[发明专利]一种系泊腿万向节装置的滑动轴承磨损估测系统及方法

权利要求书

1.一种系泊腿万向节装置的滑动轴承磨损估测系统，所述系泊腿销轴万向节装置包含上吊耳(100)、系泊腿钢管(200)、下吊耳(300)和两个万向节(400)；所述上吊耳(100)、系泊腿钢管(200)顶端、下吊耳(300)和系泊腿钢管(200)底端均具有两个叉开的支腿；每个万向节(400)均分别包含铸钢座、长销轴(401)和短销轴(402)，所述长销轴(401)和短销轴(402)均分别套设四个滑动轴承，其特征在于，所述磨损估测系统包含：

拉力测量模块(1)，其包含光纤光栅解调仪(11)和十个用于测量拉应变的光纤光栅应变传感器(12)，所有光纤光栅应变传感器(12)相互并联后，连接于光纤光栅解调仪(11)；两个光纤光栅应变传感器(12)分别设置系泊腿钢管(200)的顶端和底端，八个光纤光栅应变传感器(12)一一设置于八个支腿；

转动测量模块(2)，其包含九个双轴倾角传感器(21)，九个双轴倾角传感器(21)一一设置于上吊耳(100)、系泊腿钢管(200)、下吊耳(300)以及两个万向节(400)的铸钢座、长销轴(401)和短销轴(402)；

数据采集模块(4)，用于按照设定的周期接收所有光纤光栅应变传感器(12)和双轴倾角传感器(21)的数据；

主机系统(5)，用于对所有滑动轴承进行编号，根据数据采集模块(4)的数据进行分析，持续计算每个设定的周期每个滑动轴承的磨损量，并叠加计算；当任一滑动轴承的叠加磨损量超过设定磨损阈值时，主机系统(5)报警并显示磨损滑动轴承的编号。

2.如权利要求1所述的一种系泊腿万向节装置的滑动轴承磨损估测系统，其特征在于：所述滑动轴承磨损估测系统还包含振动测量模块(3)，所述振动测量模块(3)包含四个振动传感器，四个振动传感器一一设置于两个长销轴(401)和两个短销轴(402)；

当振动测量模块(3)的四个振动传感器中任意一个振动传感器监测到周期性的高频振动时，主机系统(5)报警。

3.一种基于权利要求1所述滑动轴承磨损估测系统的磨损估测方法，其特征在于，包含以下步骤：

主机系统(5)对所有滑动轴承进行编号；

数据采集模块(4)按照设定的周期接收所有传感器的数据，并发送给主机系统(5)；

主机系统(5)接收并存储数据采集模块(4)的数据，计算每个设定的周期各个编号滑动轴承的磨损量，并对各个编号滑动轴承的磨损量进行叠加计算；

当任一编号的滑动轴承的叠加磨损量超过设定磨损阈值，主机系统报警并显示磨损滑动轴承的编号。

4.如权利要求3所述的磨损估测方法，其特征在于：

计算每个设定的周期各个编号滑动轴承的磨损量，并对各个编号滑动轴承的磨损量进行叠加计算，包含：

所述主机系统(5)生成每个滑动轴承的三维图谱，并按设定的周期更新每个滑动轴承的叠加磨损量。

5.如权利要求3所述的磨损估测方法，其特征在于，任一设定周期的任一编号滑动轴承的磨损量dW的计算公式：

其中，p_c是接触压力，其根据拉力测量模块(1)反馈的数据计算得出；

u为相对滑动速度，u＝ωr，其中，r为滑动轴承所处销轴的半径；ω为滑动轴承相对所在销轴的相对转动角速度，其根据转动测量模块(2)反馈的信号得出；

H_r为轴承表面硬度，其通过试验测量得出；

k为磨损系数，其通过根据p_c和u查表得出。

6.如权利要求5所述的磨损估测方法，其特征在于，任一编号滑动轴承的所述p_c计算步骤如下：

根据设置于系泊腿钢管(200)两端的两个光纤光栅应变传感器(12)监测的拉应力，计算系泊腿钢管(200)两端的拉力值，将系泊腿钢管(200)两端的拉力值分别作为上部万向节400和下部万向节400的所有滑动轴承的拉力总和；

采用该编号滑动轴承所在的销轴两端对应支腿的光纤光栅应变传感器(12)的数据，结合压力线型偏载模型，得到该编号滑动轴承的接触压力p_c。