本發(fā)明涉及一種具有超載報警功能的回轉支承。

背景技術：

回轉支承是一種特大型軸承，通常內圈或者外圈帶有傳動齒，與驅動齒輪相嚙合以傳遞扭矩動力，但是在某些場合下亦可以不需要輪齒，而僅僅用于實現(xiàn)機械部件之間的相對旋轉運動，因此又被稱為轉盤軸承。由于回轉支承特殊的機械結構，目前已經(jīng)被廣泛地應用于工程機械、礦山機械、醫(yī)療機械以及其他需要實現(xiàn)相對回轉運動的機械中，如挖掘機、起重機、挖泥船、隧道掘進機等，并且逐漸延伸發(fā)展到運輸機械、軍事裝備(坦克、雷達)、風機、旋轉娛樂設施等相關領域。

以起重機械設備為例，根據(jù)國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局特種設備安全監(jiān)察局的不完全統(tǒng)計，2007年全年特種設備安全事故256起，其中起重機械事故84起，大型游樂設施事故4起，占據(jù)全部事故的34.38％；2008年全年特種設備安全事故304起，其中起重機械事故80起，大型游樂設施事故3起，占據(jù)全部事故的27.3％；而截至到2010年年底，全國特種設備647.65萬臺，其中起重機械有150萬臺，大型游樂設施1.58萬臺，事故發(fā)生率占據(jù)全年事故的26.29％；近年來機械安全隱患更是屢見不鮮，這些機械事故造成了大量的人員傷亡、惡劣的社會影響以及重大的經(jīng)濟損失，因此防范重大機械安全事故發(fā)生是公共安全的一項重要組成部分。

回轉支承作為此類重大型機械設備完成相互旋轉運動的關鍵基礎部件，因此其生產(chǎn)質量及其工作運轉狀態(tài)良好與否直接關系到重大裝備和主機產(chǎn)品的工作性能及其可靠性?；剞D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，可以同時承受較大的軸向、徑向負荷以及傾覆力矩，有時其運行過程還會受到較大沖擊載荷的作用，此外制造毛坯材料本身也會存在難以避免的初始缺陷，因此極易造成回轉支承的損傷，并且在機械設計階段如果沒有全面考慮軸承的承載問題，以及人員操作不當，就會出現(xiàn)超載荷現(xiàn)象，引發(fā)滾動體碎裂、滾道產(chǎn)生裂紋甚至剝落損傷，影響回轉支承的正常工作，導致重大的安全事故，并且回轉支承的更換或維修耗時較長，維護不便，拆裝較難，且拆裝費用高，一旦發(fā)生故障損壞，造成設備停機，必然影響工程實施，造成巨大的損失。

鑒于以上所述，必須探尋出一種回轉支承的超載檢測方法。

技術實現(xiàn)要素：

為解決上述回轉支承超載報警問題，本發(fā)明的目的在于提出一種具有超載報警功能的回轉支承，該具有超載報警功能的回轉支承是一種內置傳感器的結構緊湊的回轉支承，根據(jù)粘貼在回轉支承內圈的應變片的阻值變化，間接測量回轉支承的承載力，承載力越大，應變片的阻值變化越大，從而有效的判斷回轉支承是否超載，可以在線監(jiān)測回轉支承的健康狀態(tài)，為回轉支承的維護和檢修提供參考信息，避免突發(fā)故障，造成重大的經(jīng)濟損失和人員傷亡，具有重要的經(jīng)濟和社會價值

本發(fā)明的技術方案如下：

一種具有超載報警功能的回轉支承，包括回轉支承(7)，回轉支承包括內圈(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)、第一應變片組(1)和第二應變片組(2)，所述第一應變片組(1)和第二應變片組(2)對稱粘貼在內圈(2)，兩應變片組角度相差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)安裝在內圈(2)，第一應變片組(1)和第二應變片組(2)的信號分別輸出通過第一電纜(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)過放大處理，再將放大信號輸出；當輸出的放大信號超過設定的預警值時，就觸發(fā)報警電路；根據(jù)粘貼在內圈(2)的第一應變片組(1)和第二應變片組(2)的阻值變化，間接測量回轉支承的承載力，承載力越大，應變片的阻值變化越大，從而有效的判斷回轉支承是否超載。

所述第一應變片組(1)和第二應變片組(2)分別包含工作應變片(A)和溫度補償應變片(B)，使回轉支承可以在復雜工況下使用，減小監(jiān)測誤差。

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)均由運算放大電路，單片機，存儲器，A/D轉換電路，報警電路，LED顯示器組成，采集模塊與PC機通過串口相連，PC通過串口設置超載報警值，并保存在存儲器中。

將實時檢測的電壓值和設置的預警值比較，回轉支承是否超載，當實時檢測的電壓值小于設置的預警值時，回轉支承正常工作，反之則表示超載發(fā)生報警。

所述的運算放大電路包括檢測電橋、直流放大電路、低通濾波電路、峰值保持電路，檢測電橋包括兩個并聯(lián)的橋臂，一個橋臂包括依次串聯(lián)連接的工作應變片A和溫度補償應變片B，另一個橋臂包括依次串聯(lián)連接的電阻R₁和電阻R₂，兩個橋臂都與外部的激勵電源連接，工作應變片A、溫度補償應變片的B的公共端a和電阻R₁、電阻R₂的公共端b輸出檢測信號，當回轉支承受力時，內圈發(fā)生變形，從而使應變片變形，應變片的阻值發(fā)生變化，導致檢測電橋輸出不平衡，檢測電橋輸出的檢測信號經(jīng)過直流放大電路，由低通濾波電路濾除高頻信號，再經(jīng)過峰值保持電路進行信號峰值的采樣保持，最后經(jīng)過模數(shù)轉換器，將模擬信號換成數(shù)字信號給單片機進行相關處理并得出相應的結果數(shù)據(jù)。

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

電阻應變片包括基片，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。

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

所述每片應變片組與對應的采集模塊的放大電路相連，采集模塊與回轉支承內圈通過螺釘相連，采集模塊密封包裝，應變片與采集模塊通過航空接頭相連，具有密封的功能，使智能回轉支承可以在復雜工況下使用，提高報警信號的穩(wěn)定性。

采集模塊中包含單片機，放大電路，存儲器，A/D轉換電路，液晶顯示電路，報警電路?？梢愿鶕?jù)回轉支承的使用狀況，設置報警值。

所述電纜一端通過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，適用于回轉支承的復雜工況，提高超載報警的穩(wěn)定性。

本發(fā)明的有益效果是

本發(fā)明的具有超載報警功能的回轉支承將應變片有效的應用到回轉支承中，并沒有破壞回轉支承的結構尺寸，形成具有超載報警功能的智能回轉支承，結構緊湊，裝配方便，自動化程度高?？梢栽诰€監(jiān)測回轉支承的健康狀態(tài)，為回轉支承的維護和檢修提供可靠的參考依據(jù)。可以有效的延長回轉支承的使用壽命，防止突發(fā)事件的發(fā)生，避免重大的經(jīng)濟和社會效益損失。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體結構示意圖

圖2為本發(fā)明的應變片單元的安裝位置示意圖

圖3為本發(fā)明的檢測電路圖之一。

圖4為本發(fā)明的檢測電路圖之二。

圖5為本發(fā)明的采集模塊內部結構示意圖。

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

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明對進一步說明。

如圖1所示，一種具有超載報警功能的回轉支承，包括回轉支承(7)，回轉支承包括內圈(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)，第一應變片組(1)和第二應變片組(2)。第一應變片組(1)和第二應變片組(2)對稱安裝，粘貼在內圈(2)，兩應變片組角度相差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)安裝在內圈(2)，第一應變片組(1)和第二應變片組(2)的信號分別輸出通過第一電纜(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)過放大處理，再將放大信號輸出。當輸出的放大信號超過設定的預警值時，就觸發(fā)報警電路。

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

如圖3、圖4所示：所述的回轉支承超載的檢測電路包括檢測電橋、直流放大電路、低通濾波電路、峰值保持電路，檢測電橋包括兩個并聯(lián)的橋臂，一個橋臂包括依次串聯(lián)連接的工作應變片A和溫度補償應變片B，另一個橋臂包括依次串聯(lián)連接的電阻R₁和電阻R₂，兩個橋臂都與外部的激勵電源連接，工作應變片A、溫度補償應變片的B的公共端a和電阻R₁、電阻R₂的公共端b輸出檢測信號，當回轉支承受力時，內圈發(fā)生變形，從而使應變片變形，應變片的阻值發(fā)生變化，，導致檢測電橋輸出不平衡，檢測電橋輸出的檢測信號經(jīng)過直流放大電路，由低通濾波電路濾除高頻信號，再經(jīng)過峰值保持電路進行信號峰值的采樣保持，最后經(jīng)過模數(shù)轉換器將模擬信號轉換成數(shù)字信號給單片機進行相關處理并得出結果數(shù)據(jù)。

如圖4所示，采集模塊通過螺釘與回轉支承內圈安裝，采集模塊中包含檢測電路，A/D轉換電路，液晶顯示電路，報警電路?？梢愿鶕?jù)回轉支承的使用狀況，通過串口設置報警值。

所述電纜一端通過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，適用于回轉支承的復雜工況，提高超載報警的穩(wěn)定性。

本發(fā)明將應變片應用到回轉支承上，形成結構緊湊的智能回轉支承，可以在線監(jiān)測回轉支承的運行狀況，當回轉支承超載運行時，發(fā)出報警信號，為回轉支承的維護和檢修提供可靠的參考依據(jù)?？梢杂行У难娱L回轉支承的使用壽命，避免重大的經(jīng)濟損失和人員傷亡。

上面所述的實施僅僅是針對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的的構思和范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設計構思前提下，本領域中普通工程技術人員對本發(fā)明的技術方案做出的各種變型和改進，均應落入本發(fā)明的保護范圍，本發(fā)明請求保護的技術內容已經(jīng)全部記載在權利要求書中。