本發(fā)明涉及一種具有超載報(bào)警功能的回轉(zhuǎn)支承。

背景技術(shù)：

回轉(zhuǎn)支承是一種特大型軸承，通常內(nèi)圈或者外圈帶有傳動(dòng)齒，與驅(qū)動(dòng)齒輪相嚙合以傳遞扭矩動(dòng)力，但是在某些場(chǎng)合下亦可以不需要輪齒，而僅僅用于實(shí)現(xiàn)機(jī)械部件之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此又被稱(chēng)為轉(zhuǎn)盤(pán)軸承。由于回轉(zhuǎn)支承特殊的機(jī)械結(jié)構(gòu)，目前已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于工程機(jī)械、礦山機(jī)械、醫(yī)療機(jī)械以及其他需要實(shí)現(xiàn)相對(duì)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械中，如挖掘機(jī)、起重機(jī)、挖泥船、隧道掘進(jìn)機(jī)等，并且逐漸延伸發(fā)展到運(yùn)輸機(jī)械、軍事裝備(坦克、雷達(dá))、風(fēng)機(jī)、旋轉(zhuǎn)娛樂(lè)設(shè)施等相關(guān)領(lǐng)域。

以起重機(jī)械設(shè)備為例，根據(jù)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局特種設(shè)備安全監(jiān)察局的不完全統(tǒng)計(jì)，2007年全年特種設(shè)備安全事故256起，其中起重機(jī)械事故84起，大型游樂(lè)設(shè)施事故4起，占據(jù)全部事故的34.38％；2008年全年特種設(shè)備安全事故304起，其中起重機(jī)械事故80起，大型游樂(lè)設(shè)施事故3起，占據(jù)全部事故的27.3％；而截至到2010年年底，全國(guó)特種設(shè)備647.65萬(wàn)臺(tái)，其中起重機(jī)械有150萬(wàn)臺(tái)，大型游樂(lè)設(shè)施1.58萬(wàn)臺(tái)，事故發(fā)生率占據(jù)全年事故的26.29％；近年來(lái)機(jī)械安全隱患更是屢見(jiàn)不鮮，這些機(jī)械事故造成了大量的人員傷亡、惡劣的社會(huì)影響以及重大的經(jīng)濟(jì)損失，因此防范重大機(jī)械安全事故發(fā)生是公共安全的一項(xiàng)重要組成部分。

回轉(zhuǎn)支承作為此類(lèi)重大型機(jī)械設(shè)備完成相互旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵基礎(chǔ)部件，因此其生產(chǎn)質(zhì)量及其工作運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)良好與否直接關(guān)系到重大裝備和主機(jī)產(chǎn)品的工作性能及其可靠性?；剞D(zhuǎn)支承工作環(huán)境通常比較惡劣，工作頻率較高，具有重載低速的特點(diǎn)，可以同時(shí)承受較大的軸向、徑向負(fù)荷以及傾覆力矩，有時(shí)其運(yùn)行過(guò)程還會(huì)受到較大沖擊載荷的作用，此外制造毛坯材料本身也會(huì)存在難以避免的初始缺陷，因此極易造成回轉(zhuǎn)支承的損傷，并且在機(jī)械設(shè)計(jì)階段如果沒(méi)有全面考慮軸承的承載問(wèn)題，以及人員操作不當(dāng)，就會(huì)出現(xiàn)超載荷現(xiàn)象，引發(fā)滾動(dòng)體碎裂、滾道產(chǎn)生裂紋甚至剝落損傷，影響回轉(zhuǎn)支承的正常工作，導(dǎo)致重大的安全事故，并且回轉(zhuǎn)支承的更換或維修耗時(shí)較長(zhǎng)，維護(hù)不便，拆裝較難，且拆裝費(fèi)用高，一旦發(fā)生故障損壞，造成設(shè)備停機(jī)，必然影響工程實(shí)施，造成巨大的損失。

鑒于以上所述，必須探尋出一種回轉(zhuǎn)支承的超載檢測(cè)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述回轉(zhuǎn)支承超載報(bào)警問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提出一種具有超載報(bào)警功能的回轉(zhuǎn)支承，該具有超載報(bào)警功能的回轉(zhuǎn)支承是一種內(nèi)置傳感器的結(jié)構(gòu)緊湊的回轉(zhuǎn)支承，根據(jù)粘貼在回轉(zhuǎn)支承內(nèi)圈的應(yīng)變片的阻值變化，間接測(cè)量回轉(zhuǎn)支承的承載力，承載力越大，應(yīng)變片的阻值變化越大，從而有效的判斷回轉(zhuǎn)支承是否超載，可以在線監(jiān)測(cè)回轉(zhuǎn)支承的健康狀態(tài)，為回轉(zhuǎn)支承的維護(hù)和檢修提供參考信息，避免突發(fā)故障，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種具有超載報(bào)警功能的回轉(zhuǎn)支承，包括回轉(zhuǎn)支承(7)，回轉(zhuǎn)支承包括內(nèi)圈(2)和外圈(1)，還包括第一數(shù)據(jù)采集模塊(4)、第二數(shù)據(jù)采集模塊(6)、第一應(yīng)變片組(1)和第二應(yīng)變片組(2)，所述第一應(yīng)變片組(1)和第二應(yīng)變片組(2)對(duì)稱(chēng)粘貼在內(nèi)圈(2)，兩應(yīng)變片組角度相差180度；第一數(shù)據(jù)采集模塊(4)和第二數(shù)據(jù)采集模塊(6)安裝在內(nèi)圈(2)，第一應(yīng)變片組(1)和第二應(yīng)變片組(2)的信號(hào)分別輸出通過(guò)第一電纜(8)和第二電纜(9)與第一數(shù)據(jù)采集模塊(4)和第二數(shù)據(jù)采集模塊(6)的電路相連，經(jīng)過(guò)放大處理，再將放大信號(hào)輸出；當(dāng)輸出的放大信號(hào)超過(guò)設(shè)定的預(yù)警值時(shí)，就觸發(fā)報(bào)警電路；根據(jù)粘貼在內(nèi)圈(2)的第一應(yīng)變片組(1)和第二應(yīng)變片組(2)的阻值變化，間接測(cè)量回轉(zhuǎn)支承的承載力，承載力越大，應(yīng)變片的阻值變化越大，從而有效的判斷回轉(zhuǎn)支承是否超載。

所述第一應(yīng)變片組(1)和第二應(yīng)變片組(2)分別包含工作應(yīng)變片(A)和溫度補(bǔ)償應(yīng)變片(B)，使回轉(zhuǎn)支承可以在復(fù)雜工況下使用，減小監(jiān)測(cè)誤差。

所述第一數(shù)據(jù)采集模塊(4)和第二數(shù)據(jù)采集模塊(6)均由運(yùn)算放大電路，單片機(jī)，存儲(chǔ)器，A/D轉(zhuǎn)換電路，報(bào)警電路，LED顯示器組成，采集模塊與PC機(jī)通過(guò)串口相連，PC通過(guò)串口設(shè)置超載報(bào)警值，并保存在存儲(chǔ)器中。

將實(shí)時(shí)檢測(cè)的電壓值和設(shè)置的預(yù)警值比較，回轉(zhuǎn)支承是否超載，當(dāng)實(shí)時(shí)檢測(cè)的電壓值小于設(shè)置的預(yù)警值時(shí)，回轉(zhuǎn)支承正常工作，反之則表示超載發(fā)生報(bào)警。

所述的運(yùn)算放大電路包括檢測(cè)電橋、直流放大電路、低通濾波電路、峰值保持電路，檢測(cè)電橋包括兩個(gè)并聯(lián)的橋臂，一個(gè)橋臂包括依次串聯(lián)連接的工作應(yīng)變片A和溫度補(bǔ)償應(yīng)變片B，另一個(gè)橋臂包括依次串聯(lián)連接的電阻R₁和電阻R₂，兩個(gè)橋臂都與外部的激勵(lì)電源連接，工作應(yīng)變片A、溫度補(bǔ)償應(yīng)變片的B的公共端a和電阻R₁、電阻R₂的公共端b輸出檢測(cè)信號(hào)，當(dāng)回轉(zhuǎn)支承受力時(shí)，內(nèi)圈發(fā)生變形，從而使應(yīng)變片變形，應(yīng)變片的阻值發(fā)生變化，導(dǎo)致檢測(cè)電橋輸出不平衡，檢測(cè)電橋輸出的檢測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)直流放大電路，由低通濾波電路濾除高頻信號(hào)，再經(jīng)過(guò)峰值保持電路進(jìn)行信號(hào)峰值的采樣保持，最后經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，將模擬信號(hào)換成數(shù)字信號(hào)給單片機(jī)進(jìn)行相關(guān)處理并得出相應(yīng)的結(jié)果數(shù)據(jù)。

每應(yīng)變片組貼在回轉(zhuǎn)支承內(nèi)圈中心處。由于該方案中的應(yīng)變片單元是由若干均勻分布在回轉(zhuǎn)支承內(nèi)圈上的，因此即使重物對(duì)象施加在應(yīng)變片單元上的力是徑向力，使得應(yīng)變體上的力分布不均勻，也不會(huì)影響應(yīng)變片單元的檢測(cè)精度，能夠提高應(yīng)變片單元的檢測(cè)精度及穩(wěn)定性。

電阻應(yīng)變片包括基片，與基片相配合定位的覆蓋片，加載基片與覆蓋片之間的敏感器件以及與敏感器件相連接的引線。

應(yīng)變片采用全橋差動(dòng)電路，工作時(shí)將二個(gè)電阻應(yīng)變片介入電橋的相鄰兩臂。電阻應(yīng)變片在受力時(shí)產(chǎn)生的組織變化通常較小，所以講電阻應(yīng)變片組成應(yīng)變電橋，不僅可以消除線性誤差，而且還提高了電橋的輸出靈敏度，同時(shí)還有溫度補(bǔ)償?shù)淖饔谩?/p>

所述每片應(yīng)變片組與對(duì)應(yīng)的采集模塊的放大電路相連，采集模塊與回轉(zhuǎn)支承內(nèi)圈通過(guò)螺釘相連，采集模塊密封包裝，應(yīng)變片與采集模塊通過(guò)航空接頭相連，具有密封的功能，使智能回轉(zhuǎn)支承可以在復(fù)雜工況下使用，提高報(bào)警信號(hào)的穩(wěn)定性。

采集模塊中包含單片機(jī)，放大電路，存儲(chǔ)器，A/D轉(zhuǎn)換電路，液晶顯示電路，報(bào)警電路。可以根據(jù)回轉(zhuǎn)支承的使用狀況，設(shè)置報(bào)警值。

所述電纜一端通過(guò)航空接頭引出與采集模塊連接。航空接頭可以起到密封作用，采集模塊也采用密封包裝，適用于回轉(zhuǎn)支承的復(fù)雜工況，提高超載報(bào)警的穩(wěn)定性。

本發(fā)明的有益效果是

本發(fā)明的具有超載報(bào)警功能的回轉(zhuǎn)支承將應(yīng)變片有效的應(yīng)用到回轉(zhuǎn)支承中，并沒(méi)有破壞回轉(zhuǎn)支承的結(jié)構(gòu)尺寸，形成具有超載報(bào)警功能的智能回轉(zhuǎn)支承，結(jié)構(gòu)緊湊，裝配方便，自動(dòng)化程度高?？梢栽诰€監(jiān)測(cè)回轉(zhuǎn)支承的健康狀態(tài)，為回轉(zhuǎn)支承的維護(hù)和檢修提供可靠的參考依據(jù)?？梢杂行У难娱L(zhǎng)回轉(zhuǎn)支承的使用壽命，防止突發(fā)事件的發(fā)生，避免重大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益損失。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖

圖2為本發(fā)明的應(yīng)變片單元的安裝位置示意圖

圖3為本發(fā)明的檢測(cè)電路圖之一。

圖4為本發(fā)明的檢測(cè)電路圖之二。

圖5為本發(fā)明的采集模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中附件說(shuō)明：1為回轉(zhuǎn)支承外圈，2位回轉(zhuǎn)支承內(nèi)圈，3為第一應(yīng)變片組，5為第二應(yīng)變片組，4第一數(shù)據(jù)采集模塊，6為第二數(shù)據(jù)采集模塊，7為回轉(zhuǎn)支承，8為第一電纜，9為第二電纜。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明對(duì)進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1所示，一種具有超載報(bào)警功能的回轉(zhuǎn)支承，包括回轉(zhuǎn)支承(7)，回轉(zhuǎn)支承包括內(nèi)圈(2)、外圈(1)，還包括第一數(shù)據(jù)采集模塊(4)和第二數(shù)據(jù)采集模塊(6)，第一應(yīng)變片組(1)和第二應(yīng)變片組(2)。第一應(yīng)變片組(1)和第二應(yīng)變片組(2)對(duì)稱(chēng)安裝，粘貼在內(nèi)圈(2)，兩應(yīng)變片組角度相差180度。第一數(shù)據(jù)采集模塊(4)和第二數(shù)據(jù)采集模塊(6)安裝在內(nèi)圈(2)，第一應(yīng)變片組(1)和第二應(yīng)變片組(2)的信號(hào)分別輸出通過(guò)第一電纜(8)和第二電纜(9)與第一數(shù)據(jù)采集模塊(4)和第二數(shù)據(jù)采集模塊(6)的電路相連，經(jīng)過(guò)放大處理，再將放大信號(hào)輸出。當(dāng)輸出的放大信號(hào)超過(guò)設(shè)定的預(yù)警值時(shí)，就觸發(fā)報(bào)警電路。

如圖2所示，智能回轉(zhuǎn)支承至少包含兩應(yīng)變片組，兩應(yīng)變片組對(duì)稱(chēng)安裝，粘貼在內(nèi)圈，一片作為工作片，一片作為溫度補(bǔ)償片。由于該方案中的應(yīng)變片單元是由若干均勻分布在回轉(zhuǎn)支承內(nèi)圈上的，因此即使重物對(duì)象施加在應(yīng)變片單元上的力是徑向力，使得應(yīng)變體上的力分布不均勻，也不會(huì)影響應(yīng)變片單元的檢測(cè)精度，能夠提高應(yīng)變片單元的檢測(cè)精度及穩(wěn)定性。采集模塊采用密封包裝，數(shù)據(jù)線一端穿過(guò)航空接頭導(dǎo)出與采集模塊連接。航空接頭可以起到密封作用，適用于回轉(zhuǎn)支承的復(fù)雜工況，提高超載報(bào)警的穩(wěn)定性與精度。

如圖3、圖4所示：所述的回轉(zhuǎn)支承超載的檢測(cè)電路包括檢測(cè)電橋、直流放大電路、低通濾波電路、峰值保持電路，檢測(cè)電橋包括兩個(gè)并聯(lián)的橋臂，一個(gè)橋臂包括依次串聯(lián)連接的工作應(yīng)變片A和溫度補(bǔ)償應(yīng)變片B，另一個(gè)橋臂包括依次串聯(lián)連接的電阻R₁和電阻R₂，兩個(gè)橋臂都與外部的激勵(lì)電源連接，工作應(yīng)變片A、溫度補(bǔ)償應(yīng)變片的B的公共端a和電阻R₁、電阻R₂的公共端b輸出檢測(cè)信號(hào)，當(dāng)回轉(zhuǎn)支承受力時(shí)，內(nèi)圈發(fā)生變形，從而使應(yīng)變片變形，應(yīng)變片的阻值發(fā)生變化，，導(dǎo)致檢測(cè)電橋輸出不平衡，檢測(cè)電橋輸出的檢測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)直流放大電路，由低通濾波電路濾除高頻信號(hào)，再經(jīng)過(guò)峰值保持電路進(jìn)行信號(hào)峰值的采樣保持，最后經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)給單片機(jī)進(jìn)行相關(guān)處理并得出結(jié)果數(shù)據(jù)。

如圖4所示，采集模塊通過(guò)螺釘與回轉(zhuǎn)支承內(nèi)圈安裝，采集模塊中包含檢測(cè)電路，A/D轉(zhuǎn)換電路，液晶顯示電路，報(bào)警電路。可以根據(jù)回轉(zhuǎn)支承的使用狀況，通過(guò)串口設(shè)置報(bào)警值。

所述電纜一端通過(guò)航空接頭引出與采集模塊連接。航空接頭可以起到密封作用，采集模塊也采用密封包裝，適用于回轉(zhuǎn)支承的復(fù)雜工況，提高超載報(bào)警的穩(wěn)定性。

本發(fā)明將應(yīng)變片應(yīng)用到回轉(zhuǎn)支承上，形成結(jié)構(gòu)緊湊的智能回轉(zhuǎn)支承，可以在線監(jiān)測(cè)回轉(zhuǎn)支承的運(yùn)行狀況，當(dāng)回轉(zhuǎn)支承超載運(yùn)行時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，為回轉(zhuǎn)支承的維護(hù)和檢修提供可靠的參考依據(jù)?？梢杂行У难娱L(zhǎng)回轉(zhuǎn)支承的使用壽命，避免重大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。

上面所述的實(shí)施僅僅是針對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的的構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)構(gòu)思前提下，本領(lǐng)域中普通工程技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍，本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)內(nèi)容已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書(shū)中。