什么是智能轴承?智能轴承有哪些优势?支承转子的主动磁轴承特点 - 轴承展览会

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轴承誉为“机器的关节”，定义智能轴承之前，先说明一下“智能机器”。对智能机器的解释也非常的多，多数带有未来色彩。定义智能机器为：“使用传感器来监测环境并调整其运行，以在不确定且易变的环境下完成特定任务的机器”。智能机器是一种可以实现自我“照顾”的机械系统，但也不是说智能机器就无需维护（未来梦想），而是使用其内置的智能程序来检测潜在的问题并简化维护间隔时间与程序。

同样的，对于智能轴承的定义也有多种说法，国内西安交通大学研究团队定义其为：在传统轴承的基础上集成不同用途的传感装置和调控装置，使其结合成为一体而形成独特的轴承结构单元，利用信息处理、自动控制等技术实现轴承运行状态实时在线监测、故障检测以及状态实时调控。

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智能轴承有哪些优势?

1、自感知：基于微传感器技术集成转速、振动、温度、载荷及润滑状态等多源服役信息采集传感装置，传感器集成化程度高，可实现对外圈、内圈、保持架甚至滚动体服役信息的监测与识别，信息覆盖程度高；由于传感器直接集成于轴承本体，监测信号的信噪比高，能更灵敏、更早期地发现设备及轴承状态的异常。

2、自决策：基于海量轴承服役数据，结合大数据与深度学习技术，提取轴承健康状态下的服役信息特征，识别当前运行状态与轴承历史数据趋势，评估轴承的服役健康状态，对可能出现的异常工况做出预警判断。

3、自调控：在轴承服役状态监测与评估诊断的基础上，结合滚动轴承服役状态机理研究，通过润滑剂量、冷却参数、预紧状态及工况( 如转速、切削量)等调节滚动轴承的服役状态，提高重大装备服役的安全可靠性及维修的可预知性。

从20世纪80年代开始已经有品牌商研究智能轴承（也称为传感器轴承），主要用于汽车防抱系统ABS。通过对轴承转速、温度、振动及载荷等数据的监测、分析，以形成反馈。国际知名轴承公司在智能轴承的研究方面一直在不断进步。

人类的智慧是无限的，随着智能轴承的出现，意味着工业技术有上升了一个台阶，高科技智能化的时代不是梦，我国也在积极地进行研究，高校导师学子也在不断的探索，对于轴承来说，主要针对的是嵌入式智能轴承而开展的信号采集、监测分析等工作。相信经过不断地尝试、创新，时刻准备着，当技术突破，应用需求增加时，能够真正站在行业的最前列。

主动磁轴承工作原理及特点

主动磁轴承工作原理

磁轴承是一种新型高性能轴承，在磁悬浮领域中,应用最广泛的就是主动磁轴承。传感器检测出转子偏离参考点的位移,作为控制器的微处理器将检测的位移变换成控制信号,然后功率放大器将这一控制信号转换成控制电流,控制电流在执行磁铁中产生磁力从而使转子维持其悬浮位置不变。悬浮系统的刚度阻尼以及稳定性由控制规律决定。

刚度和阻尼可在物理极限范围内广泛地变动,亦可根据技术要求进行调节,甚至可以在运行过程中加以改变。

一个实际的转子需要多个磁铁组成，这些磁铁由一个多变量控制器相互联接在一起。转子长约0. 8m,质量为12kg，用一个CCD传感器测量位移并能为微机控制器直接生成数字信号。该示范转子的气隙相当大,为10mm。作为一种新颖的尚未普遍采用的机器部件，磁轴承属于机械电子这一的产品。

支承转子的主动磁轴承特点

下面介绍的是支承转子磁轴承的特殊性能，正是由于它具有这些特殊的性能，才使得磁轴承在应用领域倍受青睐。

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1、由于磁浮轴承具有无接触、无润滑以及无磨损等特点,它可用于真空技术、净室及无菌车间以及腐蚀性介质或非常纯净介质的传输。轴承气隙一般只有几十分之一毫米,但在特殊情况下气隙可达到20mm,此时轴承的承载能力非常小。

2、允许转子高速旋转,其转速只受材料强度的限制。速度的不断提高,为设计具有全新结构的大功率机器提供了可能性。实际上,如果采用能承受高应力并同时具有优良的软磁特性的非晶态金属,圆周速度大约可达350m/s。由于不需要润滑与密封.而且轴颈直径可以取得比较大,给设计带来了很多优越性，如轴的刚性更大且对振动不敏感。

3、轴承的功耗低，仅是传统轴承功耗的1/5-1/20，降低了运行费用。

4、由于没有机械磨损,不但维护费用低而且工作寿命长,这也是目前在透平机械中不断应用磁轴承的主要原因。

5、磁轴承单位面积上的承载力(比载荷)取决于铁磁材料和轴承磁铁的设计,大约为20N/cm2 ,也可达到40N/cm2。参考面积是轴承的横截面积,因而轴承的最大承载能力主要是轴承体积的函数。

6、磁悬浮的动态性能主要取决于所采用的控制规律,这样就有可能在物理极限内使刚度和阻尼与轴承的工作环境甚至与运行状态和转速相适应。术语“刚度”和“阻尼”不仅包括传统的静态部分即弹簀和阻尼常数,而且还包括与频率有关的动刚度。这就使得人们有可能利用磁釉承进行隔振,使转子平稳地通过临界转速,甚至当系统受到非守恒扰动时稳定转子。

7、转子的控制精度,例如转子的回转精度,主要取决于控制环节中信号的测量精度。例如，普通的电感传感器的分辨率大约在0.01-0.001mm之间。

8、为了对磁轴承实施控制，需要对转子的全部或部分状态变量进行测量。这些测量信号还可用于不平衡大小的评估和运行工况的在线监测,从而提高了系统的可靠性。

9、磁轴承不仅可以支承转子.阻尼振动和稳定转子，而且还可作为激振器使用。对转子施加激振,利用激振信号和响应信号可以识别一些尚属未知的转子特性。

当然,也必须对磁轴承的缺点有所提及,现归纳如下:

1、由于磁轴承尚处于发展阶段,不能形成批量生产，而且结构复杂,从而导致磁轴承的价格极高。不过，已经看到了大幅度降低成本的前景。

2、由于用户尚不儿.设计磁轴承的基本知识,因此这项新技术不大容易被接受。

3、由于磁轴承是一项处F迅速发展中的新技术，目前还很难对它今后的应用作出明确的评估,这种情况和计算机在应用过程中所出现的局面颇有相似之处。

4、在一些特例中,虽然在安全性、可靠性、能耗以及最优设计等方面取得了令人满意的结果,但是,我们尚需努力对通用的系统设计方法进行研究。

文章来源：搜狐网

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