[發明專利]軸承監測方法以及系統

在審

• 申請號: 201380025336.7
• 申請日: 2013-03-27
• 公開（公告）號: CN104285139A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: K.漢密爾頓;B.默里
• 申請（專利權）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所 11105
• 代理人: 葛飛

技術領域

本發明涉及一種用于預測滾動元件軸承的剩余壽命的方法、系統以及計算機程序產品，即用于預測需要或者希望服務、更換或者翻新(再制造)所述滾動元件軸承的時間。

背景技術

滾動元件軸承通常使用在關鍵的應用中，其中在使用中該軸承的失效會導致終端使用者顯著的經濟損失。因此，能夠預測軸承的剩余壽命是非常重要的，以便以某種方式計劃干預而避免在使用中的失效，同時最大限度的減小損失，其可使有問題的機器停止運行以更換滾動元件軸承。

滾動元件的剩余壽命通常確定于由于在操作使用中反復加壓造成的操作表面的疲勞。由于滾動元件軸承表面的以及相對應的軸承座表面的逐步剝落或者點蝕造成滾動元件軸承的疲勞失效。所述剝落以及點蝕可引起一個或更多的滾動元件的顫動，反過來其可產生過多的熱量、壓力以及摩擦。

對于一個特定的應用，基于在該應用中與服務的預期的類型可預期兼容的剩余壽命的計算和預測來選擇軸承，該軸承將使用于該應用中。軸承的剩余壽命的長度可由考慮了速度、承載、潤滑狀況等的常規操作情況來預測。例如，所謂的“L-10壽命”是以小時為單位的預期壽命，在這期間，在特定載荷情況下，一特定的軸承組中至少有90％仍然在使用。但是，這種壽命的預測對于不同原因的維護計劃的目的認為是不足的。

一個原因是，實際操作情況與常規情況非常不同。另一個原因是，由例如過載、潤滑失效、安裝錯誤等的短時事件或意外事件，軸承的剩余壽命被根本上的損害。而另一個原因是，在基本上相同的軸承的實際剩余壽命中，即使常規操作情況在使用中精確的再現，疲勞過程的固有的隨機性能可產生大量統計變化。

為了改善維護計劃，通常的做法是監測與在操作使用中軸承所承受的振動以及溫度相關的物理量的值，以使能夠監測到即將發生故障的第一跡象。這種監測通常被稱為“狀態監測”。

狀態監測帶來各種好處。第一個好處是，軸承在受控方式的情況下，使用者被警告惡化，因此最大化的減小了商業影響。第二個好處是，狀態監測幫助確定安裝不良或者操作手法不良，例如，不對中、不平衡、高振動等，長此下去將減小所述軸承的剩余壽命。

歐洲專利申請公開EP1164550描述了用于監測狀態的狀態監測的一示例，例如在如軸承的機器組件中的異常的存在或缺失。

發明內容

本發明的目標是提供一種改善的用于預測滾動元件軸承剩余壽命的方法。

所述目標通過一種方法來實現，該方法包括以下步驟：測量發生振動(加速度、加速度包絡(acceleration?enveloping)、速度或者位移)或者由滾動元件軸承的滾動接觸發射的高頻應力波(即20kHz-3Mz，優選地100-500kHz或更高)的幅度和/或頻率，記錄測量數據如已記錄的數據，并且使用所記錄的數據以及國際標準化組織(ISO)281滾動元件軸承壽命模型來預測所述滾動元件軸承的剩余壽命。壽命修正因子確定于在服務中的至少一個表示潤滑清潔度和/或薄膜厚度的參數的測量值，例如溫度和/或聲發射，而非使用所述的國際標準化組織(ISO)281滾動元件軸承壽命模型的假設或預測的潤滑清潔度值。

根據本發明的一實施例，“滾道因子”被用于修正確定的壽命修正因子，其大小由發生的振動或由所述滾動元件軸承的滾動接觸發射的高頻應力波的幅度和/或頻率的測量值表示的損壞嚴重程度來確定。

ISO281滾動元件軸承壽命模型包括潤滑清潔因子a_iso，其允許修正額定剩余壽命(L_nm)按下列公式計算：

L_nm＝a₁·a_iso·L₁₀

式中：a₁是修正系數用以修正例如L₁₀、L₁或者L₅₀的不同的壽命定義以及壽命修正因子；a_iso提供了一個在軸承服務壽命中影響潤滑以及污染的估計值，其還考慮了鋼疲勞極限。對于確定潤滑清潔因子的評價方法，a_iso由ISO281滾動元件軸承壽命模型限定，并且a_iso是基于在操作溫度、潤滑污染水平，施加于軸承上的載荷、靜電容/等效載荷率、被評價的軸承的類型以及軸承旋轉速度情況下的基本的潤滑油粘度。