專利名稱：一種基于溫度的軸承自動潤滑方法及相關裝置的制作方法
一種基于溫度的軸承自動潤滑方法及相關裝置技術領域
本發(fā)明屬于軸承潤滑專業(yè)，特別是涉及對軸承進行自動潤滑的一種方法及其相關裝置。
技術背景
本發(fā)明主要是為滾動軸承，為支承的軸系結(jié)構提供自動潤滑的方法及相關裝置。 軸系結(jié)構的潤滑主要是通過對支承軸系的軸承進行注油而進行，目前現(xiàn)有的軸承自動注油 器，可以經(jīng)過人為設定，使油杯定時、定量對軸承注油，從而到達潤滑的效果，這樣的注油方 式屬于開環(huán)控制方式，具有注油時間與注油量與軸承真正需要注沒都不太一致、準確的缺 點，很可能造成過注油或欠注油現(xiàn)象。過注油會造成不必要浪費，并易造成泄漏，欠注油則 可能造成軸承潤滑不足，而引起磨損。因此，現(xiàn)有技術尚有欠缺，本專業(yè)希望有進一步和改 進、改良技術問世。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供針對軸承實際運行狀況中的需要，在恰如其分的時機加注適 量潤滑油的一種軸承自動潤滑方法及相關的裝置。
本發(fā)明的目的由如下技術方案實現(xiàn)
一種基于溫度的軸承自動潤滑方法，其特征在于
①用環(huán)氧樹脂將集成溫度傳感器貼于軸承上；
②配置電器控制裝置；
③在設定轉(zhuǎn)速下，測試和設定軸承溫度與配置電器控制加注潤滑油的時機、油量 關系；
④需監(jiān)控自動加注潤滑油的軸承上的傳感器信號與電器控制裝置相連接，選定軸 承規(guī)格，軸承運行。
一種基于溫度的軸承自動潤滑的電器控制裝置，其特征在于，所述裝置包括測溫 放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、主控制電路、反饋控制電路和數(shù)據(jù)傳輸電路。
進一步，所述溫度傳感器采用AD590，電器控制裝置的測溫放大電路中信號調(diào)理電 路的第一部分為I/V轉(zhuǎn)換電路，第二部分為差分放大電路。
再進一步，所述測溫放大電路中的信號調(diào)理電路包括程控濾波電路。
進一步，所述A/D轉(zhuǎn)換電路中采用12位的并行輸入A/D芯片MAX197。
進一步，所述主控電路MCU為MCS-51系列單片機AT89S52。
進一步，所述反饋控制電路的芯片采用達林頓晶體管陣驅(qū)動芯片ULN2003，驅(qū)動注 油器工作的步進電機。
進一步，所述反饋控制電路包括不同顏色的LED顯示燈。
進一步，所述數(shù)據(jù)傳輸電路中單片機與PC間通信的數(shù)據(jù)傳輸采用串口通信電路。
本發(fā)明以集成溫度傳感器為溫度信號檢測傳感器，51單片機為控制電路主控3MCU，控制電路由信號調(diào)理部分、A/D轉(zhuǎn)換部分、主控制部分、反饋控制部分與數(shù)據(jù)傳輸部分 等組成。
據(jù)研究分析，在設定的轉(zhuǎn)速下，根據(jù)軸承工作狀態(tài)中潤滑程度引起軸承溫度變化 情況，對于軸承是否需加注潤滑油，以及加注量多少是一個敏感、直接的關聯(lián)因素。本發(fā)明 組合了一些市售的電器元器件，設計開發(fā)了組合方式和電器軟硬件，提供了一種軸承自動 潤滑的電器控制裝置。用環(huán)氧樹脂將集成溫度傳感器固定于軸承上，進行大量、反復測試， 根據(jù)軸承溫度與潤滑程度之間的關系模型，利用模糊控制技術，調(diào)整潤滑油的加注量，及時 給軸承加注潤滑油，建立起該裝置對應于軸承工作中的溫度，何時加注多少潤滑油的關系 模型，并且對各類、各規(guī)格的軸承分別測試和整理，儲存于裝置主機中。在實際使用中，將溫 度傳感器固定于需監(jiān)控的軸承上，對于何種類、何規(guī)格的軸承，在軸承自動潤滑的電器控制 裝置預存的資料程序中選擇、設定，在軸承工作中，由傳感器將測試到的溫度傳輸給裝置主 機，裝置主機對比原存儲的程序，發(fā)出是否加注油和加注測量多少的指令，控制驅(qū)動步進電 機對注油器加油或關閉。
對本發(fā)明中的工作部件和元器件作如下詳述
測溫放大電路AD590作為溫度傳感器，信號調(diào)理電路的第一部分為I/V轉(zhuǎn)換電 路，第二部分為差分放大電路?？紤]到干擾信號的影響，放大電路選用差分放大方式，以有 效抑制零點漂移與共模干擾。
程控濾波電路信號調(diào)理電路還包括程控濾波電路。為了能夠適應不同軸承摩擦 所產(chǎn)生的不同的溫度信號，濾波電路設計為可以通過單片機控制的程控方式。本發(fā)明選擇 可編程濾波芯片MAX263作為濾波器的核心?？删幊虨V波芯片需要的外圍器件較少，并且效 果穩(wěn)定，通過編程可以實現(xiàn)低通、高通、帶通、帶阻等各種方式的濾波，以及控制品質(zhì)因數(shù)與 截止頻率等參數(shù)，具有很好的適應性。
A/D轉(zhuǎn)換電路由于原始信號主要為微弱信號，故在進行A/D轉(zhuǎn)換的時候選用12 位的并行輸入A/D芯片MAX197。12位的精度可以保證對信號精度的要求，同時，并行輸入 的方式也使操作更方便，轉(zhuǎn)換速度更快，也有利用今后對采樣信號范圍的擴展。
主控制電路主控制MCU為MCS-51系列單片機AT89S52。單片機內(nèi)含8K字節(jié)的 可擦寫EPR0M，256字節(jié)的RAM，32個I/O 口線，3個16位定時計數(shù)器，1個6向量兩極中斷 結(jié)構，1個全雙工串口等資源，并且支持在線下載功能。32個I/O 口可以方便地控制電路中 任何需要由單片機控制的引腳。
同時，為了增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性，系統(tǒng)還包括掉電數(shù)據(jù)保護電路，掉電保護部分采用 AT24C02實現(xiàn)。AT24C02是一個遵循I2C總線協(xié)議的I位串行CMOS型EEPR0M，內(nèi)部含有 256個字節(jié)，以及一個16字節(jié)緩沖器，同時具有擦寫次數(shù)多(大于10000次)、寫入速度快 (小于IOms)等特點。
反饋控制電路由于本發(fā)明最終通過自動注油器對軸承加注潤滑油，因此反饋控 制電路主要由控制注油器工作的步進電機驅(qū)動電路組成。芯片選擇高壓大電流達林頓晶體 管陣驅(qū)動芯片ULN2003。由于單片機不能直接驅(qū)動電機，這就需要由功率電路來擴展輸出電 流以滿足被控元件的電流、電壓，ULN2003就屬于這類可控大功率器件。
另外，為了使反饋控制有一個直觀的效果，特增加LED顯示部分。當需要進行注油 與不需要進行注油時，分別點亮不同顏色的LED以示區(qū)別。
數(shù)據(jù)傳輸電路由于需要首先對正常振動信號進行采集，故建立單片機與PC間通 信的數(shù)據(jù)傳輸電路。本發(fā)明選用具有異步傳輸方式的串口通信電路。異步通信方式傳輸速 度比同步通訊方式要低，但是具有硬件電路簡單，實現(xiàn)起來方便的優(yōu)點，而且在通用計算機 中，使用的都是異步通信串口，又由于MCU內(nèi)部有一個功能很強的全雙工串行口，該串行口 有4種工作方式，波特率可用軟件設置，有片內(nèi)的定時器、計數(shù)器產(chǎn)生，接收發(fā)送均可觸發(fā) 中斷系統(tǒng)，使用十分方便，尤其是在高速CPU與低速CPU進行通訊時，這種優(yōu)點更為突出，應 用更為廣泛，因此此處采用RS232串行通信接口。
本發(fā)明，提供了軸承溫度檢測、放大與自動注油方法；根據(jù)軸承溫度估計軸承潤滑 程度的關系方法；依據(jù)軸承檢測溫度，根據(jù)模糊控制原理，進行潤滑程度模糊估計和注油量 模糊決策方法；利用單片機對注油器的步進電機進行實時反饋控制。
本發(fā)明的特點和優(yōu)越性
本發(fā)明首次在本專業(yè)提出了本技術方案，對軸承溫度進行實時監(jiān)測，根據(jù)軸承溫 度與潤滑程度之間的關系模型，利用模糊控制技術，調(diào)整潤滑油的加注量，及時給軸承加注 潤滑油，提高潤滑油利用率；
采用閉環(huán)控制的方式，提高控制精度；
采用差分放大、程控濾波技術，提高信號調(diào)理電路的適應能力；
結(jié)構簡單，制造方便，成本低廉，測量精度高；
軟件設計獨立，基于51單片機的C程序擴展性好，移植方便。
本發(fā)明根據(jù)軸承潤滑程度引起軸承溫度變化情況，提出一種基于軸承溫度信號反 饋的軸承自動潤滑方法，通過對軸承的溫度進行實時檢測，據(jù)此對軸承潤滑狀況進行識別， 以此作為反饋信號，用于控制自動注油器及時進行潤滑油的加注，該方法采用閉環(huán)控制，進 一步提高了油液的利用率，同時也提高了軸承潤滑機構的自動化程度和可靠性。


圖1為本發(fā)明軸承自動潤滑方法及相關裝置的主要工作環(huán)節(jié)工作流程圖
圖2為本發(fā)明中的測溫放大電路；
圖3為本發(fā)明中的程控濾波電路；
圖4為本發(fā)明中的A/D轉(zhuǎn)換電路；
圖5為本發(fā)明中的反饋控制電路；
圖6為本發(fā)明中的數(shù)據(jù)傳輸電路；
圖7為本發(fā)明中的電源電路；
圖8為本發(fā)明中的主控制電路。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術方案作具體說明。
—種基于溫度的軸承自動潤滑方法1.用環(huán)氧樹脂將集成傳感器貼于軸承上，實 時對軸承溫度信號進行采集。2.信號調(diào)理的參數(shù)根據(jù)不同的軸承而調(diào)整，差分放大電路的 放大倍數(shù)可通過調(diào)整外接電位器實現(xiàn)，濾波器參數(shù)由單片機編程控制。3.首先對軸承溫度 信號進行檢測，經(jīng)過模糊轉(zhuǎn)換，使之變成模糊量，經(jīng)過模糊關系運算，獲得當前軸承潤滑程度估計值，然后進行模糊決策，決定注油量。4.根據(jù)不同軸承改變注油設定，確保需監(jiān)控軸 承獲得及時、準確注油潤滑的效果。
一種基于溫度的軸承自動潤滑的電器控制裝置，所述裝置包括測溫放大電路、A/D 轉(zhuǎn)換電路、主控制電路、反饋控制電路和數(shù)據(jù)傳輸電路。
所述溫度傳感器采用AD590，電器控制裝置的測溫放大電路中信號調(diào)理電路的第 一部分為I/V轉(zhuǎn)換電路，第二部分為差分放大電路。
所述測溫放大電路中的信號調(diào)理電路包括程控濾波電路。
所述A/D轉(zhuǎn)換電路中采用12位的并行輸入A/D芯片MAX197。
所述主控電路MCU為MCS-51系列單片機AT89S52。
所述反饋控制電路的芯片采用達林頓晶體管陣驅(qū)動芯片ULN2003，驅(qū)動注油器工 作的步進電機。
所述反饋控制電路包括不同顏色的LED顯示燈。
所述數(shù)據(jù)傳輸電路中單片機與PC間通信的數(shù)據(jù)傳輸采用串口通信電路。
權利要求
1.一種基于溫度的軸承自動潤滑方法，其特征在于①用環(huán)氧樹脂將集成溫度傳感器貼于軸承上；②配置電器控制裝置；③在設定轉(zhuǎn)速下，測試和設定軸承溫度與配置電器控制加注潤滑油的時機、油量關系；④需監(jiān)控自動加注潤滑油的軸承上的傳感器信號與電器控制裝置相連接，選定軸承規(guī) 格，軸承運行。
2.一種基于溫度的軸承自動潤滑的電器控制裝置，其特征在于，所述裝置包括測溫放 大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、主控制電路、反饋控制電路和數(shù)據(jù)傳輸電路。
3.根據(jù)權利要求2所述基于溫度的軸承自動潤滑的電器控制裝置，其特征在于所述溫 度傳感器采用AD590，電器控制裝置的測溫放大電路中信號調(diào)理電路的第一部分為I/V轉(zhuǎn) 換電路，第二部分為差分放大電路。
4.根據(jù)權利要求3所述基于溫度的軸承自動潤滑的電器控制裝置，其特征在于所述測 溫放大電路中的信號調(diào)理電路包括程控濾波電路。
5.根據(jù)權利要求2所述基于溫度的軸承自動潤滑的電器控制裝置，其特征在于所述A/ D轉(zhuǎn)換電路中采用12位的并行輸入A/D芯片MAX197。
6.根據(jù)權利要求2所述基于溫度的軸承自動潤滑的電器控制裝置，其特征在于所述主 控電路MCU為MCS-51系列單片機AT89S52。
7.根據(jù)權利要求2所述基于溫度的軸承自動潤滑的電器控制裝置，其特征在于所述反 饋控制電路的芯片采用達林頓晶體管陣驅(qū)動芯片ULN2003，驅(qū)動注油器工作的步進電機。
8.根據(jù)權利要求7所述基于溫度的軸承自動潤滑的電器控制裝置，其特征在于所述反 饋控制電路包括不同顏色的LED顯示燈。
9.根據(jù)權利要求2所述基于溫度的軸承自動潤滑的電器控制裝置，其特征在于所述數(shù) 據(jù)傳輸電路中單片機與PC間通信的數(shù)據(jù)傳輸采用串口通信電路。
全文摘要
本發(fā)明屬于軸承潤滑專業(yè)，一種基于溫度的軸承自動潤滑方法，包括①用環(huán)氧樹脂將集成溫度傳感器貼于軸承上；②配置電器控制裝置；③在設定轉(zhuǎn)速下，測試和設定軸承溫度與配置電器控制加注潤滑油的時機、油量關系；④需監(jiān)控自動加注潤滑油的軸承上的傳感器信號與電器控制裝置相連接，選定軸承規(guī)格，軸承運行。一種與之相關的電器控制裝置，包括測溫放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、主控制電路、反饋控制電路和數(shù)據(jù)傳輸電路。本發(fā)明通過對軸承的溫度實時檢測，對軸承潤滑狀況進行識別，作為反饋信號，用于控制自動注油器及時進行潤滑油的加注，該方法采用閉環(huán)控制，進一步提高了油液的利用率，同時也提高了軸承潤滑機構的自動化程度和可靠性。
文檔編號G01K7/00GK102032277SQ201010551148
公開日2011年4月27日 申請日期2010年11月19日 優(yōu)先權日2010年11月19日
發(fā)明者徐蘇明, 董瑞麗, 譚永紅 申請人:上海師范大學