实用新型结构主视剖面图。

具体实施方式

结合附图及实施例对本实用新型进行详细说明。

检测轴承故障及温升的复合传感器由热敏元件2、压电元件5、质量块6及密封外壳组成的检测轴承故障及温升的复合传感器，其特征是压电元件的机座4通过螺纹将热敏元件2封闭在底座1，连接热敏元件2的导线穿过底座1内螺纹上的缺口与输出电缆8连接，压电元件5与质量块6被套在机座4上方的立柱上，压电元件5的两侧通过金属片9及导线与输出电缆8连接；金属片9外侧通过薄膜10保持与机座4和质量块6绝缘；外壳7通过端盖11压在底座1上。热敏元件2负责拾取轴温信号。它可以是铂电阻、

也可以是半导体或其他类似的温度敏感元件。在不同的温度下热敏元件呈现出不同的阻抗。在特定的范围内，其阻抗随温度的变化是线性的。因此，通过对阻抗值的测量(通常是测量恒流源在热敏元件上产生的电压降)和定标，即可比较准确地显示元件的温度。

压电元件5负责拾取振动(速度、加速度或位移)信号。它可以是压电石英、也可以是压电陶瓷或其他类似的压电元件。在振动状态下，压电元件受质量块6的作用两极之间所积累的电荷会发生变化。在一定程度上，其电荷量的大小与其所受压力成正比。从这个意义上说，压电元件能将振动信号转化成电信号。

输出电缆8采用一根三芯的屏蔽电缆输出温度和振动信号，通过其中的一根为恒流源传输在热敏元件2上产生的信号和压电元件5因质量块振动产生的电信号，这一根是两个信号公用的。

由于温度信号是直流信号，而振动信号是交流信号，所以两者都不会给对方带来任何不利的干扰。为了保证信号不受外界电磁场的影响，三芯电缆的任何导线都不与外壳连接。

为了及时、准确地测量轴温，传感器采用铜制的外壳，同时在热敏元件的周围填充氧化镁粉，也可以填充硅脂、硅橡胶或其他类似的导热而绝缘的材料。同时，为了防水和防潮，外壳7的内侧填充有密封材料，可采用环氧树脂、硅橡胶或类似的材料进行可靠的密封。