[发明专利]一种基于光纤光栅的三排滚柱式转盘轴承健康监测装置

说明书

本发明提供了一种基于光纤光栅的三排滚柱式转盘轴承健康监测装置，包括：两个光纤光栅温度传感器、若干光纤光栅应变传感器和解调仪；下圈的上端面上设置有若干长方形凹槽，长方形凹槽的轴线沿下圈的径向设置，光纤光栅应变传感器的个数与长方形凹槽的个数相同且一一对应，光纤光栅应变传感器设置于长方形凹槽内，光纤光栅温度传感器设置于三排滚柱式转盘轴承的外部；光纤光栅应变传感器分为A组和B组，A组内的光纤光栅应变传感器以及一个光纤光栅温度传感器串联形成第一通路，B组内的光纤光栅应变传感器以及另一个光纤光栅温度传感器串联形成第二通路，第一通路和第二通路并联接入解调仪，本发明可以实现对三排滚柱式转盘轴承在线监测。

技术领域

本发明涉及轴承健康监测领域，尤其涉及一种基于光纤光栅的三排滚柱式转盘轴承健康监测装置。

背景技术

三排滚柱式转盘轴承是大型旋转设备的核心部件，结构尺寸巨大，价格高昂，起到两部件旋转和传递载荷作用。恶劣的工作环境，例如大冲击、偏载、重载、变载等对三排滚柱式转盘轴承承载能力、安全性及可靠性要求极高。一旦三排滚柱式转盘轴承出现故障，影响主机设备正常运转，极易导致重大安全事故，并且三排滚柱式转盘轴承维修困难，更换周期长、费用高、影响工程进度，造成巨大经济损失。

三排滚柱式转盘轴承主要由三排滚子、内外套圈和隔离块组成，内外套圈的上下端面与支撑结构的上下端面通过高强度螺栓连接，端面之间无间隙，安装空间有限；常规的电类传感元件寿命短、测量易受环境影响，不能实现对三排滚柱式转盘轴承长期稳定的在线健康监测。工程领域大部分结构损伤状态主要是通过电阻应变片等技术来监测的，电阻应变片锈蚀、漂移严重、测量线路布设要求严格、耐久性差、受电磁干扰影响大等。这些不足之处不能实现对三排滚柱式转盘轴承结构健康状态的长期在线监测。

为了保障三排滚柱式转盘轴承运行安全，提高经济效益，建立三排滚柱式转盘轴承实时在线健康监测装置十分必要和迫切。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种基于光纤光栅的三排滚柱式转盘轴承健康监测装置，以实现对三排滚柱式转盘轴承在线监测。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种基于光纤光栅的三排滚柱式转盘轴承健康监测装置，三排滚柱式转盘轴承包括外圈和内圈，所述内圈包括上圈和下圈，所述健康监测装置包括：两个光纤光栅温度传感器、若干光纤光栅应变传感器和解调仪；

所述下圈的上端面上设置有若干长方形凹槽，所述长方形凹槽的轴线沿下圈的径向设置，所述光纤光栅应变传感器的个数与所述长方形凹槽的个数相同且一一对应，所述光纤光栅应变传感器设置于所述长方形凹槽内，所述光纤光栅温度传感器设置于三排滚柱式转盘轴承的外部；

若干所述光纤光栅应变传感器分为两组，分别为A组和B组，所述A组内的光纤光栅应变传感器以及一个光纤光栅温度传感器串联形成第一通路，所述B组内的光纤光栅应变传感器以及另一个光纤光栅温度传感器串联形成第二通路，所述第一通路和所述第二通路通过并联方式接入解调仪。

优选的，所述下圈的上端面上还设有环形内凹槽和环形外凹槽，所述环形内凹槽和所述环形外凹槽均与下圈同轴，所述长方形凹槽位于所述环形内凹槽以及环形外凹槽之间，所述第一通路的光纤设置于所述环形内凹槽内，所述第二通路的光纤设置于所述环形外凹槽内。

优选的，若干所述长方形凹槽以下圈的轴线为中心沿周向均匀分布。

优选的，所述A组内的光纤光栅应变传感器与所述B组内的光纤光栅应变传感器间隔排布。

优选的，每个所述长方形凹槽设有编号。

优选的，所述光纤光栅应变传感器的制作方法为：

在所述长方形凹槽内设置金属基片；

将光纤光栅粘接在所述金属基片上，且光纤光栅的轴线与所述金属基片的轴线重合；