[發(fā)明專利]軸承監(jiān)控方法和系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380025026.5
• 申請日: 2013-03-27
• 公開（公告）號: CN104285137A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: K.漢密爾頓;B.默里
• 申請（專利權(quán)）人: SKF公司
• 主分類號: G01M13/04
• 分類號: G01M13/04;F16C41/00;G05B23/02;G07C3/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 郝娟君

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于預(yù)測滾動元件軸承的剩余壽命、即用于預(yù)測其何時必需或期望維修、替換或翻新(重新制造)滾動元件軸承的方法、系統(tǒng)和計算機程序產(chǎn)品。

背景技術(shù)

滾動元件軸承經(jīng)常用在關(guān)鍵性的應(yīng)用中，它們在使用中的故障會對于最終用戶造成重大的商業(yè)損失。因此，能夠預(yù)測軸承的剩余壽命是很重要的，從而計劃干預(yù)、在某種程度上避免使用中的故障，同時使得出問題的機械停止工作以替換滾動元件軸承所帶來的損失最小化。

滾動元件軸承的剩余壽命通常由運作使用中的交變應(yīng)力造成的運作表面的疲勞決定。滾動元件軸承的疲勞失效由滾動元件表面和相應(yīng)的軸承座圈表面的累計的剝落或點蝕引起。剝落和點蝕可導(dǎo)致一個或更多個滾動元件的咬死，這會依次產(chǎn)生過多的熱量、壓力和摩擦。

按照與它們所應(yīng)用到的應(yīng)用中的預(yù)期工作類型一致的計算出或預(yù)測出的剩余平均壽命，軸承被選擇用于特殊的應(yīng)用。軸承剩余壽命長度可以通過考慮速度、載荷、潤滑條件等標(biāo)稱運行條件預(yù)測出。例如，所謂的“L-10壽命”是平均壽命時長，在這段時長內(nèi)至少90％的特定組的軸承在特定載荷條件下仍將工作。但是，由于若干原因，這種壽命預(yù)測對于維護計劃來說被認(rèn)為是不足的。

一個原因在于實際運作條件可能與標(biāo)稱條件完全不同。另一個原因在于，軸承的剩余壽命可能在根本上被短期事件或未計劃事件、例如過載、潤滑失效、安裝誤差等危及。而另一個原因在于，即使在使用中精確復(fù)制了標(biāo)稱運作條件，疲勞過程固有的隨機特性也會在大致上相同的軸承的實際剩余壽命方面引起的大的統(tǒng)計學(xué)變化。

為了改進(jìn)維護計劃，常見做法是監(jiān)控與運作使用中軸承所受到的振動和溫度相關(guān)的物理量的值，從而能夠檢測即將發(fā)生的失效的最初跡象。這種監(jiān)控通常被稱作“狀態(tài)監(jiān)控”。

狀態(tài)監(jiān)控帶來多方面的益處。第一個益處是用戶以受控的方式被警告軸承狀態(tài)上的惡化，由此使得商業(yè)影響最小化。第二個益處是狀態(tài)監(jiān)控幫助識別不好的安裝或不好的操作實踐，例如未對準(zhǔn)、不平衡、高振動等，如果不做校正將減少軸承的剩余壽命。

歐洲專利申請公開EP?1164550描述了狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的實例，該系統(tǒng)用于監(jiān)控情況，例如在機器部件、例如軸承中是否存在反常。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于預(yù)測滾動元件軸承剩余壽命的改進(jìn)的方法。

該目的通過包括以下步驟的方法實現(xiàn)：測量由所述滾動元件軸承的滾動接觸所發(fā)出的高頻率應(yīng)力波事件(即100-500kHz或更高)的量級和/或出現(xiàn)頻率，將所述測量數(shù)值記錄為已記錄的數(shù)據(jù)，以及使用所述已記錄的數(shù)據(jù)和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)滾動元件軸承壽命模型預(yù)測所述滾動元件軸承的剩余壽命。累積的疲勞損壞從所述滾動元件軸承的滾動接觸所發(fā)出的高頻率應(yīng)力波事件的量級和/或數(shù)量的所述測量值來確定，而不是使用用于所述累積的疲勞損壞的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)滾動元件軸承壽命模型的值。

在本文中使用的“高頻率應(yīng)力波事件”的表述意指作為單元接收的高頻率應(yīng)力波(即100-500kHz或更高)的短(即，持續(xù)時間至多5毫秒(ms)，典型持續(xù)時間1ms)的“群”或“包絡(luò)(envelope)”，也就是波包。這樣的波包可被電子處理從而產(chǎn)生描述波包中應(yīng)力波的持續(xù)時間和強度的“包絡(luò)”。

在文中使用的“測量高頻率應(yīng)力波事件的量級和/或出現(xiàn)頻率”或“高頻率應(yīng)力波事件的數(shù)量”的表示意指計算代表高頻率應(yīng)力波事件的尖峰(即，包絡(luò))的數(shù)量，即每個高頻率應(yīng)力波事件可被縮減成一尖峰而且尖峰的數(shù)量和量級可以計算。因此，對于軸承的損壞量可以確定。可替代地或另外地，高頻率應(yīng)力波事件以何種速度出現(xiàn)可以被測量出，即，在預(yù)定時期中高頻率應(yīng)力波事件出現(xiàn)的數(shù)量可以被測量出，從而給出指示，指出滾動元件軸承的潤滑劑的污染程度和/或潤滑劑多快被污染，即，被損壞的速度。

根據(jù)本發(fā)明的實施方式，滾道因子被用于更改已確定的清潔度因子，其量級由損壞的嚴(yán)重性確定，所述損壞的嚴(yán)重性通過所述滾動元件軸承(12)的滾動接觸所發(fā)出的振動或高頻率應(yīng)力波事件的量級和/或出現(xiàn)頻率的所述測量值來指示。