CN204025326U - 一种嵌入受力与振动检测和发送模块的超低音深沟球轴承 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种嵌入受力与振动检测和发送模块的超低音深沟球轴承，包括一个轴承外圈、内圈、保持架、钢球和嵌入在外圈上的一个具有检测和发送轴承受力参数的电子模块一和一个具有检测和发送轴承振动参数的电子模块二，所述的轴承外圈在其关于中心对称的两个位置处各开一条16mm*35mm*5mm的沟槽，沟槽内分别嵌入所述的具有检测和发送轴承受力和振动参数的电子模块一和二。嵌入检测与发送模块的超低音深沟球轴承可以最近距离、实时检测轴承振动，减少外部干扰的影响，实现对轴承的预防性维护，对降低轴承噪音和提高设备的安全监控性能具有重要的价值。

Description

一种嵌入受力与振动检测和发送模块的超低音深沟球轴承

技术领域

本实用新型属于机械技术领域，尤其涉及一种嵌入受力与振动检测和发送模块的超低音深沟球轴承。

背景技术

深沟球轴承是滚动轴承中最为普通的一种类型，基本的深沟球轴承由一个外圈、一个内圈、一组保持架和若干个钢球组成。近十年来，随着科学技术发展的迅猛发展，应用于航天发动机主轴、火箭氢氧发动机主轴、高速磨床主轴、真空泵主轴等高速轴承以及应用于各种家电产品、计算机、汽车等深沟球轴承越来越普遍。我国深沟球轴承同国外先进水平相比，存在的突出的问题是振动值大、音质差、保持低振动、低噪声的时间短，满足不了配套主机的要求。并且轴承在使用过程中会出现参数不正确，导致轴承运转不稳定，造成轴承内部滚动体与滚道间脱离接触、滚动体出现打滑、磨损加剧、发热增加、滚动体及保持架卡死等后果，从而使轴承发生早期失效，有时候甚至会引起重大事故，造成巨大的经济损失甚至生命安全。所以对轴承设备状态的实时监测不仅可以早期发现故障，避免恶性事故的发生，还可以从根本上解决目前设备定期维修中维修不足和维修过剩的问题。

现有的轴承厂家对轴承性能的判断方法是通过操作工用耳机听异音的方式进行判别，方式相对落后，而且厂家也不能为采购商提供轴承的具体数据，对轴承质量好坏的判别不能提供很好的保证。

另外，目前比较常见的对工业轴承的状态检测是通过定期的人工手持设备进行测量，然后将取得的数据上传到计算机中进行分析；或是在装配轴承的设备外安装检测系统，这种检测系统所有的传感器都无法直接和轴承接触，并且容易受外界噪声和环境的影响，很难实现对轴承状态的真实测量。

基于上述现有技术的问题， 有必要提研制一种能够自身提供具有检测和诊断功能的轴承，加强对轴承在使用过程中实时、真实的检测和诊断，弥补现有轴承检测系统效率低、可靠性差的缺陷。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述技术不足， 提供一种嵌入受力与振动检测和发送模块的超低音深沟球轴承。它不仅具有普通深沟球轴承难以达到的低噪音，还嵌入了具有轴承受力和振动检测功能和发送功能的电子模块。为实现上述目的， 本实用新型采用以下技术方案 ：

一种嵌入受力与振动检测和发送模块的超低音深沟球轴承，包括一个轴承外圈、内圈、保持架、钢球和嵌入在外圈上的一个具有检测和发送轴承受力参数的电子模块一和一个具有检测和发送轴承振动参数的电子模块二。

其进一步技术方案为：所述的轴承外圈与轴承内圈之间设有用于保持钢球位置的保持架，所述的钢球安装于保持架内部，在所述的轴承外圈关于中心对称的两个位置处各开一条16mm*35mm*5mm的沟槽，沟槽内分别安装一个具有检测和发送轴承受力参数的电子模块一和一个具有检测和发送轴承振动参数的电子模块二。

其进一步技术方案为：所述的具有检测和发送轴承受力参数的电子模块一包括电源芯片、压力传感器芯片、放大滤波芯片、电压频率转换芯片和射频发送芯片。

其进一步技术方案为：压力传感器芯片与放大滤波芯片相连接，放大滤波芯片和频率转换芯片相连接，频率转换芯片和射频发送芯片相连接，电源芯片分别与放大滤波芯片和射频芯片相连接，为他们提供电源。

其进一步技术方案为：所述的具有检测和发送轴承振动参数的电子模块二包括电源芯片、加速度传感器芯片、放大滤波芯片、电压频率转换芯片和射频发送芯片。

其进一步技术方案为：加速度传感器芯片与放大滤波芯片相连接，放大滤波芯片和频率转换芯片相连接，频率转换芯片和射频发送芯片相连接，电源芯片分别与放大滤波芯片和射频芯片相连接，为他们提供电源。

其进一步技术方案为：电子模块一和电子模块二包括的所有芯片与接口都采用柔性设计方法，分别完整地集中于尺寸为16mm*35mm*5mm超薄电路板上。

本实用新型涉及一种嵌入受力与振动检测和发送模块的超低音深沟球轴承，包括一个轴承外圈、内圈、保持架、钢球和嵌入在外圈上的一个具有检测和发送轴承受力参数的电子模块一和一个具有检测和发送轴承振动参数的电子模块二，所述的轴承外圈在其关于中心对称的两个位置处各开一条16mm*35mm*5mm的沟槽，沟槽内分别嵌入所述的具有检测和发送轴承受力和振动参数的电子模块一和二；所述的受力检测与发送模块一包括电源芯片、压力传感器芯片、放大滤波芯片、电压频率转换芯片和射频发送芯片；所述的受力检测与发送模块二包括电源芯片、加速度传感器芯片、放大滤波芯片、电压频率转换芯片和射频发送芯片，所述的两个电子模块都采用柔性设计和加工技术；所述的两个电子模块在轴承使用过程中实时检测轴承的负载受力和振动参数，并通过发送模块将轴承受力和振动参数发送到轴承装置监控系统。嵌入检测与发送模块的超低音深沟球轴承可以最近距离、实时检测轴承振动，减少外部干扰的影响，实现对轴承的预防性维护，对降低轴承噪音和提高设备的安全监控性能具有重要的价值。

本实用新型的有益效果是：采用柔性设计方法设计具有轴承受力和振动检测与发送功能的两个电子模块，在轴承外圈表面有限的空间上挖槽嵌入这两个模块。两个电子模块能够实时地采集轴承运行过程中的负载受力和振动参数，并通过无线射频模块传送到外部的分析诊断系统。既可以解决现有的轴承生产厂家对轴承振动噪声的无法检测问题，为轴承生产企业产品出厂标准提供可实验的基础，又可以解决轴承在使用过程中进行检测诊断的不实时、不可靠难题，可很大程度提高轴承使用过程中数据采集的真实性，为轴承系统监测和安全生产提供坚实的基础。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

图1是实施例中本轴承的结构示意图；

图2是实施例中具有检测和发送轴承受力参数的电子模块一的结构框图；

图3是实施例中具有检测和发送轴承振动参数的电子模块二的结构框图； 

图中，1、轴承外圈；2、轴承内圈；3、钢球；4、保持架；5、电子模块一；6、电子模块二。

具体实施方式

为了更充分理解本实用新型的技术内容，下面结合具体实施例对本实用新型的技术方案做进一步介绍和说明， 但不局限于此。

如图1所示，一种嵌入受力与振动检测和发送模块的超低音深沟球轴承包括同轴设置的轴承外圈1和轴承内圈2，轴承外圈1和轴承内圈2之间设置有若干个钢球3，轴承外圈1和轴承内圈2之间还设置有用于保持钢球3位置的保持架4；在轴承外圈关于中心对称的位置分别开两个沟槽，其尺寸为16mm*35mm*5mm，具有检测和发送轴承受力参数的电子模块一5嵌入在一个沟槽中，具有检测和发送轴承振动参数的电子模块二6嵌入在另一个沟槽中。

如图1所示，轴承外圈1和轴承内圈2都采用渗碳轴承钢制成。

如图2所示的检测和发送轴承受力参数的电子模块一包括电源芯片、压力传感器芯片、放大滤波芯片、电压频率转换芯片和射频发送芯片。当用于轴承出厂前的产品测试或轴承在使用过程中的监控时，由应变电阻构成的压力传感器芯片实时感知轴承钢球和外部负载的受力，并将该受力值转换成电压信号经过放大滤波芯片型号为AD822放大滤波后送给电压频率转换芯片型号为LM331，LM331将电压值转换成与之相应频率的脉冲，此脉冲经射频发送芯片型号为TX6000将信号发送到无线射频接收器，含有无线射频接收器的接收端经过信号解析后可以对轴承受力进行分析和诊断。

如图3所示的检测和发送轴承振动参数的电子模块二包括电源芯片、加速度传感器芯片、放大滤波芯片、电压频率转换芯片和射频发送芯片。在轴承出厂前测试或轴承在使用过程中，由压电陶瓷元件构成的加速度传感器芯片可实时的测量轴承的振动值，并将该值转换成与之相对应的电压，此电压再经过放大滤波芯片型号为AD822放大滤波后，由电压频率转换芯片型号为LM331将该电压值转换成与之相对应频率的脉冲，最后经过射频发送芯片型号为TX6000将信号发送到无线射频接收器，含有无线射频接收器的接收端经过信号解析后可以对轴承振动进行分析和诊断。

传统的工业轴承状态检测是通过定期的人工手持设备进行测量，再将取得的数据上传到计算机中进行分析；或是在装配轴承的设备外安装实时检测系统，他们很难实现对轴承状态的真实测量。本实用新型提供的嵌有两个电子模块的深沟球轴承能够实时地采集轴承运行过程中的负载受力和振动参数，通过无线射频模块传送到外部的分析诊断系统，可很大程度提高轴承使用过程中数据采集的真实性，为轴承系统监测和安全生产提供可靠的数据采集源。

上述仅以实施例来进一步说明本实用新型的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本实用新型的实施方式仅限于此，任何依本实用所做的技术延伸或再创造，均受本实用新型的保护。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

Claims (3)

1.一种嵌入受力与振动检测和发送模块的超低音深沟球轴承，其特征是：包括一个轴承外圈、轴承内圈、保持架、钢球和嵌入在外圈上的一个具有检测和发送轴承受力参数的电子模块一和一个具有检测和发送轴承振动参数的电子模块二；所述的轴承外圈与轴承内圈之间设有用于保持钢球位置的保持架，所述的钢球安装于保持架内部，在所述的轴承外圈关于中心对称的两个位置处各开一条16mm*35mm*5mm的沟槽，沟槽内分别安装一个具有检测和发送轴承受力参数的电子模块一和一个具有检测和发送轴承振动参数的电子模块二。

2.根据权利要求1所述的超低音深沟球轴承，其特征是：所述电子模块一包括电源芯片、压力传感器芯片、放大滤波芯片、电压频率转换芯片和射频发送芯片；压力传感器芯片与放大滤波芯片相连接，放大滤波芯片和频率转换芯片相连接，频率转换芯片和射频发送芯片相连接，电源芯片分别与放大滤波芯片和射频芯片相连接，为其提供电源。

3.根据权利要求1所述的超低音深沟球轴承，其特征是：所述电子模块二包括电源芯片、加速度传感器芯片、放大滤波芯片、电压频率转换芯片和射频发送芯片，加速度传感器芯片与放大滤波芯片相连接，放大滤波芯片和频率转换芯片相连接，频率转换芯片和射频发送芯片相连接，电源芯片分别与放大滤波芯片和射频芯片相连接，为其提供电源。