[实用新型]一种自监测圆锥滚子轴承

说明书

技术领域

本实用新型属于轴承技术领域，具体涉及一种自监测圆锥滚子轴承。

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；有鉴于此，人们提出了多种形式的自监测轴承，如中国专利201410233736.3、201410233029.4、201410233722.1，上述各专利的共同特点是利用圆形的或悬臂梁型的弯曲式换能器发电，工作时换能器中的压电片承受交替变化的压应力和拉应力，当轴承及换能器尺度过大时所需轴向尺寸增加、拉应力增加且易导致压电片破碎；此外，由于轴承及换能器结构的制约，现有自监测轴承中非接触激励磁铁与轴承滚动体间距离较小，对无线信号发射的有一定影响。

发明内容

针对现有轴承监测系统在实际应用中所存在的各类问题、以及所提出的自监测轴承在实际应用中的潜在问题，本实用新型提供一种自监测圆锥滚子轴承。本实用新型采用的实施方案是：本实用新型的自监测圆锥滚子轴承主要由外圈、圆锥体、内圈、转盘、旋转磁体、壳体、电路板、压环、端盖、换能器、滑块、振动磁体及传感器及导线等构成。壳体底壁经螺钉固定在外圈端面，壳体端部经螺钉安装有端盖；壳体上设有隔板，隔板上设有导槽，隔板将壳体的腔体分隔成外腔和内腔，外腔底部经螺钉安装有电路板和传感器；一对儿带有圆弧凸起的金属片的一端经螺钉和压环固定在壳体外腔的内壁上，两金属片的圆弧凸起处粘接有压电片、非圆弧凸起处经铆钉铆接；相互铆接的两金属片及其表面所粘接的压电片共同构成换能器，换能器上金属片的另一端经铆钉铆接在滑块上，滑块经隔板上的导槽由外腔进入内腔，滑块上处于内腔一侧的端面上经螺钉安装有振动磁体；转盘的法兰经螺钉安装在内圈端部，转盘的转轴套接在壳体的中心孔内，转轴上镶嵌有旋转磁体，旋转磁体与振动磁体的异性磁极靠近安装。

工作过程中，当内圈通过圆锥体与外圈做相对转动时，转盘与壳体发生相对转动，从而带动振动磁体和旋转磁体相对转动；由于振动磁体和旋转磁体的异性磁极靠近安装，当振动磁体和旋转磁体相互靠近使产生吸引力增加时，换能器因受拉力作用而伸长；当振动磁体和旋转磁体相互离开时吸引力减小，换能器在自身弹性力的作用下开始缩短；换能器伸长与缩短的交替变化过程中，压电片所受应力大小也交替变化，从而将机械能转换成电能，此为发电过程；所生成的电能经电路板上的转换电路处理后供给传感器，从而实现轴承温度、转速或振动特性的自动监测。