一种智能滚子信号采集系统的自发电装置

本发明属于智能滚子的自发电领域，具体涉及一种智能滚子信号采集系统的自供电装置。

背景技术：

1、轴承是机械设备必不可少的一个重要零件，在各种机械设备中，起到“关节”的作用，承担着连接各种零件的重任，在车辆、机床、风电设备、电机等领域均有广泛的应用。在工业生产过程中，轴承故障问题对设备运行产生了巨大的影响，不仅会影响生产效率和产品质量，还会带来设备损坏的严重后果。通过分析损坏的轴承，大多数故障轴承是由滚动体失效引起的，因此对轴承滚动体的监测尤为重要。

2、以往的轴承监测设备大部分还是采用将传感器放置在近于轴承的零部件外外壳上,获取各零部件以及外界干扰经过复杂处理装置所获得的振动信号,然后对信号进行分析，做出故障诊断，但对于大型轴承而言,一般是盾构机轴承，大型风电轴承等，由于转速较低，且负载大，使得故障信号难以捕捉，所以对于大型轴承滚动体的监测，提出了内置监测装置的方案,由于监测装置处于滚动体内部，采集故障信号比较容易，且受到外界干扰较小，但这样设计监测装置难以从外部获得供电，如果采用电池供电，难以满足长期实时监测的功能，所以使得内部供电成为一种可行的方式。

3、近年来，人们相继提出了许多关于大型轴承滚动体监测装置的内嵌式解决方案，并且出现了解决供电问题的内部自发电装置，但是这些装置有些难以实现，有些破坏了滚动体的结构，使滚子无法承受巨大的载荷而导致滚子失效，有些自发电装置发出的电能有限，虽有储能装置，但仍然无法满足监测装置的供电需求。同时滚子内部时刻存在着振动和较高的温度，对于内部发电装置的可靠性和耐用性提出了更高的要求。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种智能滚子信号采集系统的自供电装置，该装置通过外壳和底座黏附在空心滚子的内部，发电核心部分由纯机械零件构成，在持续高温和振动的情况下仍能正常运行，同时该装置还可以很好地算出发电功率，对于发电装置储能的设计提供了数据基础。

2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种智能滚子信号采集系统的自发电装置，包括设置在智能滚子中心孔内的发电模块和电源管理模块，发电模块通过导线和电源管理模块连接；所述发电模块中设有随滚子滚动而摆动的摆陀，摆陀下部的齿轮和偏心齿轮啮合，偏心齿轮的偏心轴上安装具有棘爪的推杆，推杆的棘爪和一侧的棘轮配合；棘轮上设有连接齿轮，连接齿轮和发条盒上方的发条齿轮啮合，发条齿轮的轮轴与发条盒内的发条内圈末端连接，发条外圈末端固定在发条盒上；发条盒的圆周和一侧的动力输出齿轮啮合，动力输出齿轮和直流发电机的电机轴连接。

3、所述偏心齿轮上的推杆设置两条。

4、所述摆陀的摆动路径上设置两个限位钉，分别限制摆陀向上和向下摆动的幅度。

5、所述发电模块中还设有用于限制动力输出齿轮转速的擒纵装置。

6、所述发电模块具有与外壳连接的底座，所述摆陀、偏心齿轮、棘轮、发条盒和直流发电机均设置在底座上，外壳为弧形板，与底座连接形成空腔。

7、发电模块和电源管理模块之间设置有分隔所述空腔的隔板。

8、所述外壳和底座粘结在智能滚子的中心孔内。

9、所述外壳和底座均与智能滚子的中心孔内壁之间留有间隙。

10、所述智能滚子信号采集系统的自发电装置还包括信号采集及处理模块和无线传输模块，信号采集及处理模块、无线传输模块与所述电源管理模块同处同一空间中，并与发电模块隔开；电源管理模块将发电模块发出的电能供信号采集及处理模块和无线传输模块使用。

11、所述电源管理模块包含输入单元、ac/dc转化单元、高频转化单元、变压单元、滤波稳压单元、输出单元和电池模组。

12、本发明的有益效果是：本发明发电核心部分由纯机械零件构成，在持续高温和振动的情况下仍能正常运行，同时该装置还可以很好地算出发电功率，对于发电装置储能的设计提供了数据基础。

技术特征：

1.一种智能滚子信号采集系统的自发电装置，其特征在于：包括设置在智能滚子中心孔内的发电模块和电源管理模块，发电模块通过导线和电源管理模块连接；所述发电模块中设有随滚子滚动而因自重摆动的摆陀，摆陀下部的齿轮和偏心齿轮啮合，偏心齿轮的偏心轴上安装具有棘爪的推杆，推杆的棘爪和一侧的棘轮配合；棘轮上设有连接齿轮，连接齿轮和发条盒上方的发条齿轮啮合，发条齿轮的轮轴与发条盒内的发条内圈末端连接，发条外圈末端固定在发条盒上；发条盒的圆周和一侧的动力输出齿轮啮合，动力输出齿轮和直流发电机的电机轴连接。

2.根据权利要求1所述的智能滚子信号采集系统的自发电装置，其特征在于：所述偏心齿轮上的推杆设置两条。

3.根据权利要求1所述的智能滚子信号采集系统的自发电装置，其特征在于：所述摆陀的摆动路径上设置两个限位钉，分别限制摆陀向上和向下摆动的幅度。

4.根据权利要求1所述的智能滚子信号采集系统的自发电装置，其特征在于：所述发电模块中还设有用于限制所述动力输出齿轮转速的擒纵装置。

5.根据权利要求1所述的智能滚子信号采集系统的自发电装置，其特征在于：所述发电模块具有与外壳连接的底座，所述摆陀、偏心齿轮、棘轮、发条盒和直流发电机均设置在底座上，外壳为弧形板，与底座连接形成空腔。

6.根据权利要求5所述的智能滚子信号采集系统的自发电装置，其特征在于：发电模块和电源管理模块之间设置有分隔所述空腔的隔板。

7.根据权利要求5所述的智能滚子信号采集系统的自发电装置，其特征在于：所述外壳和底座粘结在智能滚子的中心孔内。

8.根据权利要求5所述的智能滚子信号采集系统的自发电装置，其特征在于：所述外壳和底座均与智能滚子的中心孔内壁之间留有间隙。

9.根据权利要求1所述的智能滚子信号采集系统的自发电装置，其特征在于：还包括信号采集及处理模块和无线传输模块，信号采集及处理模块、无线传输模块与所述电源管理模块同处同一空间中，并与发电模块隔开；电源管理模块将发电模块发出的电能供信号采集及处理模块和无线传输模块使用。

10.根据权利要求1所述的智能滚子信号采集系统的自发电装置，其特征在于：所述电源管理模块包含输入单元、ac/dc转化单元、高频转化单元、变压单元、滤波稳压单元、输出单元和电池模组。

技术总结
本发明涉及一种智能滚子信号采集系统的自发电装置，包括设置在智能滚子中心孔内的发电模块和电源管理模块，发电模块通过导线和电源管理模块连接；所述发电模块中设有随滚子滚动而摆动的摆陀，摆陀下部的齿轮和偏心齿轮啮合，偏心齿轮的偏心轴上安装具有棘爪的推杆，推杆的棘爪和一侧的棘轮配合；棘轮上设有连接齿轮，连接齿轮和发条盒上方的发条齿轮啮合，发条齿轮的轮轴与发条盒内的发条内圈末端连接，发条外圈末端固定在发条盒上；发条盒的圆周和一侧的动力输出齿轮啮合，动力输出齿轮和直流发电机的电机轴连接。本发明的发电模块可以持续稳定的在高温和振动的情况下正常运行，具有良好的耐用性和可靠性。

技术研发人员：仲志丹,王子豪,彭建军,郝文路,谢兴会,赵俊飞,何奎,杨芳
受保护的技术使用者：河南科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15