CN112211911A - 滚动轴承运行状态在位监测用轴承座改造结构及方法 - Google Patents

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侯宇
邹骅
杨广雪
王斌杰
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

本发明提供一种滚动轴承运行状态在位监测用轴承座改造结构及方法，是在轴承座用来与测试轴承相配合的内表面上沿环向加工有一个环形通槽，所述环形通槽能够与所述测试轴承的外圈相接而形成一个布置空间；在轴承座上还加工一个走线孔，所述走线孔使所述环形通槽与轴承座的外表面相连通。环形通槽保证了凹槽的引入不会改变轴承内部原本的运行状态，环形通槽的圆弧形避免了轴承座改造过程中应力集中的出现，保证了凹槽的引入不会造成结构强度的折减。测试中获得的应变信号的频率可以用来获取轴承内部的滚滑状态，应变信号的幅值及均值可以用来获取轴承的载荷及其分布情况。

Description

滚动轴承运行状态在位监测用轴承座改造结构及方法
技术领域
本发明涉及一种滚动轴承运行状态在位监测用轴承座改造结构及方法，特别涉及一种滚动轴承服役环境下运行状态在位监测用的轴承座改造方法。
背景技术
滚动轴承作为机械传动系统的重要组件，其内部滚滑行为、载荷分布等运行状态直接影响着系统的动力传递。现有的滚动轴承运行状态在位监测用轴承座改造结构及方法大多是仅通过温度探针来实时监测轴承外圈温度参数变化。这种温度监测虽然可以避免轴承过热运行，但仅通过温度监测无法及时准确的了解轴承内部的运行状态，无法对轴承内部接触情况、载荷情况以及实际剩余寿命进行及时的判断和评估，无法实现滚动轴承的经济效益最大化。
现阶段实现滚动轴承运行状态的在位监测面临的一个突出问题是，实际轴承的工作环境中没有足够的空间来布置相关合适的传感器来采集轴承运行过程中的响应。想要获得轴承运行过程中的特定响应，就需要对轴承部件或与轴承相配合的部件进行一定改造来为传感器的布置提供一定空间。而对轴承部件的改造通常会改变轴承内部载荷分布等运行状态，且出于安全的考虑，在实际机械系统运行中不允许对轴承进行改造。
因此，目前来说，为实现滚动轴承在位运行状态监测，需要一种能够为传感器布置提供足够空间的相关结构改造方法，同时不会造成结构强度的明显折减，不会改变轴承内部原有的运行状态。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于：提供一种滚动轴承运行状态在位监测用轴承座改造结构及方法，解决现有结构无法实现滚动轴承内部滚滑行为、载荷分布等运行状态在位监测的不足。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案包括：
一种滚动轴承运行状态在位监测用轴承座改造结构，其特征在于：在轴承座用来与测试轴承相配合的内表面上沿环向加工有一个环形通槽，所述环形通槽能够与所述测试轴承的外圈相接而形成一个布置空间；在轴承座上还加工一个走线孔，所述走线孔使所述环形通槽与轴承座的外表面相连通。
所述的滚动轴承运行状态在位监测用轴承座改造结构，其中：所述环形通槽的横截面形状为圆弧形。
所述的滚动轴承运行状态在位监测用轴承座改造结构，其中：所述走线孔沿径向布置。
一种滚动轴承运行状态在位监测方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、对轴承座进行加工，在轴承座用来与测试轴承相配合的内表面上沿环向加工有一个环形通槽；在轴承座上还加工一个走线孔，所述走线孔使所述环形通槽与轴承座的外表面相连通；
B、在测试轴承的外圈的环形外壁上粘贴应变传感器，应变传感器连接有信号线；
C、测试轴承与轴承座相结合，所述轴承座的环形通槽与测试轴承的外圈相接而形成一个布置空间，所述应变传感器及其信号线容纳在所述布置空间中；所述信号线通过环形通槽汇总到走线孔位置并由走线孔引出，并且与测试设备相连。
所述的滚动轴承运行状态在位监测方法，其中：所述环形通槽的横截面形状为圆弧形。
所述的滚动轴承运行状态在位监测方法，其中：所述走线孔沿径向布置。
本发明的优点包括：
1、本发明不需要对测试轴承进行任何改造，测试过程不会对轴承内部运行状态造成影响；
2、本发明使滚动轴承运行过程中外圈的响应变得可以测量，为轴承状态监测提供了可采集的轴承响应；
3、环形通槽不会造成结构强度的明显折减，其圆弧形表面避免了轴承座改造过程中应力集中的出现；
4、本发明为测试轴承响应的传感器提供了足够的空间，从而可以实现轴承滚滑行为和载荷分布等运行状态的在位监测。
附图说明
图1是本发明提供的轴承座改造结构主视图；
图2是本发明提供的轴承座改造结构剖视图；
图3是本发明提供的轴承座改造结构使用示意图(主视方向)；
图4是本发明提供的轴承座改造结构使用示意图(剖视方向)；
图5是本发明提供的轴承座改造方法中应变传感器布置示意图。
附图标记说明：轴承座1；环形通槽12；走线孔13；外圈21；滚动体22；内圈23；应变传感器3，信号线31。
具体实施方式
如图1、图2所示，本发明提供一种滚动轴承运行状态在位监测用轴承座改造结构及方法，其中的轴承座1可代表任一机械系统中滚动轴承的轴承座，在轴承座1与测试轴承2相配合的内表面上沿环向加工一个环形通槽12，从而为应变传感器3提供了足够的布置空间(如图5所示，所述应变传感器3粘贴于测试轴承2的外圈21的环形外壁上)。而且所述环形通槽12对轴承座各方位角处带来的改造是完全相同的，从而保证了对轴承座的改造不会改变测试轴承2内部载荷分布等运行状态。所述环形通槽12的截面形状为圆弧形，从而避免了轴承座1改造过程中应力集中的出现，保证了环形通槽12的引入不会造成结构强度的折减。在轴承座1上还沿径向加工一个走线孔13，所述走线孔13使所述环形通槽12与轴承座1的外表面相连通，用来引出应变传感器3的信号线31。
轴承座1和测试轴承2的配合如图3、图4、图5所示，测试轴承2的外圈21的外壁上粘贴好应变传感器3并接信号线31之后，置入轴承座1内，由于轴承座1上加工有环形通槽12，因而应变传感器3及其信号线31能够容纳在环形通槽12内而不会发生干涉，信号线31通过环形通槽12汇总到走线孔13位置并由走线孔13引出，之后与测试设备相连。
测试的时候，每当有一个滚动体22滚过一个应变传感器3所对应的测点时，该测点处的应变传感器3就会记录一个应变峰值，从而由应变传感器3记录的应变响应的频率可以用来表征轴承内部滚滑行为，应变响应的均值和幅值特征可以用来表征轴承内部的载荷及其分布。
综上所述，本发明的优点包括：
1、本发明不需要对测试轴承进行任何改造，测试过程不会对轴承内部运行状态造成影响；
2、本发明使滚动轴承运行过程中外圈的响应变得可以测量，为轴承状态监测提供了可采集的轴承响应；
3、环形通槽不会造成结构强度的明显折减，其圆弧形表面避免了轴承座改造过程中应力集中的出现；
4、本发明为测试轴承响应的传感器提供了足够的空间，从而可以实现轴承滚滑行为和载荷分布等运行状态的在位监测。
以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种滚动轴承运行状态在位监测用轴承座改造结构，其特征在于：在轴承座用来与测试轴承相配合的内表面上沿环向加工有一个环形通槽，所述环形通槽能够与所述测试轴承的外圈相接而形成一个布置空间；在轴承座上还加工一个走线孔，所述走线孔使所述环形通槽与轴承座的外表面相连通。
2.根据权利要求1所述的滚动轴承运行状态在位监测用轴承座改造结构，其特征在于：所述环形通槽的横截面形状为圆弧形。
3.根据权利要求1所述的滚动轴承运行状态在位监测用轴承座改造结构，其特征在于：所述走线孔沿径向布置。
4.一种滚动轴承运行状态在位监测方法，其特征在于，包括如下步骤：
A、对轴承座进行加工，在轴承座用来与测试轴承相配合的内表面上沿环向加工有一个环形通槽；在轴承座上还加工一个走线孔，所述走线孔使所述环形通槽与轴承座的外表面相连通；
B、在测试轴承的外圈的环形外壁上粘贴应变传感器，应变传感器连接有信号线；
C、测试轴承与轴承座相结合，所述轴承座的环形通槽与测试轴承的外圈相接而形成一个布置空间，所述应变传感器及其信号线容纳在所述布置空间中；所述信号线通过环形通槽汇总到走线孔位置并由走线孔引出，并且与测试设备相连。
5.根据权利要求4所述的滚动轴承运行状态在位监测方法，其特征在于：所述环形通槽的横截面形状为圆弧形。
6.根据权利要求4所述的滚动轴承运行状态在位监测方法，其特征在于：所述走线孔沿径向布置。
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