[发明专利]一种自发电的轴承监测装置

权利要求书

1.一种自供电的轴系监测装置，由内盘、外盘、激励器、腔环、换能器、内电路板、外电路板、内传感器、外传感器等构成，外传感器和外电路板置于外盘上，内传感器和内电路板置于内盘上，内盘和外盘分别与轴承的内圈和外圈连接，各电路板上都设有能量转换与控制电路及发射系统；其特征在于：外盘上设有由大腔和小腔构成的阶梯腔，小腔底壁上设有带轴孔的轴套和一组换能腔；内盘上设有内腔，内腔底壁上设有由细轴和粗轴构成的阶梯轴和一组换能腔，粗轴与内盘连接，换能腔的底壁上设有限位孔；换能腔内经压环和腔环装有换能器，内盘与外盘上的换能器的数量为互质数；换能器由耦合片与其一侧或两侧所设置的换能片构成，换能器、腔环及换能器底壁围成缓冲腔；耦合片为单个圆形片，换能片为单个环片或一组悬臂梁片，换能片为压电换能片、摩擦换能片和压电-摩擦换能片；由限位器和磁铁构成的激励器装在耦合片上，限位器的销轴置于限位孔内；由换能器与激励器构成的振动系统的固有频率高于激励频率，振动系统的共振幅值和固有频率通过缓冲腔高度和耦合片厚度调节，耦合片厚度h为其中：

M和ξ分别为振动系统的等效质量和等效阻尼比，k_p为耦合器两侧换能片的等效刚度，n为外盘与内盘的相对转速，N为外盘和内盘上磁铁数量的较大值，r_p为换能器半径，η为与半径比有关的系数，半径比是指磁铁半径与换能器半径之比；外盘的轴孔套在内盘的细轴上，外盘与内盘相对转动使外盘和内盘上的磁铁交替地靠近与分离，进而迫使换能器产生往复的轴向弯曲变形并将机械能转换成电能，电能经转换处理后供给外传感器和内传感器，各传感器实时地获得相关系统参数并经发射系统发射出去。

2.根据权利要求1所述的一种自供电的轴系监测装置，其特征在于：压电换能片为单层的压电片或由压电片与电极片粘接而成的两层结构，摩擦换能片为由外摩擦片与电极片粘接而成的两层结构，压电-摩擦换能片为由电极片与其两侧分别粘接的压电片和外摩擦片构成的三层结构；单层的压电片经与耦合片粘接构成换能器，多层的换能片经与耦合片组装构成换能器；换能片为摩擦换能片及压电-摩擦换能片时耦合片上设有内摩擦片且内摩擦片与外摩擦片相对安装。

3.根据权利要求1所述的一种自供电的轴系监测装置，其特征在于：外盘不与轴承座连接，外盘通过增加质量块实现与内盘的相对转动。