CN108896314A - 一种针对角接触球轴承运行状态的检测方法及检测装置 - Google Patents

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Abstract

针对现有技术中电类传感器在对轴承温度场状态监测和轴承轴向受力状况监测时存在测量不准确的问题，本发明提供一种针对角接触球轴承运行状态的检测方法及检测装置，在角接触球轴承的外圈或角接触球轴承内圈和外圈上分别设置环形的光栅串并利用该环形的光栅串对角接触球轴承运行时的温度场、径向力和轴向力进行检测。本发明采用具有“一线多点”的光纤传感技术对轴承进行场的监控，轴承动圈温度数据也能进行传输，更有利于分析轴承状态。同时，利用光纤光栅“一线多点”的测量优势，通过设置不同方位的径向测量圆环与轴向测量圆环，可以实现轴承承受载荷的多点测量及不均匀载荷监测。

Description

一种针对角接触球轴承运行状态的检测方法及检测装置
技术领域
本发明涉及轴承状态监测领域，尤其是涉及一种针对角接触球轴承运行状态的检测方法及检测装置。
背景技术
光纤光栅具有体积小、重量轻、抗电磁干扰、寿命长等优点，目前已被广泛应用于机械装备故障诊断领域。其中，在应变、温度监测领域应用与研究较多，而位移监测领域相对较少。
轴承作为多数精密旋转机械的核心零部件，其运行状态决定了旋转机械的工作性能，监测轴承运行状态有利于反应机械系统本身的真实工况。
现有的轴承温度场状态监测手段大多需要大幅改进机械系统相关组件结构，利用传统电类传感器多线单点测量，不利于场的监测，而且温度场的监控都集中在不动圈监测，不利于全面的对轴承温度场提供准确的数据；
而现有的对于轴承轴向受力状况监测使用的电类传感器，在轴承收到均匀的载荷时，电类传感器对于轴承受力的检测比较准确。但是，轴承在运行过程中，由于收到的力方向多样，在某一个时间点可能存在不均匀的载荷，这时，由于电类传感器的多线单点测量方式，检测数据无法准确。
发明内容
针对现有技术中电类传感器在对轴承温度场状态监测和轴承轴向受力状况监测时存在测量不准确的问题，本发明提供一种针对角接触球轴承运行状态的检测方法及检测装置，其结构简单，使用方便，测量准确的优点。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方式是：一种针对角接触球轴承运行状态的检测方法，其技术方案在于：在角接触球轴承的外圈或角接触球轴承内圈和外圈上分别设置环形的光栅串并利用该环形的光栅串对角接触球轴承运行时的温度场、径向力和轴向力进行检测。
一种应用了如权利要求1所述针对角接触球轴承运行状态检测方法的检测装置，其特征在于：角接触球轴承的外圈直径方向上设置有用于测量角接触球轴承径向受力的径向测量组件且该角接触球轴承的外圈的厚度端面上设置有用于测量角接触球轴承轴向受力的轴向测量组件；
其中，径向测量组件包括直径较小的第一径向安装环、直径较大的第二径向安装环以及径向光栅串环以及多个径向测量圆环；
其中，第一径向安装环设置在角接触球轴承的外圈圆弧面上；多个径向测量圆环的外侧面与第一径向安装环的外侧面同时相切且以第一径向安装环的轴线均布；多个径向测量圆环的外侧面同时与第二径向安装环的内侧面相切；径向光栅串环同时穿过径向测量圆环形成与角接触球轴承同轴的环形。
所述的第一径向安装环和第二径向安装环上设置有多个径向螺纹孔；径向测量圆环上设置有径向螺纹通孔。
所述的径向测量圆环上设置有用于通过径向光栅串环的径向通孔。
所述的轴向测量组件包括轴向光栅串环、多个轴向测量圆环以及第一轴向安装环和第二轴向安装环；
其中，第一轴向安装环与第二轴向安装环轴向间隔设置在角接触球轴承的一侧；其中，第一轴向安装环设置在角接触球轴承的外圈的厚度端面上；第二轴向安装环与第一轴向安装环之间设置有多个轴向测量圆环；轴向光栅串环同时穿过轴向测量圆环形成与角接触球轴承同轴的环形；其中，轴向测量圆环的轴线与角接触球轴承的轴线垂直。
所述的轴向测量圆环上设置有用于通过轴向光栅串环的径向通孔。
所述的第二轴向安装环与第一轴向安装环上设置有多个轴向螺纹孔；轴向测量圆环上设置有轴向螺纹通孔。
本发明的有益效果是：本发明通过在角接触球轴承的外圈上设置第一光栅串环，角接触球轴承内圈厚度方向的侧壁上设置有第二光栅串环，利用第一光栅串环与第二光栅串环监测角接触球轴承运行时不动圈与动圈的温度场分布，实现了轴承动圈与不动圈的同时监控，提高了温度场监控精度。同时，本发明通过在角接触球轴承的外圈直径方向上设置径向测量组件和该角接触球轴承的外圈的厚度端面上设置轴向测量组件，对轴承在运行过程中的轴向载荷利用光栅串环进行监控。本发明采用具有“一线多点”的光纤传感技术对轴承进行场的监控，与现有的传统电类传感器单点多线测量相比，大大提升了测试的便利性；特别地，基于光纤传感技术，轴承动圈温度数据也能进行传输，更有利于分析轴承状态。同样地，利用光纤光栅“一线多点”的测量优势，通过设置不同方位的径向测量圆环与轴向测量圆环，在轴承承受载荷时径向测量圆环与轴向测量圆环拉伸和压缩，位于径向测量圆环与轴向测量圆环两侧的光栅串环发生拉伸和压缩，可以实现轴承承受载荷的多点测量及不均匀载荷监测。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1中的局部放大图。
图3为图1局部右视图。
图4为轴向光栅串环与轴向测量圆环安装示意图。
需要明确的是：为了线条清晰，图3仅仅画出了一部分用以表示径向测量组件；图1中的光栅串环并未画出。
需要明确的是：图4仅仅给出了轴向光栅串环与轴向测量圆环的安装方式，本发明中的径向测量组件中的径向光栅串环与径向测量圆环的安装方式与之相同。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步的说明。
所述的一种针对角接触球轴承运行状态的检测方法，其技术方案在于：在角接触球轴承的外圈或角接触球轴承内圈和外圈上分别设置环形的光栅串并利用该环形的光栅串对角接触球轴承运行时的温度场、径向力和轴向力进行检测。
如图1～4，一种应用了如权利要求1所述针对角接触球轴承运行状态检测方法的检测装置，其技术方案在于：角接触球轴承的外圈1上设置有第一光栅串环101，角接触球轴承内圈2厚度方向的端面上设置有第二光栅串环201；该第一光栅串环101与第二光栅串环201用于监测角接触球轴承运行时不动圈与动圈的温度场分布。
所述的角接触球轴承的外圈1上设置有第一径向环102；该第一径向环102的外侧面上设置有第一光栅串环101；角接触球轴承的内圈2在厚度方向上的端面上设置有环形凹槽；该环形凹槽的内部设置第二光栅串环201；该环形凹槽的开口端设置有用于封闭的环形盖板202；第一光栅串环101和第二光栅串环201通过数据线向外发送信号；其中，第二光栅串环201连接光纤旋转连接器后在通过数据线向外输送信号。
需要明确的是：本发明可以对轴承的动圈与不动圈同时进行温度场监控，采用光纤旋转连接器连接动圈内的光栅串环实现数据传输。
需要明确的是：第一径向环102与外圈1通过过盈配合进行安装，可根据实际情况调整大小。第一径向环102靠近环形凹槽设置。环形凹槽的内部充满胶后设置第二光栅串环201，实现胶封。由于轴承为全金属材质，导热良好，所以第一径向环102的位置对温度场监控影响不大。
需要明确的是：所述的第二光栅串环201在放置于环形凹槽的内部时，为了解决其固定问题，可以加设固定环，该固定环与环形凹槽的底部通过磁吸的方式固定或者通过粘贴的方式固定。环形盖板202通过胶水粘贴在环形凹槽的开口端。
所述的角接触球轴承的外圈1直径方向上设置有用于测量角接触球轴承径向受力的径向测量组件3且该角接触球轴承的外圈1的厚度端面上设置有用于测量角接触球轴承轴向受力的轴向测量组件4；
其中，径向测量组件3包括直径较小的第一径向安装环301、直径较大的第二径向安装环以302及径向光栅串环303以及多个径向测量圆环304；
其中，第一径向安装环301设置在角接触球轴承的外圈1圆弧面上；多个径向测量圆环304的外侧面与第一径向安装环301的外侧面同时相切且以第一径向安装环301的轴线均布；多个径向测量圆环304的外侧面同时与第二径向安装环302的内侧面相切；径向光栅串环303同时穿过径向测量圆环304形成与角接触球轴承同轴的环形。
需要明确的是：第一径向安装环301与外圈1过盈配合，可根据需要调整大小。为了对轴向力更加准确的监控，该第一径向安装环301优选靠近外圈1中间设置。优选的，径向测量圆环304的数量为八个。
所述的第一径向安装环301和第二径向安装环302上设置有多个径向螺纹孔；径向测量圆环304上设置有径向螺纹通孔。
需要明确的是：径向螺纹孔与径向螺纹通孔之间通过紧定螺栓连接。
所述的径向测量圆环304上设置有用于通过径向光栅串环303的径向通孔。需要在径向光栅串环303通过径向测量圆环304后，加胶固定。
所述的轴向测量组件4包括轴向光栅串环401、多个轴向测量圆环403以及第一轴向安装环404和第二轴向安装环402；
其中，第一轴向安装环404与第二轴向安装环402轴向间隔设置在角接触球轴承的一侧；其中，第一轴向安装环404设置在角接触球轴承的外圈1的厚度端面上；第二轴向安装环402与第一轴向安装环404之间设置有多个轴向测量圆环403；其中，轴向测量圆环403的轴线与角接触球轴承的轴线垂直；轴向光栅串环401同时穿过轴向测量圆环403形成与角接触球轴承同轴的环形。
优选的，轴向测量圆环403的数量为八个。
所述的第二轴向安装环402与第一轴向安装环404上设置有多个轴向螺纹孔；轴向测量圆环403上设置有轴向螺纹通孔。
需要明确的是：轴向螺纹孔与轴向螺纹通孔通过紧定螺栓连接。
所述的轴向测量圆环403上设置有用于通过轴向光栅串环401的径向通孔。需要在轴向光栅串环401通过轴向测量圆环403后，加胶固定。
本发明在对角接触球轴承运行时的温度场监控时，第一径向环102的形变带动第一光栅串环101发生形变；角接触球轴承的内圈2的形变导致第二光栅串环201发生形变，再对光栅串环发出的数据进行整理，获得温度场监控数据。
本发明在角接触球轴承的外圈直径方向上设置径向测量组件和该角接触球轴承的外圈的厚度端面上设置轴向测量组件，对轴承在运行过程中的轴向载荷利用光栅串环进行监控。
当角接触球轴承受到轴向力时，角接触球轴承外圈1发生形变，第一轴向安装环404和第二轴向安装环402之间距离发生变化，带动轴向测量圆环403被压缩或拉伸，从而带动轴向光栅串环401发生形变，光栅输出数据发生变化，从而对运动状况进行监控。
当角接触球轴承受到径向力时，外圈1发生形变，带动第一径向安装环301和第二径向安装环302之间的距离发生变化，使径向测量圆环304的压缩或拉伸，从而带动径向光栅串环303输出的数据发生变化，从而监控角接触球轴承的运行状态。
需要明确的是：本文中所涉及的方向性的描述请参照图1。
以上所述仅为发明的较佳实施例而己，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种针对角接触球轴承运行状态的检测方法，其特征在于：在角接触球轴承的外圈或角接触球轴承内圈和外圈上分别设置环形的光栅串并利用该环形的光栅串对角接触球轴承运行时的温度场、径向力和轴向力进行检测。
2.一种应用了如权利要求1所述针对角接触球轴承运行状态检测方法的检测装置，其特征在于：角接触球轴承的外圈上设置有第一光栅串环，角接触球轴承内圈厚度方向的侧壁上设置有第二光栅串环；该第一光栅串环与第二光栅串环用于监测角接触球轴承运行时不动圈与动圈的温度场分布。
3.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于：角接触球轴承的外圈上设置有第一径向环；该第一径向环的外侧面上设置有第一光栅串环；角接触球轴承的内圈在厚度方向上的侧面上设置有环形凹槽；该环形凹槽的内部设置第二光栅串环；该环形凹槽的开口端设置有用于封闭的环形盖板；第一光栅串环和第二光栅串环通过数据线向外发送信号；其中，第二光栅串环连接光纤旋转连接器后在通过数据线向外输送信号。
4.一种应用了如权利要求1所述针对角接触球轴承运行状态检测方法的检测装置，其特征在于：角接触球轴承的外圈直径方向上设置有用于测量角接触球轴承径向受力的径向测量组件且该角接触球轴承的外圈的厚度端面上设置有用于测量角接触球轴承轴向受力的轴向测量组件；
其中，径向测量组件包括直径较小的第一径向安装环、直径较大的第二径向安装环以及径向光栅串环以及多个径向测量圆环；
其中，第一径向安装环设置在角接触球轴承的外圈圆弧面上；多个径向测量圆环的外侧面与第一径向安装环的外侧面同时相切且以第一径向安装环的轴线均布；多个径向测量圆环的外侧面同时与第二径向安装环的内侧面相切；径向光栅串环同时穿过径向测量圆环形成与角接触球轴承同轴的环形。
5.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于：第一径向安装环和第二径向安装环上设置有多个径向螺纹孔；径向测量圆环上设置有径向螺纹通孔。
6.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于：径向测量圆环上设置有用于通过径向光栅串环的径向通孔。
7.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于：
轴向测量组件包括轴向光栅串环、多个轴向测量圆环以及第一轴向安装环和第二轴向安装环；
其中，第一轴向安装环与第二轴向安装环轴向间隔设置在角接触球轴承的一侧；其中，第一轴向安装环设置在角接触球轴承的外圈的厚度端面上；第二轴向安装环与第一轴向安装环之间设置有多个轴向测量圆环；轴向光栅串环同时穿过轴向测量圆环形成与角接触球轴承同轴的环形；其中，轴向测量圆环的轴线与角接触球轴承的轴线垂直。
8.根据权利要求7所述的检测装置，其特征在于：轴向测量圆环上设置有用于通过轴向光栅串环的径向通孔。
9.根据权利要求7所述的检测装置，其特征在于：第二轴向安装环与第一轴向安装环上设置有多个轴向螺纹孔；轴向测量圆环上设置有轴向螺纹通孔。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109668596A (zh) * 2019-01-29 2019-04-23 大连工业大学 基于光纤光栅传感的轴承保持架测量装置
CN109781408A (zh) * 2019-01-29 2019-05-21 大连工业大学 滚动轴承保持架多物理场动态参数测试装置
CN110501159A (zh) * 2019-07-31 2019-11-26 华中科技大学 一种测量水润滑轴承内局部比压及温度分布的试验装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008061553A1 (de) * 2008-12-11 2010-06-17 Prüftechnik Dieter Busch AG Verfahren und Vorrichtung zur dynamischen Messung der radialen Deformation eines Wälzlagerrings
WO2011066926A1 (en) * 2009-12-04 2011-06-09 Aktiebolaget Skf Bearing monitoring using a fiber bragg grating
CN202133547U (zh) * 2011-01-07 2012-02-01 西安交通大学 一种滚动轴承综合性能高精度测量装置
CN103411550A (zh) * 2013-06-28 2013-11-27 武汉理工大学 基于光纤光栅的内燃机主轴承内表面应力和温度监测方法
CN104165768A (zh) * 2014-09-04 2014-11-26 大连理工大学 一种轴承综合动态性能试验装置及其测试方法
CN106153224A (zh) * 2016-06-28 2016-11-23 大连理工大学 一种测量轴承套圈温度和应变的光纤光栅分布式装置及方法
CN106643906A (zh) * 2016-12-30 2017-05-10 北京金风科创风电设备有限公司 变桨轴承的监测方法和监测系统

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008061553A1 (de) * 2008-12-11 2010-06-17 Prüftechnik Dieter Busch AG Verfahren und Vorrichtung zur dynamischen Messung der radialen Deformation eines Wälzlagerrings
WO2011066926A1 (en) * 2009-12-04 2011-06-09 Aktiebolaget Skf Bearing monitoring using a fiber bragg grating
CN202133547U (zh) * 2011-01-07 2012-02-01 西安交通大学 一种滚动轴承综合性能高精度测量装置
CN103411550A (zh) * 2013-06-28 2013-11-27 武汉理工大学 基于光纤光栅的内燃机主轴承内表面应力和温度监测方法
CN104165768A (zh) * 2014-09-04 2014-11-26 大连理工大学 一种轴承综合动态性能试验装置及其测试方法
CN106153224A (zh) * 2016-06-28 2016-11-23 大连理工大学 一种测量轴承套圈温度和应变的光纤光栅分布式装置及方法
CN106643906A (zh) * 2016-12-30 2017-05-10 北京金风科创风电设备有限公司 变桨轴承的监测方法和监测系统

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109668596A (zh) * 2019-01-29 2019-04-23 大连工业大学 基于光纤光栅传感的轴承保持架测量装置
CN109781408A (zh) * 2019-01-29 2019-05-21 大连工业大学 滚动轴承保持架多物理场动态参数测试装置
CN109668596B (zh) * 2019-01-29 2020-11-24 大连工业大学 基于光纤光栅传感的轴承保持架测量装置
CN110501159A (zh) * 2019-07-31 2019-11-26 华中科技大学 一种测量水润滑轴承内局部比压及温度分布的试验装置

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