带有健康状况监测的智能型盾构机主轴承的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及盾构机主轴承领域，具体的说是一种带有健康状况监测的智能型盾构机主轴承。
【背景技术】
[0002]盾构机主轴承是盾构掘进机的核心部件，起着支撑盾构刀盘并使之回转破岩的作用。盾构机主轴承在重载、低速条件下工作，承受轴向力、径向力和倾覆力矩载荷的联合作用。盾构机主轴承工作在地下密闭空间，散热状况差、工况条件恶劣，发生故障时难以判断故障点。盾构机在既定施工段不允许出现任何故障，作为核心部件的主轴承的寿命和可靠性直接影响着盾构机的施工安全。
[0003]现有对盾构机主轴承健康状况的判断是在盾构主机大修期间，由维修人员通过设置在轴承上的窥视窗口对轴承内部的状况进行检查。这种方式效果差，效率低，尤其是不能实时的反映出轴承在运行时的实际健康状况。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种具有实时感知自身健康状况的智能型盾构机主轴承，实现对盾构机主轴承健康状况的实时在线监测，提高整个盾构机主机的安全性和可靠性。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为:
[0006]—种带有健康状况监测的智能型盾构机主轴承，包括盾构机主轴承机械结构、无线数据采集端和后台监测端，所述的盾构机主轴承机械结构将传感器单元安装于盾构机主轴承的内部，用于对轴承在运行状态下的健康参数进行采集和传输，盾构机主轴承设有轴承内圈、轴承外圈、滚动体和保持架；
[0007]无线数据采集端包括传感器、信号调理电路、无线终端节点和协调器，传感器安装在轴承的不动内圈上，将盾构轴承在运行状态下的健康状态信号进行实时采集，信号调理电路将传感器采集到的信号进行转化和处理，无线终端节点用于搜寻网络，并向网络中的协调器申请加入网络，定时将经转化处理的数据向协调器传送；
[0008]后台监测端包括数据采集模块、数据存储和显示模块，数据采集模块用于接受协调器收集到的数字信号，数据存储和显示模块用于将采集模块的数据进行存储和显示；
[0009]所述传感器包括温度传感器、加速度传感器和位移传感器；
[0010]所述温度传感器通过螺纹联结植入在轴承内圈中，通过安装孔伸入到轴承内圈的滚道面下部；
[0011 ] 所述加速度传感器通过螺纹联结安装在轴承内圈的内圆柱面上；
[0012]所述位移传感器通过螺纹联结植入在轴承内圈的挡边中，在轴承内圈挡边部位的轴向端面上开孔，用于将位移传感器的线缆引出。
[0013]本实用新型的有益效果:
[0014]本实用新型通过设计出智能型盾构机主轴承的机械结构，并开发出一套基于无线传输的健康数据智能监测系统，用于对盾构机主轴承的温升值、振动值和磨损量等参数的采集和传输，实现了盾构主机设备在运行不拆卸的情况下，监测主轴承自身健康状况的能力，可以实时掌握轴承的运行状况，及时发现产生故障的部位和原因，极大地提高了设备的安全性和稳定性，降低了维修成本和维护时间。
[0015]本实用新型采用无线网络传感器技术实现盾构机主轴承的健康参数与上位工控机之间的数据传输，避免了通过线缆进行有线连接，满足了盾构机主轴承的特殊应用要求。
【附图说明】
[0016]图1本实用新型结构示意图；
[0017]图2本实用新型盾构机主轴承监测系统原理图；
[0018]附图标记:1为轴承外圈，2为轴承内圈，3为滚动体，4为保持架，5为温度传感器，6为加速度传感器，7为加速度传感器防护罩，8为位移传感器，9位移传感器测量头，10为位移传感器极片。
【具体实施方式】
[0019]下面结合【具体实施方式】对本实用新型做进一步的阐述。
[0020]一种带有健康状况监测的智能型盾构机主轴承，其特征在于:包括盾构机主轴承机械结构、无线数据采集端和后台监测端，所述的盾构机主轴承机械结构将传感器单元安装于盾构机主轴承的内部，用于对轴承在运行状态下的健康参数进行采集和传输，盾构机主轴承设有轴承内圈、轴承外圈、滚动体和保持架；
[0021]无线数据采集端包括传感器、信号调理电路、无线终端节点和协调器，传感器安装在轴承内圈上，将盾构轴承在运行状态下的健康状态信号进行实时采集，信号调理电路将传感器采集到的信号进行转化和处理，无线终端节点用于搜寻网络，并向网络中的协调器申请加入网络，定时将经转化处理的数据向协调器传送；
[0022]后台监控端包括数据采集模块、数据存储和显示模块，数据采集模块用于接受协调器收集到的数字信号，数据存储和显示模块用于将采集模块的数据进行存储和显示；
[0023]本实用新型的智能型盾构机主轴承，具有实时感知自身健康状况的能力，可以实时监测轴承的健康状况参数，包括温升值、振动值和磨损量等参数，通过后续测试系统的信号处理和分析，可以快速掌握轴承的运行情况，及时发现产生故障的部位和原因，极大地提高了设备的安全性和稳定性，降低了维修成本和维护时间。
[0024]一种带有健康状况监测的智能型盾构机主轴承，包括轴承外圈1，轴承内圈2，滚动体3，保持架4，温度传感器5，加速度传感器6，加速度传感器防护罩7，位移传感器8，位移传感器测量头9，位移传感器极片10和无线数据采集端；
[0025]温度传感器5、加速度传感器6和位移传感器8，将检测到的轴承健康状况模拟信号经调理电路后传送至无线数据采集端协调器；
[0026]如图1所示:所述温度传感器通2过螺纹联结植入在轴承内圈2中，通过安装孔伸入到轴承内圈2的滚道面下部；
[0027]所述加速度传感器6通过螺纹联结安装在轴承内圈2的内圆柱面上，加速度传感器防护罩7内塞入泡棉以减轻自身和外界杂乱振动信号的干扰；
[0028]所述位移传感器8通过螺纹联结植入轴承内圈2的挡边中，在轴承内圈2挡边部位的轴向端面上开孔，用于将位移传感器8的线缆引出，所述位移传感器极片10植入于轴承内圈2槽侧部；
[0029]如图2所示，所述1、2、3号无线信号采集端分别将温度传感器5、加速度传感器6、位移传感器8采集到的模拟信号转化成数字信号，通过ZigBee无线通讯协议传输至协调器中；
[0030]所述协调器通过USB串口与工控机实现通信；
[0031]所述发射器1、2、3和协调器采用基于ZigBee的CC2530无线射频发射模块进行数据发送和接收；
[0032]所述采集端1、2、3采用IAR软件进行程序编写，联网调试，发射器1、2、3和协调器之间按照设定组网流程自组网连接，工控机人机交互界面采用Visual C++软件编写，可实现数据的在线显示、处理和分析。
【主权项】
1.一种带有健康状况监测的智能型盾构机主轴承，其特征在于:包括盾构机主轴承机械结构、无线数据采集端和后台监测端，所述的盾构机主轴承机械结构将传感器单元安装于盾构机主轴承的内部，用于对轴承在运行状态下的健康参数进行采集和传输，盾构机主轴承设有轴承内圈、轴承外圈、滚动体和保持架； 无线数据采集端包括传感器、信号调理电路、无线终端节点和协调器，传感器安装在轴承内圈上，将盾构机主轴承在运行状态下的健康状态信号进行实时采集，信号调理电路将传感器采集到的信号进行转化和处理，无线终端节点用于搜寻网络，并向网络中的协调器申请加入网络，定时将经转化处理的数据向协调器传送； 后台监测端包括数据采集模块、数据存储和显示模块，数据采集模块用于接受协调器收集到的数字信号，数据存储和显示模块用于将采集模块的数据进行存储和显示。2.如权利要求1所述的带有健康状况监测的智能型盾构机主轴承，其特征在于:所述传感器包括温度传感器、加速度传感器和位移传感器。3.如权利要求2所述的带有健康状况监测的智能型盾构机主轴承，其特征在于:所述温度传感器通过螺纹联结植入在轴承内圈中，通过安装孔伸入到轴承内圈的滚道面下部。4.如权利要求2所述的带有健康状况监测的智能型盾构机主轴承，其特征在于:所述加速度传感器通过螺纹联结安装在轴承内圈的内圆柱面上。5.如权利要求2所述的带有健康状况监测的智能型盾构机主轴承，其特征在于:所述位移传感器通过螺纹联结植入在轴承内圈的挡边中，在轴承挡边部位的轴向端面上开孔，用于将位移传感器的线缆引出。
【专利摘要】本实用新型涉及一种带有健康状况监测的智能型盾构机主轴承，包括盾构机主轴承机械结构、无线数据采集端和后台监测端，所述的盾构机主轴承机械结构将传感器单元安装于盾构机主轴承的内部，用于对轴承在运行状态下的健康参数进行采集和传输，盾构机主轴承设有轴承内圈、轴承外圈、滚动体和保持架；本实用新型通过设计出智能型盾构机主轴承的机械结构，并开发出一套基于无线传输的健康数据智能监测系统，用于对盾构机主轴承的温升值、振动值和磨损量等参数的采集和传输，实现了盾构主机设备在运行不拆卸的情况下，监测主轴承自身健康状况的能力，可以实时掌握轴承的运行状况，及时发现产生故障的部位和原因，极大地提高了设备的安全性和稳定性，降低了维修成本和维护时间。
【IPC分类】F16C41/00
【公开号】CN204755617
【申请号】CN201520473780
【发明人】李云峰, 韩向远, 沈金玉, 周晨晨, 李倩, 杨真平
【申请人】河南科技大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年7月4日