CN112610613A - 一种基于纳米发电机的保持架转速自传感智能轴承 - Google Patents

一种基于纳米发电机的保持架转速自传感智能轴承 Download PDF

Info

Publication number
CN112610613A
CN112610613A CN202011541971.9A CN202011541971A CN112610613A CN 112610613 A CN112610613 A CN 112610613A CN 202011541971 A CN202011541971 A CN 202011541971A CN 112610613 A CN112610613 A CN 112610613A
Authority
CN
China
Prior art keywords
retainer
rotating speed
bearing
measuring electrode
speed measuring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011541971.9A
Other languages
English (en)
Inventor
刘朋
王黎钦
郑德志
赵小力
张传伟
古乐
徐榕壑
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Institute of Technology
Original Assignee
Harbin Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology filed Critical Harbin Institute of Technology
Priority to CN202011541971.9A priority Critical patent/CN112610613A/zh
Publication of CN112610613A publication Critical patent/CN112610613A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C41/00—Other accessories, e.g. devices integrated in the bearing not relating to the bearing function as such
    • F16C41/007—Encoders, e.g. parts with a plurality of alternating magnetic poles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/38—Ball cages
    • F16C33/44—Selection of substances
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58—Raceways; Race rings
    • F16C33/62—Selection of substances
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
    • G01P3/48—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed by measuring frequency of generated current or voltage
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2233/00—Monitoring condition, e.g. temperature, load, vibration

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

一种基于纳米发电机的保持架转速自传感智能轴承，涉及轴承技术领域。为解决现有的轴承的保持架转速测量的传感器需要独立安装，因传感器的尺寸较大，严重影响发动机结构的问题。采用轴承外圈引导面上均匀的设有一号保持架转速测量电极和二号保持架转速测量电极，轴承旋转时，保持架引导面的凸台与轴承外圈引导面聚合物涂层摩擦产生摩擦电荷，并在一号保持架转速测量电极与二号保持架转速测量电极上产生感应电荷，连接负载形成电流，通过电流传感器测量电流频率可以测得轴承保持架实际转速，因一号保持架转速测量电极与二号保持架转速测量电极的体积较小，不会影响发动机的结构。本发明适用于轴承技术领域。

Description

一种基于纳米发电机的保持架转速自传感智能轴承
技术领域
本发明涉及轴承技术领域，具体涉及一种基于纳米发电机的保持架转速自传感智能轴承。
背景技术
航空轴承高速工作时的实时转速对发动机的输出功率具有非常大的影响，轴承内圈的转速与发动机主轴转速相同。实时监测发动机的转速对整个飞行器的控制具有重要的意义打滑率对轴承的发热具有很大的影响，监测轴承保持架的真实转速可以与理论计算对比计算保持架的打滑率。而目前对航空轴承内圈速度监测的方法为在发动机主轴上安装转速传感器，保持架转速监测方法为在轴承上安装光纤传感器，在发动机安装传感器需要加工相应的安装位置，影响发动机的结构。
综上所述，现有的轴承的保持架转速测量的传感器需要独立安装，因传感器的尺寸较大，严重影响发动机结构的问题。
发明内容
本发明为解决现有的轴承的保持架转速测量的传感器需要独立安装，因传感器的尺寸较大，严重影响发动机结构的问题，而提出一种基于纳米发电机的保持架转速自传感智能轴承。
本发明的一种基于纳米发电机的保持架转速自传感智能轴承，其组成包括轴承内圈、保持架、滚动体、轴承外圈、一号保持架转速测量电极和二号保持架转速测量电极；
保持架沿圆周方向嵌设有多个滚动体，且保持架通过滚动体与轴承内圈外表面滚动连接，保持架的外表面上套设有轴承外圈，且轴承外圈的外表面上均匀的设有一号保持架转速测量电极和二号保持架转速测量电极；
进一步的，所述的保持架外表面两侧的边缘处设有多个凸台；
进一步的，所述的一号保持架转速测量电极和二号保持架转速测量电极分别与轴承外圈引导面之间设有绝缘层；
进一步的，所述的一号保持架转速测量电极和二号保持架转速测量电极的侧面分别设有一层PTFE涂层；
进一步的，所述的保持架的材质为聚合物；
进一步的，所述的轴承外圈引导面设有一层聚合物涂层；
进一步的，所述的一号保持架转速测量电极和二号保持架转速测量电极各占据轴承外圈引导面的外表面积的一半；
进一步的，轴承旋转时，保持架引导面的凸台与轴承外圈引导面聚合物涂层摩擦产生摩擦电荷，并在一号保持架转速测量电极与二号保持架转速测量电极上产生感应电荷，连接负载形成电流，通过电流传感器测量电流频率可以测得轴承保持架实际转速。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明克服了现有技术的缺点，采用轴承挡圈的外表面上均匀的设有一号保持架转速测量电极和二号保持架转速测量电极，轴承旋转时，保持架引导面的凸台与轴承外圈引导面聚合物涂层摩擦产生摩擦电荷，并在一号保持架转速测量电极与二号保持架转速测量电极上产生感应电荷，连接负载形成电流，通过电流传感器测量电流频率可以测得轴承保持架实际转速，因一号保持架转速测量电极与二号保持架转速测量电极的体积较小，不会影响发动机的结构。
附图说明
图1是本发明所述的一种基于纳米发电机的保持架转速自传感智能轴承的三维爆炸图；
图2是本发明所述的一种基于纳米发电机的保持架转速自传感智能轴承中保持架的三维立体图；
图3是本发明所述的一种基于纳米发电机的保持架转速自传感智能轴承中轴承外圈的剖视图；
图4是本发明所述的一种基于纳米发电机的保持架转速自传感智能轴承中轴承挡圈的剖视图；
图5是本发明所述的一种基于纳米发电机的保持架转速自传感智能轴承工作原理示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述的一种基于纳米发电机的保持架转速自传感智能轴承包括轴承内圈1、保持架2、滚动体3、轴承外圈4、一号保持架转速测量电极5和二号保持架转速测量电极6；
保持架2沿圆周方向嵌设有多个滚动体3，且保持架2通过滚动体3与轴承内圈1外表面滚动连接，保持架2的外表面上套设有轴承外圈4，且轴承外圈4的外表面上均匀的设有一号保持架转速测量电极5和二号保持架转速测量电极6；
本具体实施方式，轴承旋转时，保持架2引导面的凸台7与轴承外圈4引导面聚合物涂层摩擦产生摩擦电荷，并在一号保持架转速测量电极5与二号保持架转速测量电极6上产生感应电荷，连接负载形成电流，通过电流传感器测量电流频率可以测得轴承保持架实际转速。
具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的智能轴承的进一步的限定，本实施方式所述的一种基于纳米发电机的保持架转速自传感智能轴承，所述的保持架2外表面两侧的边缘处设有多个凸台7；
本具体实施方式，采用保持架2外表面两侧的边缘处设有多个凸台7，在轴承转动时，保持架2引导面的凸台7与轴承外圈4引导面聚合物涂层摩擦产生摩擦电荷。
具体实施方式三：结合图4说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的智能轴承的进一步的限定，本实施方式所述的一种基于纳米发电机的保持架转速自传感智能轴承，所述的一号保持架转速测量电极5和二号保持架转速测量电极6分别与轴承外圈引导面之间设有绝缘层9。
具体实施方式四：结合图4说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式三所述的智能轴承的进一步的限定，本实施方式所述的一种基于纳米发电机的保持架转速自传感智能轴承，所述的一号保持架转速测量电极5和二号保持架转速测量电极6的侧面分别设有一层PTFE涂层8；
本具体实施方式，采用一号保持架转速测量电极5和二号保持架转速测量电极6的侧面分别设有一层PTFE涂层8，用以减小摩擦并与保持架凸台配副产生摩擦电。
具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的智能轴承的进一步的限定，本实施方式所述的一种基于纳米发电机的保持架转速自传感智能轴承，所述的保持架2的材质为聚合物。
具体实施方式六：结合图2说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的智能轴承的进一步的限定，本实施方式所述的一种基于纳米发电机的保持架转速自传感智能轴承，所述的轴承外圈4引导面设有一层聚合物涂层。
具体实施方式七：结合图1说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的智能轴承的进一步的限定，本实施方式所述的一种基于纳米发电机的保持架转速自传感智能轴承，所述的一号保持架转速测量电极5和二号保持架转速测量电极6各占据轴承外圈4引导面的外表面积的一半。
具体实施方式八：结合图5说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的智能轴承的进一步的限定，本实施方式所述的一种基于纳米发电机的保持架转速自传感智能轴承，在使用时，保持架2旋转到图5(a)位置，保持架凸起与外圈引导面聚合物涂层摩擦产生摩擦电荷；摩擦电荷在一号保持架转速测量电极5上通过静电感应产生感应电荷；
保持架2旋转到图5(b)位置，保持架凸台旋转到一号保持架转速测量电极5与二号保持架转速电极6的空隙处时，静电感应消失，回路中产生电流；
保持架2旋转到图5(c)位置，保持架2上的凸台7与轴承外圈4引导面聚合物涂层摩擦产生摩擦电荷；摩擦电荷在二号保持架转速测量电极6上通过静电感应产生与图5(a)位置电性相反的感应电荷；
保持架2旋转到图5(d)位置，保持架2上的凸台7旋转到一号保持架转速测量电极5与二号保持架转速电极6的空隙处时，静电感应消失，回路中产生与图5(b)方向相反的电流；通过测量电流的频率就可以得到聚合物保持架的旋转频率。
工作原理
轴承旋转时，保持架2引导面的凸台7与轴承外圈4引导面聚合物涂层摩擦产生摩擦电荷，并在一号保持架转速测量电极5与二号保持架转速测量电极6上产生感应电荷，连接负载形成电流，通过电流传感器测量电流频率可以测得轴承保持架实际转速。

Claims (7)

1.一种基于纳米发电机的保持架转速自传感智能轴承，包括轴承内圈(1)、保持架(2)、滚动体(3)和轴承外圈(4)；保持架(2)沿圆周方向嵌设有多个滚动体(3)，且保持架(2)通过滚动体(3)与轴承内圈(1)外表面滚动连接，保持架(2)的外表面上套设有轴承外圈(4)；
其特征在于：它还包括一号保持架转速测量电极(5)和二号保持架转速测量电极(6)；轴承外圈(4)的外表面上均匀的设有一号保持架转速测量电极(5)和二号保持架转速测量电极(6)。
2.根据权利要求1所述的一种基于纳米发电机的保持架转速自传感智能轴承，其特征在于：所述的保持架(2)外表面两侧的边缘处设有多个凸台(7)。
3.根据权利要求1所述的一种基于纳米发电机的保持架转速自传感智能轴承，其特征在于：所述的一号保持架转速测量电极(5)和二号保持架转速测量电极(6)分别与轴承外圈引导面之间设有绝缘层(9)。
4.根据权利要求3所述的一种基于纳米发电机的保持架转速自传感智能轴承，其特征在于：所述的一号保持架转速测量电极(5)和二号保持架转速测量电极(6)的侧面分别设有一层PTFE涂层(8)。
5.根据权利要求1所述的一种基于纳米发电机的保持架转速自传感智能轴承，其特征在于：所述的保持架(2)的材质为聚合物。
6.根据权利要求1所述的一种基于纳米发电机的保持架转速自传感智能轴承，其特征在于：所述的轴承外圈(4)引导面设有一层聚合物涂层。
7.根据权利要求3所述的一种基于纳米发电机的保持架转速自传感智能轴承，其特征在于：所述的一号保持架转速测量电极(5)和二号保持架转速测量电极(6)各占据轴承外圈(4)引导面的外表面积的一半。
CN202011541971.9A 2020-12-23 2020-12-23 一种基于纳米发电机的保持架转速自传感智能轴承 Pending CN112610613A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011541971.9A CN112610613A (zh) 2020-12-23 2020-12-23 一种基于纳米发电机的保持架转速自传感智能轴承

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011541971.9A CN112610613A (zh) 2020-12-23 2020-12-23 一种基于纳米发电机的保持架转速自传感智能轴承

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112610613A true CN112610613A (zh) 2021-04-06

Family

ID=75244529

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011541971.9A Pending CN112610613A (zh) 2020-12-23 2020-12-23 一种基于纳米发电机的保持架转速自传感智能轴承

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112610613A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113175482A (zh) * 2021-05-11 2021-07-27 清华大学 一种集成有摩擦发电机的滚动轴承
CN113933053A (zh) * 2021-09-15 2022-01-14 东北林业大学 非接触感应式摩擦电轴承传感器及其测试方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1343265A1 (ru) * 1986-05-29 1987-10-07 Каунасский Политехнический Институт Им.Антанаса Снечкуса Устройство дл контрол дефектов поверхностей трени подшипника скольжени
CN204099407U (zh) * 2014-08-06 2015-01-14 中国航空动力机械研究所 滚动轴承及具有该滚动轴承的测量装置
CN105203790A (zh) * 2014-06-27 2015-12-30 北京纳米能源与系统研究所 静电式速度传感器
CN105827139A (zh) * 2015-01-08 2016-08-03 北京纳米能源与系统研究所 滚动式静电感应发电机、轴承、测量装置及测量方法
CN110360231A (zh) * 2019-07-08 2019-10-22 舍弗勒技术股份两合公司 轴承组件及轴承
CN111982193A (zh) * 2020-08-11 2020-11-24 北京理工大学 一种用于测量轴承和衬套之间微小滑移的自驱动传感器
CN112054711A (zh) * 2020-08-28 2020-12-08 北京纳米能源与系统研究所 机械整流式摩擦纳米发电装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1343265A1 (ru) * 1986-05-29 1987-10-07 Каунасский Политехнический Институт Им.Антанаса Снечкуса Устройство дл контрол дефектов поверхностей трени подшипника скольжени
CN105203790A (zh) * 2014-06-27 2015-12-30 北京纳米能源与系统研究所 静电式速度传感器
CN204099407U (zh) * 2014-08-06 2015-01-14 中国航空动力机械研究所 滚动轴承及具有该滚动轴承的测量装置
CN105827139A (zh) * 2015-01-08 2016-08-03 北京纳米能源与系统研究所 滚动式静电感应发电机、轴承、测量装置及测量方法
CN110360231A (zh) * 2019-07-08 2019-10-22 舍弗勒技术股份两合公司 轴承组件及轴承
CN111982193A (zh) * 2020-08-11 2020-11-24 北京理工大学 一种用于测量轴承和衬套之间微小滑移的自驱动传感器
CN112054711A (zh) * 2020-08-28 2020-12-08 北京纳米能源与系统研究所 机械整流式摩擦纳米发电装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
QINKAI HAN等: "A triboelectric rolling ball bearing with self-powering and self-sensing capabilities", 《NANO ENERGY》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113175482A (zh) * 2021-05-11 2021-07-27 清华大学 一种集成有摩擦发电机的滚动轴承
CN113933053A (zh) * 2021-09-15 2022-01-14 东北林业大学 非接触感应式摩擦电轴承传感器及其测试方法
CN113933053B (zh) * 2021-09-15 2024-03-19 东北林业大学 非接触感应式摩擦电轴承传感器及其测试方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Han et al. A triboelectric rolling ball bearing with self-powering and self-sensing capabilities
CN112610613A (zh) 一种基于纳米发电机的保持架转速自传感智能轴承
Xie et al. A high-speed and long-life triboelectric sensor with charge supplement for monitoring the speed and skidding of rolling bearing
CN104006078B (zh) 采用三角形截面永磁环叠堆的Halbach永磁轴承
CN103607067A (zh) 一种用于电动汽车的磁悬浮飞轮储能电池
CN110504860B (zh) 一种堆栈式旋转静电发电机
CN103199631B (zh) 利用涡动能量的转子储能系统及储能方法
CN203180653U (zh) 利用涡动能量的转子储能系统
Qin et al. Triboelectric linear bearing sensor for self-powered condition monitoring using wavelet transform and lightweight CNN
CN106374775B (zh) 一种含柔性轴的行波超声电机
CN113162460A (zh) 一种静电式旋转、直线往复运动耦合能量收集器
CN203856902U (zh) 一种具有自测量系统的球轴承
Sheng et al. Dynamic analysis of grinding electric spindle bearing-rotor system under eccentric action
CN103982557A (zh) 一种具有自测量系统的球轴承
CN114362584A (zh) 一种海洋能摩擦纳米发电装置
CN203859707U (zh) 一种带自监测组件的圆柱滚子轴承
Ge et al. Research on three-shaft ring-plate permanent magnetic gear variable speed transmission device
CN112729650B (zh) 一种自供电扭矩监测装置
CN103511085B (zh) 一种发动机转速监控系统
CN113933053B (zh) 非接触感应式摩擦电轴承传感器及其测试方法
CN112761850B (zh) 一种微小型流体发电机
CN220188540U (zh) 一种基于摩擦纳米发电原理的测速器驱动装置
CN112834213B (zh) 一种变速箱状态监测系统
Yang et al. A steady-state and dynamic response model for working characteristics prediction of the electromechanical transmission system including eddy-current magnetic coupler
CN118473253A (zh) 双模式电输出非接触式滚动轴承摩擦纳米发电机

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210406

RJ01 Rejection of invention patent application after publication