[实用新型]嵌入式多参量复合传感器

说明书

技术领域：

本实用新型涉及传感器，具体地讲，涉及一种适于安装在轴承，对高速运转中的轴承进行在线监测与故障诊断的多信号集成的复合传感器。

背景技术：

轴承在各种旋转机械中得到广泛应用，是构成旋转机械的重要部件。据统计，旋转机械的故障有30％是由轴承引起。机器能否正常运行，在很大程度上取决于轴承的工作状态。但是，产生缺陷后，滚动轴承的振动加剧、噪声增大，最终导致失效，如果不加以预防将会造成巨大的人身和经济损失。

目前，通常采用检测轴承的振动信号，通过分析轴的振动信号的方法来判断轴承的工作状态，可以检测轴承元件的疲劳剥落等故障的前兆。

高速列车、高速客车等在行驶中的制动是非常频繁的，其制动与车轮与轨道或路面间的粘着密切相关。正常的制动工况是制动力不大于车轮与轨道或路面间的粘着力，此时轮对不会发生抱死现象而是滚动着减速直至停车。但当轨道或路面上有油或其他液体以及制动操作不当，而车辆上又未安装防滑装置时，车轮与轨道或路面间的粘着力降低，会引起车辆制动力大于粘着力而发生事故。为解决该事故，车辆速度检测装置向中央控制单元提供实时速度信号，供中央控制单元作采样变换、运算处理和比较判断，然后输出控制信号驱动执行机构制动。

为了防止发生由于轴承故障引起的切轴事故，对于车辆使用单位，比如铁路系统，目前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，由此可感知轴承的故障。对于高速列车、高速客车等高速车辆，轴承自身由于发热而容易造成磨损、烧伤。

目前现有的检测轴承故障的复合传感器，大多只能采集两种信号，其中最常见的是温度振动复合传感器。这类传感器往往忽略了对轴承速度的检测，不能全面地拾取故障信息，因此难以准确地预判轴承产生的故障。少数的振动、温度、速度复合传感器也由于感应装置相对分散，整体结构不紧凑，不便安装而没能得到广泛应用。对轴承速度的检测，通常只采用一个速度传感装置，当信号受到干扰就无法准确地获取速度信息，测速效果不太理想。在测温方面，通常为了防止轴切只进行轴温的检测，而忽略了对轴承自身温度的检测，则由轴承温度过高而引起的故障就无法避免。

实用新型内容：

为了解决上述问题，本实用新型的目的就是针对高速列车、高级轿车和大型卡车的轴承，舰船、坦克等减速器中的轴承以及一些旋转机械所用轴承的特点，在不增大结构的前提下设计一种能与高速列车轴承端面相结合的嵌入式多参量复合传感器，解决目前振动、温度、速度复合传感装置因分散设置带来的安装不方便，检测不准确，而不能得到广泛应用的问题。

本实用新型的具体方案是：设计一种嵌入式多参量复合传感器，其关键是：两个形状相同的上半圆壳体和下半圆壳体对接构成中央有通孔的圆盘壳体，该圆盘壳体的内圈和外圈均按同一方向轴向延伸形成凸台，在所述圆盘壳体的内圈的凸台上嵌接有二个加速度传感装置、二个速度传感装置、一个温度传感装置，其中两个速度传感装置分别安装在上半圆壳体或下半圆壳体上，并且位于穿过圆盘中心的直线上，所述二个加速度传感装置位于安装在下半圆壳体上的速度传感装置的两侧，并且二个加速度传感装置的轴心线相垂直，所述二个温度传感装置一个在下半圆壳体内圈的凸台上，另一个在上半圆壳体的顶端。

本实用新型将加速度(振动)、温度、速度传感装置合理布置在同一复合传感器的壳体上，实现对三种信号的提取。在传感器下半圆壳体上安装两个加速度传感装置分别检测轴承端面两个垂直方向的振动信号；在上半圆壳体、下半圆壳体上分别安装一个速度传感装置检测轴速，两者可互相弥补受干扰的信号成分，解决了单一的传感装置检测带来的弊端。在测温方面，采用两个温度传感装置，分别检测轴承外圈和内圈的温度。同时对轴承内圈温度信号的提取反映了轴温信息，防止了切轴事故的发生。由于高速车辆在运行时振动较大，为防止传感装置脱落，在其与壳体的接缝处进行焊接。

在所述上半圆壳体和下半圆壳体的外边缘翻边形成安装平面，在该翻边平面上开有安装孔。

将复合传感器壳体外边缘翻边，并嵌入到轴承外圈，上半圆壳体与下半圆壳体通过螺栓穿过安装孔连接成一完整的圆盘状壳体，使其与轴承结合成一体，保证了对壳体与对轴承的振动检测的一致性，且温度传感装置的测温点与轴承距离很短，保证了对轴承内(轴)、外圈检测的精度。另外，壳体的凸台直径与轴径接近，保证了磁感应探头与轴外径的距离在速度传感装置允许的检测范围内，测量精度不会受到影响。