本發(fā)明涉及軸承技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種軸承的檢測裝置和方法。

背景技術(shù)：

目前，軸承是當(dāng)代機(jī)械設(shè)備中一種常見的零件。為了避免軸承在運(yùn)行過程中突然失效，通常需要監(jiān)測軸承的早期失效信號。

現(xiàn)有技術(shù)中，為監(jiān)測上述早期失效信號，通常是在軸承座上安裝傳感器，這種軸承與傳感器分離設(shè)置的方式，將使得軸承的早期失效信號的衰減時間延長，而由于軸承的早期失效信號為微弱信號，衰減時間的延長很容易導(dǎo)致軸承的早期失效信號被噪聲掩蓋，使得傳感器無法有效地采集到軸承的早期故障信號，從而無法對軸承的早期故障做出預(yù)警。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種軸承故障檢測裝置和方法，能夠有效地采集到軸承的早期故障信號，從而可以對軸承的早期故障做出預(yù)警。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種軸承的檢測裝置，包括分別嵌設(shè)于軸承的同一部件中的微振動傳感器和處理器，處理器與微振動傳感器連接；檢測裝置還包括發(fā)射天線和接收天線，發(fā)射天線嵌設(shè)于微振動傳感器所在的部件中，接收天線設(shè)置于所述軸承外。

在第一方面的一些實(shí)施例中，軸承的同一部件包括軸承的外圈、保持架或內(nèi)圈。

在第一方面的一些實(shí)施例中，微振動傳感器包括壓電式傳感器、阻抗頭傳感器和/或電阻應(yīng)變式傳感器。

在第一方面的一些實(shí)施例中，微振動傳感器封裝于陶瓷包裝的結(jié)構(gòu)中。

在第一方面的一些實(shí)施例中，檢測裝置還包括：

設(shè)置于靠近軸承的位置處的能量輻射天線；

嵌設(shè)于微振動傳感器所在的部件中的電磁共振天線，電磁共振天線分別與微振動傳感器和處理器連接。

在第一方面的一些實(shí)施例中，能量輻射天線設(shè)置于軸承座上。

在第一方面的一些實(shí)施例中，檢測裝置還包括嵌設(shè)于微振動傳感器所在的部件中的ac-dc轉(zhuǎn)換器，ac-dc轉(zhuǎn)換器分別與電磁共振天線、微振動傳感器和處理器連接。

在第一方面的一些實(shí)施例中，檢測裝置還包括嵌設(shè)于微振動傳感器所在的部件中的穩(wěn)壓器，穩(wěn)壓器分別與ac-dc轉(zhuǎn)換器、微振動傳感器和處理器連接。

在第一方面的一些實(shí)施例中，檢測裝置還包括嵌設(shè)于微振動傳感器所在的部件中的帶通濾波器，帶通濾波器分別與微振動傳感器和處理器連接。

在第一方面的一些實(shí)施例中，檢測裝置還包括嵌設(shè)于微振動傳感器所在的部件中的溫度傳感器，溫度傳感器與發(fā)射天線連接。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種軸承的檢測方法，包括：

通過嵌設(shè)于軸承中的微振動傳感器檢測軸承的加速度信號；

對加速度信號進(jìn)行傅立葉轉(zhuǎn)換，得到軸承的特征頻譜；

將軸承的特征頻率與已知的軸承的故障特征頻率進(jìn)行匹配，得到軸承的故障信息。

在第二方面的一些實(shí)施例中，微振動傳感器嵌設(shè)于軸承的外圈、保持架或內(nèi)圈中。

在第二方面的一些實(shí)施例中，微振動傳感器包括壓電式傳感器、阻抗頭傳感器和/或電阻應(yīng)變式傳感器。

在第二方面的一些實(shí)施例中，對加速度信號進(jìn)行傅立葉轉(zhuǎn)換，得到軸承的特征頻譜，包括：

對加速度信號進(jìn)行濾波處理；對濾波處理后的加速度信號進(jìn)行傅立葉轉(zhuǎn)換，得到軸承的特征頻譜。

在第二方面的一些實(shí)施例中，在將軸承的特征頻率與已知的軸承的故障特征頻率進(jìn)行匹配，得到軸承的故障信息之后，還包括：

通過嵌設(shè)于微振動傳感器所在的部件中的溫度傳感器檢測軸承的溫度信號；根據(jù)溫度信號對軸承的故障信息進(jìn)行分析。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，將微振動傳感器和處理器均嵌入軸承的同一部件中，處理器與微振動傳感器連接。由于微振動傳感器被嵌入軸承中，使得軸承的早期失效信號的衰減時間縮短，從而可以有效地采集到軸承的早期失效信號，處理器就可以根據(jù)微振動傳感器采集的有效的早期失效信號，準(zhǔn)確判斷出軸承的早期故障，進(jìn)而對軸承作出早期故障預(yù)警。

附圖說明

從下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式的描述中可以更好地理解本發(fā)明其中，相同或相似的附圖標(biāo)記表示相同或相似的特征。

圖1為本發(fā)明一個實(shí)施例的軸承的檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明另一實(shí)施例的軸承的檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明一個實(shí)施例的軸承的檢測裝置的電路連接示意圖；

圖4為本發(fā)明一個實(shí)施例的軸承的檢測裝置的信號連接示意圖；

圖5為本發(fā)明一個實(shí)施例的軸承的檢測方法的流程示意圖；

圖6為本發(fā)明另一實(shí)施例的軸承的檢測方法的流程示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

1—微振動傳感器；2—處理器；3—外圈；

4—保持架；5—內(nèi)圈；6—發(fā)射天線；

7—接收天線；8—電磁共振天線；9—能量輻射天線；

10—軸承座。

具體實(shí)施方式

下面將詳細(xì)描述本發(fā)明實(shí)施例的各個方面的特征和示例性實(shí)施例。在下面的詳細(xì)描述中，提出了許多具體細(xì)節(jié)，以便提供對本發(fā)明實(shí)施例的全面理解。但是，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說很明顯的是，本發(fā)明實(shí)施例可以在不需要這些具體細(xì)節(jié)中的一些細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施。下面對實(shí)施例的描述僅僅是為了通過示出本發(fā)明實(shí)施例的示例來提供對本發(fā)明實(shí)施例的更好的理解。本發(fā)明實(shí)施例決不限于下面所提出的任何具體配置和算法，而是在不脫離本發(fā)明實(shí)施例的精神的前提下覆蓋了元素、部件和算法的任何修改、替換和改進(jìn)。在附圖和下面的描述中，沒有示出公知的結(jié)構(gòu)和技術(shù)，以便避免對本發(fā)明實(shí)施例造成不必要的模糊。

本發(fā)明實(shí)施例提供的軸承檢測的方法與裝置，應(yīng)用于軸承的故障監(jiān)測領(lǐng)域。能夠使傳感器最大限度的接觸軸承，避免軸承的故障信號在傳遞過程中的衰減。本發(fā)明實(shí)施例提供的軸承檢測的方法與裝置可以對飛機(jī)發(fā)動的軸承進(jìn)行健康狀態(tài)檢測。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的軸承的檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的檢測裝置，包括分別嵌設(shè)于軸承的同一部件中的微振動傳感器1和處理器2，處理器2與微振動傳感器1連接；檢測裝置還包括發(fā)射天線6和接收天線7，發(fā)射天線6嵌設(shè)于微振動傳感器1所在的部件中，接收天線7設(shè)置于所述軸承外。

其中，微振動傳感器1可以是mems(micro-electromechanicalsystems，微機(jī)電系統(tǒng))振動傳感器。mems振動傳感器是一種單芯片高精度的振動傳感器，能夠十分精確的檢測軸承振動和非常規(guī)情況，振動頻率可達(dá)22khz。mems振動傳感器具有的尺寸較小和容易固定的特點(diǎn)，能夠封裝于陶瓷包裝的結(jié)構(gòu)中。比如，可以將mems振動傳感器封裝在一個小尺寸(比如5mm×5mm)的陶瓷包裝中，然后一起嵌入待檢測的機(jī)械部件中。

微振動傳感器1的工作原理為：將原始要測的機(jī)械量做為微振動傳感器1的輸入量，然后由機(jī)械接收部分加以接收，形成另一個適合于變換的機(jī)械量，最后由機(jī)電變換部分再將機(jī)械量變換為電量。根據(jù)機(jī)電變換部分對機(jī)械量的電量轉(zhuǎn)換形式，本發(fā)明實(shí)施例中可以采用的微振動傳感器1包括壓電式傳感器、阻抗頭傳感器和/或電阻應(yīng)變式傳感器。

需要說明的是，上述將微振動傳感器1嵌設(shè)入軸承部件中的方式可以有多種。在一個例子中，可以在軸承部件中開設(shè)與微振動傳感器1的形狀相匹配的安裝槽，將微振動傳感器1安裝到所開設(shè)的槽中，并通過膠粘的方式對微振動傳感器1進(jìn)行固定。通常，為了防止微振動傳感器1被軸承中的油漬污染，從而對軸承的故障信號造成干擾，還對安裝槽中的微傳感器進(jìn)行封裝。類似地，也可以通過上述方法將處理器2嵌設(shè)入軸承部件中。

可以理解的是，關(guān)于微振動傳感器1和處理器2的安裝方式，可以是對微振動傳感器1和處理器2進(jìn)行集成，將集成后的組件整體嵌入軸承部件中的，也可以是分別嵌入軸承部件中，通過導(dǎo)線進(jìn)行連接。

由于軸承是旋轉(zhuǎn)體，為將微振動傳感器1和處理器2的信號傳送出去，本發(fā)明實(shí)施例的檢測裝置還包括發(fā)射天線6和接收天線7；其中，發(fā)射天線6嵌設(shè)于微振動傳感器1所在的部件中，接收天線7設(shè)置于軸承外。其中，發(fā)射天線6被封裝在小尺寸的柔性電路板中，可以參照上文中的微振動傳感器1的安裝方式將柔性電路板嵌入微振動傳感器1所在的部件中。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，將微振動傳感器1和處理器2均嵌入軸承的同一部件中，處理器2與微振動傳感器1連接。由于微振動傳感器1被嵌入軸承中，使得軸承的早期失效信號的衰減時間縮短，從而可以有效地采集到軸承的早期失效信號，處理器2就可以根據(jù)微振動傳感器1采集的有效的早期失效信號，準(zhǔn)確判斷出軸承的早期故障，進(jìn)而對軸承作出早期故障預(yù)警。

為方便微振動傳感器1和處理器2嵌入軸承的安裝，參看圖1，上述軸承的同一部件包括軸承的外圈3、保持架4或內(nèi)圈5。也就是說，可以根據(jù)實(shí)際情況，將微振動傳感器1和處理器2嵌入軸承的外圈3、保持架4和內(nèi)圈5的任一部件中。

需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例的檢測裝置，可以用于檢測滾珠軸承，也可以用于檢測滑動軸承。當(dāng)本發(fā)明實(shí)施例的檢測裝置用于檢測滑動軸承時，只需要將微振動傳感器1和處理器2安裝到滑動軸承的對應(yīng)部件中即可。當(dāng)然，本發(fā)明實(shí)施例的檢測裝置也可以用于檢測除軸承外的其他機(jī)械零件，此處不進(jìn)行限制。

為了解決在軸承旋轉(zhuǎn)中微振動傳感器1和處理器2的供電問題。參看圖2，本發(fā)明實(shí)施例的檢測裝置，還包括：設(shè)置于靠近軸承的位置處的能量輻射天線9；嵌設(shè)于微振動傳感器1所在的部件中的電磁共振天線8，電磁共振天線8分別與微振動傳感器1和處理器2連接。優(yōu)選地，能量輻射天線9可以設(shè)置于軸承座10上。

其中，能量輻射天線9與外部電源連接，電磁共振天線8的諧振頻率與能量輻射天線9的中心頻率一致，從而可以近距離接收能量輻射天線9傳遞的能量，在一個例子中，能量輻射天線9的中心頻率為1-3ghz。

由于上述電磁共振電線可以將能量輻射天線9傳遞的電量轉(zhuǎn)化為交流電信號，而驅(qū)動微振動傳感器1和處理器2需要直流電信號。因此，參看圖3，檢測裝置還包括嵌設(shè)于微振動傳感器1所在的部件中的交直流ac-dc轉(zhuǎn)換器11，ac-dc轉(zhuǎn)換器分別與電磁共振天線8、微振動傳感器1和處理器2連接。

進(jìn)一步地，為向微振動傳感器1和處理器2提供穩(wěn)定的工作電壓，檢測裝置還包括嵌設(shè)于微振動傳感器1所在的部件中的穩(wěn)壓器12，穩(wěn)壓器12分別與ac-dc轉(zhuǎn)換器11、微振動傳感器1和處理器2連接。

此外，參看圖4，檢測裝置還包括嵌設(shè)于微振動傳感器1所在的部件中的帶通濾波器13，帶通濾波器13分別與微振動傳感器1和處理器2連接，用于對微振動傳感器1檢測的軸承的振動信號進(jìn)行濾波處理，提高信號質(zhì)量。

進(jìn)一步地，在得到軸承的故障信息之后，為分析造成故障的原因，檢測裝置還包括嵌設(shè)于微振動傳感器1所在的部件中的溫度傳感器(圖中未示出)，溫度傳感器與發(fā)射天線6連接。

圖5為本發(fā)明一個實(shí)施例的軸承的檢測方法的流程示意圖。如圖5所示，軸承的檢測方法包括步驟601-步驟603。

在步驟601中，通過嵌設(shè)于軸承中的微振動傳感器1檢測軸承的加速度信號。

其中，微振動傳感器1嵌設(shè)于軸承的外圈3、保持架4或內(nèi)圈5中。微振動傳感器1包括壓電式傳感器、阻抗頭傳感器和/或電阻應(yīng)變式傳感器。

在步驟602中，對加速度信號進(jìn)行傅立葉轉(zhuǎn)換，得到軸承的特征頻譜。

在步驟603中，將軸承的特征頻率與已知的軸承的故障特征頻率進(jìn)行匹配，得到軸承的故障信息，即判斷出軸承的哪個部件出現(xiàn)故障。

其中，已知的軸承的故障特征頻率包括內(nèi)圈5故障特征頻率fi、外圈3故障特征頻率fo、滾珠故障特征頻率fb、保持架4碰內(nèi)圈5的故障特征頻率fci和保持架4碰內(nèi)圈5的故障特征頻率fco。其中：

內(nèi)圈5故障特征頻率fi的表達(dá)式為：

外圈3故障特征頻率fo，表達(dá)式為：

滾珠故障特征頻率fb，表達(dá)式為：

保持架4碰內(nèi)圈5的故障特征頻率fci，表達(dá)式為：

保持架4碰內(nèi)圈5的故障特征頻率fco，表達(dá)式為：

在上述表達(dá)式中，d為軸承的節(jié)圓直徑，d為滾珠直徑，α為接觸角，z為滾珠數(shù)，r為軸的轉(zhuǎn)速。

圖6為本發(fā)明另一實(shí)施例的軸承的檢測方法的流程示意圖。圖6與圖5的不同之處在于，圖5中的步驟502可細(xì)化為圖6中的步驟5021和步驟5022；圖6中的步驟還包括步驟504和步驟505。

在步驟5021中，對加速度信號進(jìn)行濾波處理?？梢匀コS承的加速度信號中的干擾信號，提高信號質(zhì)量。

在步驟5022中，對濾波處理后的加速度信號進(jìn)行傅立葉轉(zhuǎn)換，得到軸承的特征頻譜。

在步驟504中，通過嵌設(shè)于微振動傳感器1所在的部件中的溫度傳感器檢測軸承的溫度信號。

在步驟505中，根據(jù)溫度信號對軸承的故障信息進(jìn)行分析。

需要明確的是，本說明書中的各個實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，各個實(shí)施例之間相同或相似的部分互相參見即可，每個實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處。對于裝置實(shí)施例而言，相關(guān)之處可以參見方法實(shí)施例的說明部分。本發(fā)明實(shí)施例并不局限于上文所描述并在圖中示出的特定步驟和結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在領(lǐng)會本發(fā)明實(shí)施例的精神之后，作出各種改變、修改和添加，或者改變步驟之間的順序。并且，為了簡明起見，這里省略對已知方法技術(shù)的詳細(xì)描述。

但是，需要明確，本發(fā)明實(shí)施例并不局限于上文所描述并在圖中示出的特定配置和處理。并且，為了簡明起見，這里省略對已知方法技術(shù)的詳細(xì)描述。在上述實(shí)施例中，描述和示出了若干具體的步驟作為示例。但是，本發(fā)明實(shí)施例的方法過程并不限于所描述和示出的具體步驟，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在領(lǐng)會本發(fā)明實(shí)施例的精神之后，作出各種改變、修改和添加，或者改變步驟之間的順序。

以上的結(jié)構(gòu)框圖中所示的功能塊可以實(shí)現(xiàn)為硬件、軟件、固件或者它們的組合。當(dāng)以硬件方式實(shí)現(xiàn)時，其可以例如是電子電路、專用集成電路(asic)、適當(dāng)?shù)墓碳?、插件、功能卡等等。?dāng)以軟件方式實(shí)現(xiàn)時，本發(fā)明實(shí)施例的元素是被用于執(zhí)行所需任務(wù)的程序或者代碼段。程序或者代碼段可以存儲在機(jī)器可讀介質(zhì)中，或者通過載波中攜帶的數(shù)據(jù)信號在傳輸介質(zhì)或者通信鏈路上傳送?！皺C(jī)器可讀介質(zhì)”可以包括能夠存儲或傳輸信息的任何介質(zhì)。機(jī)器可讀介質(zhì)的例子包括電子電路、半導(dǎo)體存儲器設(shè)備、rom、閃存、可擦除rom(erom)、軟盤、cd-rom、光盤、硬盤、光纖介質(zhì)、射頻(rf)鏈路，等等。代碼段可以經(jīng)由諸如因特網(wǎng)、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)等的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)被下載。