磁电式传感装置的制作方法

[0001]
本实用新型涉及一种磁电式压力传感装置，特别是关于一种用于测量油膜压力和油膜涡动频率的磁电式传感装置。


背景技术：

[0002]
近年来，旋转机械转子系统向着高转速、柔性化的方向发展，对滑动轴承的承载力和运转稳定性提出了越来越高的要求，是旋转机械领域的一个重要研究课题。近些年，油膜振荡、油膜失稳等故障频发，轻者造成故障停机，重者会产生转子断裂、抱死以及机组损毁等一系列非常严重的后果，造成巨大的经济损失。
[0003]
滑动轴承的油膜压力是滑动轴承的重要运行参数之一，是对滑动轴承进行设计和失效分析的重要指标；油膜不仅起着承受载荷、减轻摩擦、消除磨损等作用，从动力学观点看，油膜的动特性直接影响转子系统的运动稳定性，油膜涡动频率是油膜失稳判别的另一重要指标。
[0004]
由于滑动轴承油膜间隙狭小，无法安装常规压力传感器进行油膜压力测量，油膜涡动频率更是缺乏测量手段。通过求解雷诺方程所得的数值解，与实际工况下的真实值差异较大。为了实现对滑动轴承运行状态的实时在线监测、故障诊断以及健康预测维护，函待解决其油膜压力和油膜涡动频率的准确测量问题。


技术实现要素：

[0005]
针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种用于测量油膜压力和油膜涡动频率的磁电式传感装置，其结构简单、使用方便、灵敏度高、价格低。
[0006]
为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种磁电式传感装置，其包括导油孔、从动盘、基座、回位弹簧、磁铁套、磁铁、感应线圈和霍尔传感器；所述导油孔的第一端与被测部位连接，第二端与所述基座的左端部连接；所述基座的左端部具有第一腔体，右端部具有第二腔体；所述从动盘位于所述基座的所述第一腔体内，在油液压力作用下在所述第一腔体内左右滑动；所述回位弹簧位于所述基座的所述第一腔体内，沿周向布置；其第一端与所述从动盘连接，第二端与所述第一腔体的右侧壁连接；所述磁铁套穿设在所述基座的所述第一腔体内，其第一端与所述从动盘的中心位置处固定连接，第二端从所述第一腔体的右侧壁中心位置处穿出，随所述从动盘进行左右滑动；所述磁铁套的第二端设置有定位安装孔；所述磁铁设置在所述磁铁套的所述定位安装孔内，跟随所述磁铁套一起来回移动；所述感应线圈设置在所述基座的所述第二腔体内，在所述磁铁的来回移动中感应出交变感应电动势，并传输至外部设备；所述霍尔传感器设置在所述基座的所述第二腔体的右侧壁上，其在所述磁铁的磁场作用下产生交变电位差，并传输至外部设备。
[0007]
进一步，所述导油孔采用外螺纹安装被测部位的滑动轴承座上。
[0008]
进一步，所述导油孔采用圆柱状结构或采用与轴瓦内径一致的弧面结构。
[0009]
进一步，所述第一腔体左端壁面上设置有卡槽，所述第一腔体的右侧壁周向上间
隔设置有若干用于定位安装所述回位弹簧的第一沉头座，右侧壁中心位置处设置有用于安装所述磁铁套的定位通孔。
[0010]
进一步，所述基座的所述第一腔体内设置有卡环，所述卡环安装在所述基座的所述卡槽内。
[0011]
进一步，所述从动盘的内侧壁周向上间隔设置有若干用于定位安装所述回位弹簧的第二沉头座，中心位置处设置有用于安装所述磁铁套的定位孔；所述从动盘的周向端部设置有圆环槽。
[0012]
进一步，所述从动盘与所述基座的所述第一腔体侧壁之间设置有o型密封圈，所述o型密封圈嵌设在所述从动盘的所述圆环槽内。
[0013]
进一步，所述磁铁采用长方体磁铁或者圆柱体磁铁。
[0014]
进一步，所述基座的所述第二腔体右侧壁上设置有感应电路引脚；所述感应电路引脚与所述感应线圈连接，所述感应线圈感应出交变感应电动势经所述感应电路引脚输出到所述外部设备。
[0015]
进一步，所述基座的所述第二腔体右侧壁上设置有霍尔元件引脚；所述霍尔元件引脚与所述霍尔传感器连接，所述霍尔传感器在所述磁铁的磁场作用下产生交变电位差，经所述霍尔元件引脚输出到所述外部设备。
[0016]
本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型采用的导油孔的形式不单一，可以满足不同型号滑动轴承的测量需要，来满足设备运行状态在线监测、诊断的需求。2、本实用新型采用了六个回位弹簧，均匀分布在从动盘圆周上，有效提高了该传感装置的稳定性和测量的精准度。3、本实用新型与基于惠斯通电桥原理的膜片式压力传感器相比，结构简单，成本极低，易于推广使用。4、本实用新型由于集成了霍尔元件，可以实时测量磁铁元件振动频率，进而获得油膜涡动频率。
[0017]
综上，本实用新型的磁电式传感装置，能广泛应用于滑动轴承的油膜压力测量、油膜涡动频率测量、状态监测与健康维护，具有很好的推广价值和经济效益。
附图说明
[0018]
图1为本实用新型的第一结构示意图。
[0019]
图2为本实用新型的第二结构示意图。
具体实施方式
[0020]
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。
[0021]
本实用新型提供一种磁电式传感装置，该装置能实现对滑动轴承的油膜压力和油膜涡动频率的测量。如图1、图2所示，本实用新型包括导油孔1、从动盘2、基座5、回位弹簧6、磁铁套7、磁铁8、感应线圈9和霍尔传感器10。其中：
[0022]
导油孔1，其第一端与被测部位连接，第二端与基座5的左端部连接；
[0023]
基座5，其左端部具有第一腔体，右端部具有第二腔体；
[0024]
从动盘2，位于基座5的第一腔体内，在油液压力作用下可以在第一腔体内左右滑动；
[0025]
回位弹簧6，位于基座5的第一腔体内，沿周向布置；其第一端与从动盘2连接，第二端与第一腔体的右侧壁连接；
[0026]
磁铁套7，采用t型结构，穿设在基座5的第一腔体内，其第一端与从动盘2中心位置处固定连接，第二端从第一腔体的右侧壁中心位置处穿出，可随从动盘2进行左右滑动；其t型结构的t型头部位于第一腔体的右侧壁外部，用于进行限位；并在第二端设置有定位安装孔；
[0027]
磁铁8，设置在磁铁套7的定位安装孔内，可以跟随磁铁套7一起来回移动，进而可以跟随从动盘2在油膜压力的作用下来回移动；
[0028]
感应线圈9，设置在基座5的第二腔体内，可以在磁铁8的左右来回移动中感应出交变感应电动势，并传输至外部设备，实现对油膜压力的测量；
[0029]
霍尔传感器10，设置在基座5的第二腔体的右侧壁上，其在磁铁8的磁场作用下产生交变电位差，并传输至外部设备，进行傅里叶变换，实现对油膜涡动频率的测量。
[0030]
在一个优选的实施例中，导油孔1采用外螺纹安装在被测部位的滑动轴承座上，且导油孔1可以采用圆柱状结构(如图1所示)，也可以采用与轴瓦内径一致的弧面结构(如图2所示)，用以不同型号或者内径较小的滑动轴承使用，可以单独定制其所需要的内径。
[0031]
在一个优选的实施例中，基座5的第一腔体左端壁面上设置有卡槽，第一腔体的右侧壁周向上间隔设置有若干第一沉头座，用于定位安装回位弹簧6；右侧壁中心位置处设置有定位通孔，用于安装磁铁套7。在本实施例中，优选的，第一沉头座设置为6个。
[0032]
上述实施例中，位于基座5的第一腔体内还设置有卡环3。卡环3安装在基座5的卡槽内，位于从动盘2的左侧(即外侧)，可以防止从动盘2在油压作用下来回移动的过程中滑出第一腔体。
[0033]
在一个优选的实施例中，从动盘2的内侧壁周向上间隔设置有若干第二沉头座，用于定位安装回位弹簧6；中心位置处设置有定位孔，用于安装磁铁套7。并在从动盘2的周向端部设置有圆环槽。在本实施例中，优选的，第二沉头座设置为6个。
[0034]
使用时，由于被测部位的滑动轴承油膜压力不稳定，若弹簧数量过少易导致从动盘2发生偏转以至于测量结果不准确，因此优选加装6个回位弹簧6，并且回位弹簧6的数量依据实际情况而定，可以适量进行增减。
[0035]
上述实施例中，在从动盘2与基座5的第一腔体侧壁之间设置有o型密封圈4，o型密封圈4嵌设在从动盘2的圆环槽内，以防止油液在从动盘2的来回移动过程中泄露进入从动盘2右侧的第一腔体内。
[0036]
在一个优选的实施例中，磁铁8可以采用长方体磁铁或者圆柱体磁铁。
[0037]
在一个优选的实施例中，基座5的第二腔体右侧壁上还设置有感应电路引脚11和霍尔元件引脚12；感应电路引脚11与感应线圈9连接，霍尔元件引脚12与霍尔传感器10连接。感应线圈9感应出交变感应电动势经感应电路引脚11输出到外部设备；霍尔传感器10在磁铁8的磁场作用下产生交变电位差，经霍尔元件引脚12输出到外部设备。
[0038]
综上，本实用新型在使用时，将导油孔1拧入滑动轴承座，滑动轴承油液沿导油孔1
进入导油孔1和从动盘2之间的腔体内，在油膜压力的作用下推动从动盘2向水平轴正方向移动，基于电磁感应原理，感应出的电压通过感应电路线圈9传输到外部测量设备，再经过公式换算得到滑动轴承的油膜压力。换算公式如下：
[0039]
pa＝kcδ
ꢀꢀꢀ
(1)
[0040]
k＝k1+k2+
…
k
n
ꢀꢀꢀ
(2)
[0041]
cδ＝u
ꢀꢀꢀ
(3)
[0042][0043]
式中，p为油膜压力，a是作用面积，k是当量弹性系数，k
n
为第n个回位弹簧的刚度系数，δ是位移量，c是电磁感应系数，u是感应电压。
[0044]
另外，由于滑动轴承存在油膜涡动和油膜振荡现象，因此油膜压力作用下磁铁8在水平轴方向会有微小的高频振动，通过将磁铁8往复移动带来的磁场变化，经过霍尔传感器10感应出电压波形经霍尔传感器引脚12输出到外部测量设备，对电压波形做快速傅里叶变换可以得出频率，就间接地测出了油膜压力变化的频率，可以认为是油膜涡动频率。
[0045]
上述各实施例仅用于说明本实用新型，各部件的结构、尺寸、设置位置及形状都是可以有所变化的，在本实用新型技术方案的基础上，凡根据本实用新型原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。