[实用新型]一种带自监测组件的圆柱滚子轴承

说明书

技术领域

本实用新型属于轴承技术领域，具体涉及一种圆柱滚子轴承及其自监测组件。

背景技术

轴承是一种典型的机械基础件，在机械、车辆、航空航天、轮船及能源等领域都有着极其广泛的应用；然而，轴承也是转动机器中最易损坏的零件之一，旋转机械故障的30％是由轴承失效所引发的。因此，轴承的状态监测与早期故障诊断已引起人们的高度重视。轴承状态的在线监测已经逐步成为大型发电机、轮船、高铁以及航空器等领域不可或缺的技术，所需监测的指标包括诸如温度、振动、转速及噪音等。早期的轴承监测系统主要是外挂式的，其弊端之一是传感器与信号源间的距离较远，属于非接触的间接测量，故误差较大。近年来，人们又相继提出了不同形式的嵌入式监测系统，这种方法可解决测量精度及准确性问题，但需要改变相关设备的结构或其完整性，以便安装传感监测系统，这不但容易引起设备零部件的应力集中等问题，在一些结构复杂或空间有限的设备上也是无法实现的；最为关键的是，当监测系统需要随轴承内圈或外圈一起转动时，不便通过电线供电，而采用电池供电使用时间很短。因此，目前的轴承监测系统基本上还都是非实时的、间接的非接触测量，难以及时准确地获得轴承的运行状态。

发明内容

本实用新型提供一种带自监测组件的圆柱滚子轴承，以解决现有轴承监测系统在实际应用中所存在的非实时的、间接的非接触测量，难以及时准确地获得轴承的运行状态的问题。

本实用新型采取的技术方案是：包括内圈、圆柱体、外圈，所述内圈比外圈窄，内圈与外圈一侧对齐安装，非对齐一侧的内圈端面通过螺钉固定有内板，内板的外缘表面与外圈的内孔间设有密封圈，内板的轴肩与内圈内孔过盈配合，内板上设有沉孔一、阶梯孔一、连通沉孔一和阶梯孔一的导线孔一、以及盲孔一，非对齐一侧的外圈端面通过螺钉固定有外板的法兰，外板通过其上的轴肩与外圈的内孔定位；外板上设有沉孔二、阶梯孔二、连通沉孔二和阶梯孔二的导线孔二、盲孔二、以及连通盲孔二与其相邻沉孔二的导线槽，在内板及外板的侧面分别通过螺钉固定有压板，所述压板上设有沉孔三，所述沉孔三底部设有导向孔，在所述内板及外板与压板之间分别压接有环形金属膜，金属膜的侧面粘有压电膜，金属膜和压电膜构成俘能器，俘能器的中心处通过螺钉装有磁铁一，磁铁一套接在导向孔内，与内板相连的压板将磁铁二压接在内板的盲孔一内，与外板相连的压板将磁铁三和用于传感的压电体压接在外板的盲孔二内，热电偶固定在沉孔一的底部，内电路板和外电路板分别通过螺钉安装在阶梯孔一和阶梯孔二内，置于内板上的俘能器和热电偶分别通过导线组一和导线组一与内电路板连接，置于外板上的俘能器和压电体分别通过导线组三和导线组四与外电路板连接。

本实用新型一种实施方式是：所述金属膜的材料为铍青铜，压电膜的材料为PZT4，且压电膜厚度h_p与俘能器的总厚度h之比β＝h_p/h的取值范围为0.5<β<0.7、压电膜7半径r_p与俘能器半径r之比α＝r_p/r的取值范围为0.5<α<0.7。

本实用新型一种实施方式是：所述置于内板及外板上俘能器的最佳数量均为n＝2π/Q＝4、最佳半径均为r＝0.4142(R-H)，其中Q＝2arcsin[r/(R-H)]为俘能器上两条相交于内圈中心的切线间的夹角、R为外圈的内孔半径、H为金属膜的夹紧量。

本实用新型的优点是结构新颖，轴承自身具有自供能传感监测功能，作为独立的标准部件使用，无需改变其安装设备的结构，可实现真正意义上的实时在线监测；俘能器结构尺寸及数量配置合理，发供电能力强；采用导向孔防止受激磁铁扭摆，提高俘能器可靠性。

附图说明

图1是本实用新型一个较佳实施例的结构剖面图；

图2是图1的A-A视图；

图3是图1的I部放大图；

图4是本实用新型外板结构示意图；

图5是图4的右视图；

图6是本实用新型内板结构示意图；

图7图6的左视图；

图8本实用新型结构系数与厚度比及半径比的关系曲线图；

图9本实用新型为俘能器总面积与俘能器半径间的关系曲线图。

具体实施方式

如图1～图7所示，包括内圈1、圆柱体2、外圈3、热电偶4、内板5、密封圈6、构成俘能器9的压电膜7和金属膜8、磁铁一10、磁铁二14、磁铁三14’、压板11、外板12、内电路板13、外电路板13’及导线；