基于力致发光服役状态识别的自润滑轴承及方法

本发明涉及自润滑轴承，具体涉及基于力致发光服役状态识别的自润滑轴承及方法。

背景技术：

1、自润滑关节轴承的核心是自润滑材料，自润滑材料主要分为编织型和非编织型（聚合物基自润滑材料）两大类。在轴承运行过程中，自润滑材料通过自身或转移膜实现润滑功能。但其内部关键的摩擦学状态变化无法被实时感知，直接影响对轴承服役状态和剩余寿命的准确评估，为系统的可靠运行与维护带来了挑战。

2、针对智能自润滑材料，专利202411770733.3提出一种智能检测磨损衬垫，通过构建包括基体、耐磨层和监测部的多功能导电衬垫，实现对自润滑层磨损的智能监测。专利202410887338.7则通过制备具有导电性能的自润滑层，将其粘接在轴承上，从而通过监测轴承的电阻变化来判断衬垫的磨损程度。

3、但现有监测技术存在以下局限性：1.状态监测滞后：现有监测手段无法实现磨损状态的原位、实时、连续监测磨损状态，材料往往会磨损到严重阶段才能被察觉，可能会导致事故发生。2.无法直观显示：缺乏能够直接、可视化指示特定区域磨损程度和润滑状态的技术，不利于维护人员的快速诊断。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明提出基于力致发光服役状态识别的自润滑轴承及方法，用于解决自润滑材料通过自身或转移膜实现润滑功能，其摩擦损耗状态至关重要，现有监测手段无法实现磨损状态的原位、实时、连续监测的技术问题。

2、本发明采用的技术方案是，基于力致发光服役状态识别的自润滑轴承及方法。

3、其中，基于力致发光服役状态识别的自润滑轴承，包括：同心设置的轴承内圈和轴承外圈，以及设于所述轴承内圈和轴承外圈之间的自润滑层，所述自润滑层包括摩擦磨损层和力致发光层，所述力致发光层固定连接于所述轴承内圈和轴承外圈中的其中一个部件，所述摩擦磨损层与所述轴承内圈和轴承外圈中的另一部件滑动配合，所述力致发光层能够产生随所述自润滑层磨损程度变化的特征光。

4、可选地，所述力致发光层至少包括两层具有不同特征力致发光模式的子层且子层沿厚度方向叠加，不同特征力致发光模式包括发光亮度和/或发光颜色的差异。

5、可选地，不同特征力致发光模式的子层具有不同浓度和/或种类的力致发光材料。

6、可选地，所述力致发光层包括第一基体、润滑填料和力致发光材料，所述第一基体为树脂，所述润滑填料和力致发光材料分散于第一基体中。

7、可选地，所述力致发光材料包括zns:mn、zns:cu、sral2o4:eu,dy、caznos:mn2+、cas:eu和srga2s4:eu2+中的一种或几种。

8、可选地，所述力致发光层包括第一子层、第二子层和第三子层，其中所述第一子层设置在靠近所述摩擦磨损层一侧，所述第一子层、第二子层和第三子层的颜色在可见光光谱中的波长依次增大。

9、可选地，所述第一子层的发光颜色为绿色，所述第二子层的发光颜色为黄色或橙色，所述第三子层的发光颜色为红色。

10、可选地，所述摩擦磨损层包括第二基体和分散于所述第二基体中的润滑填料，所述第二基体的材料包括聚酰亚胺、聚醚醚酮、环氧树脂和聚四氟乙烯中的一种或几种，所述润滑填料的材料包括二硫化钼、石墨、聚四氟乙烯中的一种或几种。

11、可选地，所述自润滑层的厚度为380-400微米，所述摩擦磨损层的厚度为100-250微米，所述力致发光层的厚度为100-300微米。

12、其中，基于力致发光服役状态识别的方法，适用如上所述的基于力致发光服役状态识别的自润滑轴承，包括以下步骤：获取所述自润滑层在轴承运行期间发出的特征光，根据所述特征光判断自润滑层的磨损状态。

13、由上述技术方案可知，本发明的有益技术效果如下：

14、针对现有自润滑关节轴承在服役过程中摩擦磨损状态难以原位、实时、连续监测的技术瓶颈，提出一种基于力致发光效应的智能自润滑材料设计方法，通过在轴承内圈或外圈表面构建由摩擦磨损层与多色力致发光预警层组成的复合结构，实现了对磨损进程的可视化追踪与阶梯式预警。该技术方案利用不同深度嵌入具有特征发光颜色的力致发光材料，当摩擦磨损逐步推进时，各子层依次暴露并受力激发，从而在摩擦界面产生随磨损深度变化的特征光信号。这一设计使得磨损状态的变化能够通过肉眼或简单光学设备直接识别，无需复杂传感器或外部供能系统，极大提升了监测的便捷性与实时性。通过将绿、黄、红三种颜色分别对应轻度、中度和严重磨损阶段，形成了直观、通用的安全语义指示，便于运维人员快速判断轴承健康状况并采取相应措施。该方案不仅实现了对摩擦磨损全过程的连续、可视化监测，还显著降低了系统复杂度和监测成本，提升了自润滑关节轴承在关键装备中的可靠性与安全性。

1.基于力致发光服役状态识别的自润滑轴承，其特征在于，包括：同心设置的轴承内圈(1)和轴承外圈(3)，以及设于所述轴承内圈(1)和轴承外圈(3)之间的自润滑层(2)，所述自润滑层(2)包括摩擦磨损层(21)和力致发光层(22)，所述力致发光层(22)固定连接于所述轴承内圈(1)和轴承外圈(3)中的其中一个部件，所述摩擦磨损层(21)与所述轴承内圈(1)和轴承外圈(3)中的另一部件滑动配合，所述力致发光层(22)能够产生随所述自润滑层(2)磨损程度变化的特征光。

2.如权利要求1所述的基于力致发光服役状态识别的自润滑轴承，其特征在于：所述力致发光层(22)至少包括两层具有不同特征力致发光模式的子层且子层沿厚度方向叠加，不同特征力致发光模式包括发光亮度和/或发光颜色的差异。

3.如权利要求2所述的基于力致发光服役状态识别的自润滑轴承，其特征在于：不同特征力致发光模式的子层具有不同浓度和/或种类的力致发光材料。

4.如权利要求1所述的基于力致发光服役状态识别的自润滑轴承，其特征在于：所述力致发光层(22)包括第一基体、润滑填料和力致发光材料，所述第一基体为树脂，所述润滑填料和力致发光材料分散于第一基体中。

5.如权利要求4所述的基于力致发光服役状态识别的自润滑轴承，其特征在于：所述力致发光材料包括zns:mn、zns:cu、sral2o4:eu,dy、caznos:mn2+、cas:eu和srga2s4:eu2+中的一种或几种。

6.如权利要求1所述的基于力致发光服役状态识别的自润滑轴承，其特征在于：所述力致发光层(22)包括第一子层(221)、第二子层(222)和第三子层(223)，其中所述第一子层(221)设置在靠近所述摩擦磨损层(21)一侧，所述第一子层(221)、第二子层(222)和第三子层(223)的颜色在可见光光谱中的波长依次增大。

7.如权利要求6所述的基于力致发光服役状态识别的自润滑轴承，其特征在于：所述第一子层(221)的发光颜色为绿色，所述第二子层(222)的发光颜色为黄色或橙色，所述第三子层(223)的发光颜色为红色。

8.如权利要求1所述的基于力致发光服役状态识别的自润滑轴承，其特征在于：所述摩擦磨损层(21)包括第二基体和分散于所述第二基体中的润滑填料，所述第二基体的材料包括聚酰亚胺、聚醚醚酮、环氧树脂和聚四氟乙烯中的一种或几种，所述润滑填料的材料包括二硫化钼、石墨、聚四氟乙烯中的一种或几种。

9.如权利要求1所述的基于力致发光服役状态识别的自润滑轴承，其特征在于：所述自润滑层(2)的厚度为380-400微米，所述摩擦磨损层(21)的厚度为100-250微米，所述力致发光层(22)的厚度为100-300微米。

10.基于力致发光服役状态识别的方法，其特征在于，适用如权利要求1-9任一项所述的基于力致发光服役状态识别的自润滑轴承，包括以下步骤：获取所述自润滑层(2)在轴承运行期间发出的特征光，根据所述特征光判断自润滑层(2)的磨损状态。