基于集成传感器的轴承旋转套圈测温系统研制

《基于集成传感器的轴承旋转套圈测温系统研制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文基于集成传感器的轴承旋转套圈测温系统研制DEVELOPMENTOFTEMPERATUREMEASUREMENTSYSTEMONROTATINGBEARINGRINGBASEDONINTEGRATEDSENSOR高翔哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TH117.1学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工程硕士学位论文基于集成传感器的轴承旋转套圈测温系统研制硕士研究生：高翔导师：郑德志副教授申请学位：全日制工程硕士学科：机械工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TH117.1U

2、.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringDEVELOPMENTOFTEMPERATUREMEASUREMENTSYSTEMONROTATINGBEARINGRINGBASEDONINTEGRATEDSENSORCandidate：GaoXiangSupervisor：AssociateProf.ZhengDezhiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechanicalEngineeringAffiliation：SchoolofMechatro

3、nicsEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学硕士学位论文摘要轴承是当今工业生产和国防军事所用机械设备中关键的零部件，不同的工况会显著影响其可靠性和寿命。工作温度是表征轴承工作状况、润滑方式、失效模式的重要参数之一，当轴承运行工作中产生过载或接近工作寿命时，往往会伴随着润滑环境的恶化，使轴承产生胶合等失效，导致工作温度的升高。轴承内圈常作为旋转套圈，在其上传感器的引线较为困难，故轴承的工作温度常用外圈侧壁温度来表征，但外圈侧

4、壁温度与内圈温度有明显差异，不能准确的说明轴承的实际工作温度。本文提出一种基于集成传感器的轴承旋转套圈温度监测方法，采用半导体工艺进行了传感器和轴承部件的原位集成制造，利用无线技术实现了对测温系统电能的供给和信号的引出，获得的测量温度更贴近轴承接触区温度，为特殊工况轴承状态监测提供了参考，为智能轴承的前端传感器设计提供了方法。首先，对轴承旋转套圈测温系统进行了整体设计。依据滚动轴承工作的温度场分析了内外圈的温差，确定了轴承内圈的测温区域，基于铂的电阻率随温度的变化而变化，研究了薄膜电阻的测温原理，设计了薄膜电阻的栅格状结构和膜系组成并分析了其自发热情况。设计了针对旋转套圈的引线连

5、接方式和供电方式，设计了测温系统的电路组成。然后，针对薄膜电阻的膜系组成研究了薄膜的制备工艺。通过试验磁控溅射法制备特定薄膜的合理工艺参数。通过对不同工艺和参数下制备得到薄膜进行表征，得到了满足绝缘要求的绝缘层、满足结合力要求的过渡层、满足电阻温度关系的温度敏感层以及耐高温的保护层。最后，对集成传感器的轴承旋转套圈测温系统进行了标定试验验证。使用FPC电路板作为引线，并利用环氧树脂和银浆对薄膜电阻进行可靠的连接。利用原位制造工艺研制了集成薄膜电阻温度传感器的轴承旋转套圈测温系统，利用标准热电偶对轴承旋转套圈测温系统进行标定，并进行了工况模拟台架试验，验证了测温系统在轴承模拟工况下

6、的实用效果。关键词：轴承温度监测；轴承旋转套圈；集成结构；薄膜温度传感器；无线信号传输I哈尔滨工业大学硕士学位论文ABSTRACTBearingsarethekeycomponentsofcontemporarymachineryinindustrailproductionandmilitary.Workingconditionscansiginificantlyaffectstheirlifeandreliability.Temperatureisoneofthemostimportantparametersthatcharacterizeworkingconditions,l

7、ubricationstatesandfailuremodesofbearings.Whenanoverloadoccursornearingtheendoflife,thebearingwilloftenfacingdeteriorationofthelubrication,casuingthescuffingfailure,thenresultinginanincreasingoftemperature.Theinnerringofbearingisoftenusedasth