一种基于复合膜系结构的温度型自感知轴承的制作方法

本实用新型专利涉及轴承技术领域，具体为一种基于复合膜系结构的温度型自感知轴承。

背景技术：

随着智能产业的发展，需要针对智能制造装备的关键共性技术提出相应的解决方案，而做为关键基础零部件之一的轴承，其高可靠性以及高稳定性的要求也日益得到广泛的重视。国内外对轴承的实时监测主要是通过安装在外围机构上传感器进行检测，存在检测信息噪音多的缺陷。目前自感知轴承的研究主要是通过外挂机构安装传感器，对轴承的结构有一定的改变，外挂机构会影响轴承本身的性能。因此结构的改变不能降低轴承本身性能及保证传感器所检测到的轴承信息精准是自感知轴承要解决的关键问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种传热特性好的基于复合膜系结构的温度型自感知轴承，不仅不影响轴承本身的性能，且具有检测精准的特性，且复合膜系具有结合强度高、传热特性好的特性，为后续对轴承进行实时监测及故障诊断提供了良好的技术条件。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种基于复合膜系结构的温度型自感知轴承，包括轴承本体和信号传输处理装置，在轴承本体的不动圈外表面涂覆多孔介质的SiO2薄膜，在保证多孔介质的SiO2薄膜不丧失绝缘性能的基础上在其SiO2孔道内填充有石墨烯；在多孔介质的SiO2薄膜表面涂覆有NiCr/石墨烯功能膜，NiCr/石墨烯功能膜构成薄膜热电偶，其中NiCr端、石墨烯端分别通过引线和信号传输处理装置连接，在NiCr/石墨烯功能膜表面涂覆有Si3N4保护膜。

作为本实用新型所述的一种基于复合膜系结构的温度型自感知轴承的优选：所述薄膜热电偶为K型结构热电偶。

由于采用了上述技术方案，本实用新型专利具有如下有益效果：

具有复合膜系结构的自感知轴承不仅不影响轴承本身的性能，且具有检测精准的特性，且复合膜系具有传热特性好的特性，为后续对轴承进行实时监测及故障诊断提供了良好的技术条件。

附图说明

图1是本实用新型基于复合膜系结构的温度型自感知轴承示意图；

图2是NiCr/石墨烯功能膜与信号传输装置连接示意图；

图3是试验例中填充有石墨烯的多孔介质的SiO2薄膜在不同石墨烯填充量下的导热系数，导热系数的单位是w/mK；

图中标记：1、轴承本体；2、多孔介质的SiO2薄膜；3、NiCr/石墨烯功能膜；4、Si3N4保护膜；5、信号传输处理装置；6、石墨烯端；7、NiCr端；8、热接点。

具体实施方式

为了使实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1所示，一种基于复合膜系结构的温度型自感知轴承，由轴承本体1、多孔介质的SiO2薄膜2、NiCr/石墨烯功能膜3、Si3N4保护膜4以及信号传输处理装置5集合构成；多孔介质的SiO2薄膜2涂覆在轴承本体1的不动圈外表面上，且多孔介质的SiO2薄膜2的SiO2孔道中填充有石墨烯，以增强多孔介质的SiO2薄膜2的传热特性，并且在填充石墨烯以后，要保证多孔介质的SiO2薄膜2仍然具有绝缘性能，为此，石墨烯的填充量可优选为多孔介质的SiO2薄膜2质量的2%；所述的NiCr/石墨烯功能膜3通过掩膜的方式涂覆在多孔介质的SiO2薄膜2上，NiCr/石墨烯功能膜3是K型结构，NiCr膜7和石墨烯膜6形成搭接热接点8进而构成薄膜热电偶，并分别与信号传输处理装置5连接；NiCr/石墨烯功能膜3外涂覆Si3N4保护膜4，对NiCr/石墨烯功能膜3进行保护。

工作原理：本实用新型基于复合膜系结构的温度型自感知轴承通过涂覆在轴承本体不动圈外表面的薄膜热电偶检测轴承外表面的温度，然后通过信号传输处理装置传送的监测系统中，进而对轴承服役状态进行实时监测并进行故障诊断及预警，可以有效的避免故障的发生，也为具有自调控功能的智能轴承的开发提供技术支持。

实施例2

在实施例1的基础上，所述的石墨烯的填充量优选为多孔介质的SiO2薄膜2质量的3%。

实施例3

在实施例1的基础上，所述的石墨烯的填充量优选为多孔介质的SiO2薄膜2质量的4%。

实施例4

在实施例1的基础上，所述的石墨烯的填充量优选为多孔介质的SiO2薄膜2质量的5%。

试验例

采用3w方法，对添加石墨烯的SiO2薄膜进行导热系数测试，测试结果如图3所示。由图3的试验结果可知：石墨烯的填充有利于提高薄膜的导热系数，且随着石墨烯填充量的增多，导热系数逐渐增大，也即从轴承热源位置传到传感器上的热更多，检测的温度将更加准确。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。