[发明专利]集成光纤传感器的滚动轴承

说明书

本发明提供一种滚动轴承，包含第一圈(14)、第二圈(12)和设置在第一圈与第二圈之间的至少一列滚动体(16)。所述第一和第二圈中的每一个均设置有内孔(14a、12a)、外表面(14b、12b)和形成在所述内孔与所述外表面两者之一上的用于所述至少一列滚动体的至少一列滚道(42、32)。所述第一圈(14)包含用于限定所述滚道的至少一个部分圈(36)和能够可靠固定在所述部分圈上的至少一个套筒(40)。所述套筒(40)至少部分限定第一圈的所述内孔与所述外表面两者之中的另外一个。所述滚动轴承进一步包含至少一个光纤传感器(24)，安装在形成于所述第一圈上的至少一个圆周槽(46)内，并且穿过开口于所述圆周槽的至少一个光纤传感器通道(50)。

技术领域

本发明涉及对滚动轴承的状态监测，尤其是负荷传感(/载荷感测)(loadsensing)。

具体而言，本发明涉及集成有光纤传感器的滚动轴承。

背景技术

为评估滚动轴承承载的负荷，已知方法是将应变传感器(strain sensor)集成在轴承的固定(静止)圈上。

为在不设任何本地电源的情况下能够以可靠的方式测量滚动轴承的不同参数并且监测其状态，另外一种已知的方法是使用光纤传感器。比方说，可以参照专利EP2507603B1(SKF)。

所述光纤传感器可以设置在形成于非旋转外圈外表面上的圆周槽(circumferential grooves)内。所述外圈上还设置有用于光纤进出的通道。一般而言，这类通道具有复杂的形状，比方说，类似于曲线形状。

传统而言，所述槽和光纤传感器通道通过机械加工形成在经过热处理的轴承外圈上。

这种方案的主要缺点在于其运营成本，因为微小的铣削工具(milling tool)需要很长的机械加工时间。比方说，单光纤传感器通道的机械加工时间就需要几个小时。

发明内容

本发明的一个目的就是为了克服上述缺点。

在一种实施方式下，滚动轴承包含第一圈、第二圈和设置在第一和第二圈之间的至少一列滚动体。

所述第一和第二圈中的每一个均设置有内孔、外表面以及形成在内孔和外表面两者之一上的用于所述至少一列滚动体的至少一列滚道。

根据一个通用特征，第一圈包含至少一个部分圈(part ring)，限定形成在内孔和外表面两者之一上的所述滚道。第一圈还包含能够可靠固定在所述部分圈上的至少一个套筒(sleeve)，所述套筒至少部分限定第一圈的内孔与外表面两者之中的另外一个。套筒由比所述部分圈软的材料制成。

根据另外一个通用特征，所述滚动轴承进一步包含至少一个光纤传感器，所述传感器安装在形成于第一圈上的至少一个圆周槽内，并且穿过开口于所述圆周槽内的至少一个光纤传感器通道。至少所述的光纤传感器通道形成在第一圈的套筒上。

采用这样的设置，光纤传感器通道(比如具有弯曲形状)的复杂的机械加工可以在软质的套筒上进行。如果软质套筒可以由，比方说，塑料材质通过模具加工而成(molding，简称“模制”)，那么光纤传感器通道也可以通过模制获得。增材制造(additivemanufacturing，俗称“3D打印”)也可以用于获得所述的套筒。

除上述情形以外，轴承的性能相对于传统轴承而言并无变化，因为限定第一圈滚道的仍然是由硬质材料构成的所述部分圈。

有利的是，第一圈的所述套筒和所述部分圈在径向上彼此接触安装。

所述光纤传感器在径向上处于第一圈的所述套筒和所述部分圈两者之间。因此，光纤传感器处在所述的第一圈内。

在一种实施方式下，所述圆周槽可以形成在在径向上接触安装在述所部分圈上的所述套筒的内孔或者外表面上。