阅读说明：本技术 轴承及密封装置、轴承轴向游隙监测装置及监测方法 (Bearing, sealing device, bearing axial clearance monitoring device and monitoring method ) 是由 吴丽娟 蔡福强 刘鑫 贾宪林 于 2020-07-29 设计创作，主要内容包括：本发明实施例提供一种轴承及密封装置,轴承轴向游隙监测装置及监测方法,密封装置包括：防尘环,适于与轴承的轴承内圈固定；骨架,整体呈环形结构,适于与轴承的轴承外圈固定,骨架上固定有支撑唇,支撑唇适于抵接于防尘环的径向部；弹簧,待将密封装置安装于轴承内圈和轴承外圈之间后,弹簧呈压缩状态,且弹簧的两端分别抵接于骨架和支撑唇,弹簧的轴线平行于骨架的轴线；压力传感器,设置于弹簧的与骨架相接触的轴向端部或者与支撑唇相接触的轴向端部,适于监测弹簧的压力,得到压力信号。本发明实施例提供的密封装置能够为获取轴承轴向游隙的变化提供基础,即后续根据压力传感器的压力信号能够实现对轴承轴向游隙的监测。(The embodiment of the invention provides a bearing and a sealing device, and a bearing axial clearance monitoring device and a monitoring method, wherein the sealing device comprises: the dustproof ring is suitable for being fixed with a bearing inner ring of the bearing; the framework is of an annular structure and is suitable for being fixed with a bearing outer ring of the bearing, and a support lip is fixed on the framework and is suitable for abutting against the radial part of the dust-proof ring; the spring is in a compressed state after the sealing device is arranged between the bearing inner ring and the bearing outer ring, two ends of the spring are respectively abutted against the framework and the supporting lip, and the axis of the spring is parallel to the axis of the framework; the pressure sensor is arranged at the axial end part of the spring, which is contacted with the framework, or the axial end part of the spring, which is contacted with the supporting lip, and is suitable for monitoring the pressure of the spring to obtain a pressure signal. The sealing device provided by the embodiment of the invention can provide a basis for obtaining the change of the axial clearance of the bearing, namely the monitoring of the axial clearance of the bearing can be realized according to the pressure signal of the pressure sensor.)

轴承及密封装置、轴承轴向游隙监测装置及监测方法

技术领域

本发明实施例涉及机械密封技术领域，尤其涉及一种轴承及密封装置、轴承轴向游隙监测装置及监测方法。

背景技术

因列车行驶过程中车轮需要左右摆动，轮轴和轴承内圈也一直在摆动，从而在轮对轴承的内圈和外圈之间设置有一定的轴向游隙，以防止轴承卡死。若轮对轴承组装不准确，或者轴承内圈由于夹紧件(比如，前盖，螺栓和后挡)失效导致松动，或者轴承产生磨损，均可能导致内圈和外圈之间的游隙变大。

轴承轴向游隙过大，则轴承各部件所受到的冲击较大，甚至可能导致轴承内圈脱出，轴承损坏，进而导致翻车脱轨事故的发生。

因此，如何监测运行期间轴承的轴向游隙变化，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例解决的技术问题是监测运行期间轴承的轴向游隙变化。

为解决上述问题，本发明实施例提供一种密封装置，包括：

防尘环，适于与轴承的轴承内圈固定；

骨架，整体呈环形结构，适于与所述轴承的轴承外圈股sin，所述骨架上固定有支撑唇，所述支撑唇适于抵接于所述防尘环的径向部；

弹簧，设置于所述骨架和所述支撑唇之间，待将所述密封装置安装于轴承内圈和轴承外圈之间后，所述弹簧呈压缩状态，且所述弹簧的两端分别抵接于所述骨架和所述支撑唇，所述弹簧的轴线平行于所述骨架的轴线；

压力传感器，设置于所述弹簧的与所述骨架相接触的轴向端部或者与所述支撑唇相接触的轴向端部，适于监测所述弹簧的压力，得到压力信号。

可选地，密封装置还包括：

刚性件，所述刚性件固定于所述支撑唇，所述弹簧通过抵接或固定于所述刚性件抵接于所述支撑唇。

可选地，所述支撑唇开设有安装孔，所述刚性件通过嵌入所述支撑唇的安装孔中而固定于所述支撑唇。

可选地，所述刚性件和所述骨架二者中的至少一者开设有定位槽，所述弹簧的轴向端部通过抵接于所述定位槽抵接于所述刚性件或者/和所述骨架。

可选地，所述刚性件为碳板。

可选地，所述弹簧的数量为至少两个，各所述弹簧沿所述密封装置的周向均匀分布。

可选地，所述密封装置，还包括：

防尘密封唇，固定于所述骨架上且抵接于所述防尘环的轴向部，所述防尘密封唇位于所述支撑唇的内侧，所述防尘密封唇的材料为导电橡胶。

为解决上述问题，本发明实施例还提供了一种轴承，包括轴承内圈，轴承外圈以及前述的密封装置。

为解决上述问题，本发明实施例还提供了一种轴承轴向游隙监测装置，包括：

前述的密封装置；

处理器，适于根据所述压力信号获取预设时间间隔内所述弹簧的最大压缩变化量，当所述最大压缩变化量大于预设安全阈值时，控制报警单元报警。

为解决上述问题，本发明实施例还提供了一种轴承轴向游隙监测方法，包括：

采用前述的密封装置获取压力信号；

根据所述压力信号获取预设时间间隔内所述弹簧的最大压缩变化量，当所述最大压缩变化量大于预设安全阈值时，控制报警单元报警。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点：

本发明实施例所提供的密封装置，待将所述密封装置安装于轴承内圈和轴承外圈之间后，防尘环与轴承内圈固定，骨架与轴承外圈固定，固定于骨架上的支撑唇抵接于所述防尘环的径向部，弹簧呈预压缩的抵接于所述骨架和所述支撑唇。从而，当轴承内圈相对于轴承外圈之间的轴向游隙发生变化时，由于防尘环与轴承内圈固定，骨架与轴承外圈固定，轴承内圈和轴承外圈之间的轴向游隙的变化即为骨架和防尘环之间的轴向之间相对距离的变化，因弹簧的轴向两端分别抵接于骨架和支撑唇，支撑唇抵接于所述防尘环的径向部，骨架和防尘环之间的轴向之间相对距离的变化即为弹簧的压缩量的变化，因而弹簧的压缩量的变化能够反映轴承内圈和轴承外圈之间的轴向游隙的变化，压力传感器能够时刻监测弹簧的压力，而弹簧的压力与弹簧压缩量之间具有对应关系，从而基于弹簧的压力的变化就可以得到轴承内圈和轴承外圈之间的轴向游隙的变化。这样，本发明实施例提供的密封装置，利用在防尘环和骨架之间设置弹簧，并在弹簧的端部设置压力传感器，可以获取弹簧的压力，可以为基于弹簧的压力获取弹簧伸缩量的变化，进而获取轴承轴向游隙的变化提供基础，并可以为进一步在轴承运行期间实现对轴承轴向游隙的监测，降低轴承各部件由于轴向游隙过大而承受的冲击和轴承损坏的概率、提高车辆运行的安全性提供基础，且结构简单、实现方便。

本发明实施例所提供的轴承轴向游隙监测装置，通过前述的密封装置获取压力信号后，处理器能够根据所述压力信号获取预设时间间隔内所述弹簧的最大压缩变化量，当所述最大压缩变化量大于预设安全阈值时，控制报警单元报警，从而能够在轴承运行期间实现对轴承轴向游隙的监测，降低因轴向游隙过大使轴承受到较大的冲击，甚至可能导致内圈脱出轴承损坏的风险。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例所提供的一种轴承的局部结构示意图；

图2是本发明实施例所提供的轴承轴向游隙监测方法的流程图。

其中：10-弹簧；20-刚性件；30-骨架；40-防尘环；410-径向部；420-轴向部；50-轴承外圈；60-轴承内圈。

具体实施方式

由背景技术可知，当前的轴承监测系统无法监测到轴承轴向游隙的变化。

为了监测轴承运行期间的轴向游隙变化，本发明实施例提供了一种密封装置，待将所述密封装置安装于轴承内圈和轴承外圈之间后，防尘环与轴承内圈固定，骨架与轴承外圈固定，固定于骨架上的支撑唇抵接于所述防尘环的径向部，弹簧呈预压缩的抵接于所述骨架和所述支撑唇。从而，当轴承内圈相对于轴承外圈之间的轴向游隙发生变化时，由于防尘环与轴承内圈固定，骨架与轴承外圈固定，轴承内圈和轴承外圈之间的轴向游隙的变化即为骨架和防尘环之间的轴向之间相对距离的变化，因弹簧的轴向两端分别抵接于骨架和支撑唇，支撑唇抵接于所述防尘环的径向部，骨架和防尘环之间的轴向之间相对距离的变化即为弹簧的压缩量的变化，因而弹簧的压缩量的变化能够反映轴承内圈和轴承外圈之间的轴向游隙的变化，压力传感器能够时刻监测弹簧的压力，而弹簧的压力与弹簧压缩量之间具有对应关系，从而基于弹簧的压力的变化就可以得到轴承内圈和轴承外圈之间的轴向游隙的变化。这样，本发明实施例提供的密封装置，利用在防尘环和骨架之间设置弹簧，并在弹簧的端部设置压力传感器，可以获取弹簧的压力，可以为基于弹簧的压力获取弹簧伸缩量的变化，进而获取轴承轴向游隙的变化提供基础，并可以为进一步在轴承运行期间实现对轴承轴向游隙的监测，降低轴承各部件由于轴向游隙过大而承受的冲击和轴承损坏的概率、提高车辆运行的安全性提供基础，且结构简单、实现方便。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本说明书所涉及到的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，仅是为了便于描述和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位，以特定的方位构造，因此不能理解为对本发明的限制。

请参考图1，图1是本发明实施例所提供的一种轴承的局部结构示意图。

如图1所示，本发明实施例所提供的密封装置，包括：

防尘环40，适于与轴承的轴承内圈60固定；

骨架30，整体呈环形结构，适于与所述轴承的轴承外圈50固定，所述骨架30上固定有支撑唇，所述支撑唇适于抵接于所述防尘环40的径向部410；

弹簧10，设置于所述骨架30和所述支撑唇之间，待将所述密封装置安装于轴承内圈60和轴承外圈50之间后，所述弹簧10呈压缩状态，且所述弹簧10的两端分别抵接于所述骨架30和所述支撑唇，所述弹簧10的轴线平行于所述骨架30的轴线；

压力传感器，设置于所述弹簧10的与所述骨架30相接触的轴向端部或者与所述支撑唇相接触的轴向端部，适于监测弹簧10的压力，得到压力信号。

所述弹簧的轴线平行于所述骨架的轴线，指的是弹簧的轴向两端分别抵接于所述骨架和所述支撑唇后，弹簧的轴向两端在同一高度上，以避免弹簧倾斜导致测量误差。

在一种具体实施例中，为了便于安装，压力传感器可以设置于所述弹簧10的与所述骨架30相接触的轴向端部。

为了提高测量的准确性，在一种具体实施例中，弹簧10的数量可以为至少两个，各所述弹簧沿所述密封装置的周向均匀分布。通过增加弹簧的数量，能够避免轴承局部倾斜造成的测量数据偏差，提高轴承轴向游隙测量的准确性。

支撑唇主要用于支撑弹簧，通过将弹簧抵接于骨架和支撑唇，支撑唇抵接于防尘环，防尘环与支撑唇相对转动时，弹簧与骨架和支撑唇相对静止。支撑唇可以是块状结构，支撑唇的数量与弹簧数量对应，只设置于弹簧抵接的位置，沿密封装置的周向间隔排列；支撑唇也可以是环形结构，从而不但起到支撑弹簧的作用，还能够起到密封的效果。

防尘环可以通过与轴承内圈过盈配合的方式固定于轴承内圈，同理，骨架可以通过与轴承外圈过盈配合的方式固定于轴承外圈。当然，在其他实施例中，固定方式不做限定，还可以通过卡接等方式实现固定。

本发明实施例所提供的密封装置，待将所述密封装置安装于轴承内圈和轴承外圈之间后，防尘环与轴承内圈固定，骨架与轴承外圈固定，固定于骨架上的支撑唇抵接于所述防尘环的径向部，弹簧呈预压缩的抵接于所述骨架和所述支撑唇。从而，当轴承内圈相对于轴承外圈之间的轴向游隙发生变化时，由于防尘环与轴承内圈固定，骨架与轴承外圈固定，轴承内圈和轴承外圈之间的轴向游隙的变化即为骨架和防尘环之间的轴向之间相对距离的变化，因弹簧的轴向两端分别抵接于骨架和支撑唇，支撑唇抵接于所述防尘环的径向部，骨架和防尘环之间的轴向之间相对距离的变化即为弹簧的压缩量的变化，因而弹簧的压缩量的变化能够反映轴承内圈和轴承外圈之间的轴向游隙的变化，压力传感器能够时刻监测弹簧的压力，而弹簧的压力与弹簧压缩量之间具有对应关系，从而基于弹簧的压力的变化就可以得到轴承内圈和轴承外圈之间的轴向游隙的变化。这样，本发明实施例提供的密封装置，利用在防尘环和骨架之间设置弹簧，并在弹簧的端部设置压力传感器，可以获取弹簧的压力，可以为基于弹簧的压力获取弹簧伸缩量的变化，进而获取轴承轴向游隙的变化提供基础，并可以为进一步在轴承运行期间实现对轴承轴向游隙的监测，降低轴承各部件由于轴向游隙过大而承受的冲击和轴承损坏的概率、提高车辆运行的安全性提供基础，且结构简单、实现方便。

在一种具体实施例中，为了提高弹簧10安装的牢固性，以提高测量的准确性，密封装置还可以包括：刚性件20，所述刚性件20固定于所述支撑唇，所述弹簧10通过抵接或固定于所述刚性件20抵接于所述支撑唇。

刚性件20的材质可以是钢铁、塑料、石墨等任意刚性大于橡胶等弹性体的材料，将弹簧10抵接于刚性件20的表面，相较于弹簧10直接抵接于支撑唇，由于刚性件20的刚性较大，能够提高弹簧10的安装稳固性，提高测量的精确性。弹簧也可以是固定在刚性件的表面，弹簧可以通过粘接或者焊接的方式固定在刚性件上。

所述支撑唇可以开设有安装孔，所述刚性件20通过嵌入所述支撑唇的安装孔中而固定于所述支撑唇。通过在支撑唇上开设安装孔实现刚性件的固定，工艺简单。在其他实施例中，所述刚性件20还可以通过其他方式固定在支撑唇上，例如，所述刚性件20可以直接硫化在支撑唇上，或者所述刚性件20可以粘贴在支撑唇上。

在一种具体实施例中，为了防止弹簧10端部窜动，进一步提高弹簧10的安装稳定性，所述刚性件20和所述骨架30二者中的至少一者开设有定位槽，所述弹簧10的轴向端部通过抵接于所述定位槽抵接于所述刚性件20或者/和所述骨架30。

以开设定位槽的方式实现弹簧的固定，工艺简单，定位槽的截面形状可以为圆形，从而定位槽的截面尺寸可以和弹簧截面尺寸相匹配，有利于提高弹簧的固定牢固性。当然，定位槽的截面也可以是其它形状，只要能够实现对弹簧的固定即可。

具体地，所述刚性件20上可以开设有第一定位槽，所述弹簧10的轴向第一端通过抵接于所述第一定位槽抵接于所述刚性件20。

同理，所述骨架30上也可以开设有第二定位槽，所述弹簧10的轴向第二端通过抵接于所述第二定位槽抵接于所述骨架30。

当然，为了提高弹簧10的安装稳定性，还可以是所述刚性件20上开设有第一定位槽，同时所述骨架30上开设有第二定位槽，所述弹簧10的轴向第一端抵接于所述第一定位槽，所述弹簧10的轴向第二端抵接于所述第二定位槽。

在一种具体实施例中，所述刚性件20可以为碳板。当刚性件为碳板时，在轴承运行过程中，若内圈和外圈之间存在电势差，则可以通过碳板传递电荷消除电势差，使得外圈、骨架、弹簧、碳板、防尘环以及内圈之间能够形成导电回路，能够避免在轴承的内外圈以及滚动体之间发生电腐蚀现象，进而避免轴承滚道表面出现局部的熔融和凹凸，形成波状磨损，从而延长轴承的使用寿命。

如图1所示，为了提高密封装置的密封性能，密封装置还可以包括防尘密封唇，固定于所述骨架30上且抵接于所述防尘环40的轴向部420，所述防尘密封唇位于所述支撑唇的内侧。

为了进一步降低电腐蚀现象，所述防尘密封唇的材料为导电橡胶。在轴承运行过程中，若内圈和外圈之间存在电势差，则可以通过防尘密封唇传递电荷消除电势差，使得外圈、骨架、防尘密封唇以及内圈之间能够形成导电回路，避免滚道表面发生电腐蚀现象造成滚道表面出现局部的熔融和凹凸，形成波状磨损，延长轴承使用寿命。

为解决上述问题，本发明实施例还提供了一种轴承，包括轴承内圈，轴承外圈以及前述的密封装置。

密封装置的防尘环40与轴承的轴承内圈60固定；

密封装置的骨架30与所述轴承的轴承外圈50固定，所述骨架30上固定有支撑唇，所述支撑唇抵接于所述防尘环40的径向部410；

弹簧10，呈压缩状态，所述弹簧10的两端分别抵接于所述骨架30和所述支撑唇，所述弹簧10的轴线平行于所述骨架30的轴线；

压力传感器，设置于所述弹簧10的与所述骨架30相接触的轴向端部或者与所述支撑唇相接触的轴向端部，适于监测弹簧10的压力，得到压力信号。

当轴承内圈相对于轴承外圈之间的轴向游隙发生变化时，由于防尘环与轴承内圈固定，骨架与轴承外圈固定，轴承内圈和轴承外圈之间的轴向游隙的变化即为骨架和防尘环之间的轴向之间相对距离的变化，因弹簧的轴向两端分别抵接于骨架和支撑唇，支撑唇抵接于所述防尘环的径向部，骨架和防尘环之间的轴向之间相对距离的变化即为弹簧的压缩量的变化，因而弹簧的压缩量的变化能够反映轴承内圈和轴承外圈之间的轴向游隙的变化，压力传感器能够时刻监测弹簧的压力，而弹簧的压力与弹簧压缩量之间具有对应关系，从而基于弹簧的压力的变化就可以得到轴承内圈和轴承外圈之间的轴向游隙的变化。这样，本发明实施例提供的轴承，利用在防尘环和骨架之间设置弹簧，并在弹簧的端部设置压力传感器，可以获取弹簧的压力，可以为基于弹簧的压力获取弹簧伸缩量的变化，进而获取轴承轴向游隙的变化提供基础，并可以为进一步在轴承运行期间实现对轴承轴向游隙的监测，降低轴承各部件由于轴向游隙过大而承受的冲击和轴承损坏的概率、提高车辆运行的安全性提供基础，且结构简单、实现方便。

为解决上述问题，本发明实施例还提供了一种轴承轴向游隙监测装置，包括：

前述的密封装置；

处理器，适于根据所述压力信号获取预设时间间隔内所述弹簧的最大压缩变化量，当所述最大压缩变化量大于预设安全阈值时，控制报警单元报警。

压力传感器测得的压力信号可以通过有线或无有线将压力信号传输至处理器。

处理器，能够根据所述压力信号获取预设时间间隔内所述弹簧的最大压缩变化量，具体地，处理器能够根据压力信号获取预设时间间隔内所述弹簧的最大压缩量和最小压缩量，计算所述最大压缩量和所述最小压缩量的差值，最终得到最大压缩变化量，当所述最大压缩变化量大于预设安全阈值时，控制报警单元报警。

在一种具体实施例中，报警单元可以通过弹框或者亮灯的方式实现报警。

本发明实施例提供的轴承轴向游隙监测装置，通过前述的密封装置获取压力信号后，处理器能够根据所述压力信号获取预设时间间隔内所述弹簧的最大压缩变化量，当所述最大压缩变化量大于预设安全阈值时，控制报警单元报警，从而能够在轴承运行期间实现对轴承轴向游隙的监测，降低轴承各部件由于轴向游隙过大而承受的冲击和轴承损坏的概率、提高车辆运行的安全性提供基础，且结构简单、实现方便。

如图2所示，为解决上述问题，本发明实施例还提供了一种轴承轴向游隙监测方法，包括：

步骤S1：获取压力信号；

采用前述的密封装置获取压力信号。

步骤S2：根据所述压力信号获取预设时间间隔内所述弹簧的最大压缩变化量。

轴承运行过程中，随着弹簧伸缩量的变化，压力传感器能够时刻测量弹簧的压力，弹簧的压力与弹簧压缩量之间具有对应关系，从而可以获知预设时间间隔内所述弹簧的最大压缩量和最小压缩量。

所述最大压缩量和所述最小压缩量的差值即预设时间间隔内弹簧的最大压缩变化量，因防尘环与轴承内圈固定(例如，过盈配合)，骨架与轴承外圈固定(例如，过盈配合)，固定于骨架上的支撑唇抵接于所述防尘环的径向部，弹簧呈预压缩地抵接于所述骨架和所述支撑唇，预设时间间隔内弹簧的伸缩量的变化的最大值即轴承轴向游隙的最大变化量。

步骤S3：比较所述最大压缩变化量是否大于预设安全阈值。

比较所述最大压缩变化量是否超出预设安全阈值，当所述最大压缩变化量大于预设安全阈值时，执行步骤S4，控制报警单元报警；当所述差值未超出预设安全阈值时，循环步骤S1，以继续对弹簧的压力进行监测，获取压力信号。

本发明实施例提供的轴承轴向游隙监测方法，将所述密封装置安装于轴承内圈和轴承外圈之间后，防尘环与轴承内圈过盈配合，骨架与轴承外圈过盈配合，固定于骨架上的支撑唇抵接于所述防尘环的径向部，弹簧呈预压缩的抵接于所述骨架和所述支撑唇。从而，当轴承内圈相对于轴承外圈之间的轴向游隙发生变化时，由于防尘环与轴承内圈固定，骨架与轴承外圈固定，轴承内圈和轴承外圈之间的轴向游隙的变化即为骨架和防尘环之间的轴向之间相对距离的变化，因弹簧的轴向两端分别抵接于骨架和支撑唇，支撑唇抵接于所述防尘环的径向部，骨架和防尘环之间的轴向之间相对距离的变化即为弹簧的压缩量的变化，因而弹簧的压缩量的变化能够反映轴承内圈和轴承外圈之间的轴向游隙的变化，压力传感器能够时刻测量弹簧的压力，而弹簧的压力与弹簧压缩量之间具有对应关系，即压力传感器能够时刻监测弹簧的伸缩量的变化，通过获取弹簧在一定时间段内的最大压缩变化量，当获取的最大压缩变化量超出安全预设值时，控制报警单元报警，从而能够在轴承运行期间实现对轴承轴向游隙的监测，降低轴承各部件由于轴向游隙过大而承受的冲击和轴承损坏的概率、提高车辆运行的安全性提供基础，且结构简单、实现方便。

虽然本发明实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。