[發(fā)明專利]監(jiān)控軸承的方法和系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380025364.9
• 申請日: 2013-03-27
• 公開（公告）號: CN104321629A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發(fā)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(fā)明涉及用于監(jiān)控軸承的方法、系統(tǒng)和計算機程序產品。

背景技術

軸承通常用于重要的應用中，其中它們在服務中的失敗將導致最終用戶的重大商業(yè)損失。因此，重要的是能預報軸承的剩余壽命，以便以避免服務失敗的方式規(guī)劃干預，而最小化可能因懷疑有問題的機械置換軸承引起的損失。

滾動元件軸承的剩余壽命通常由運行表面的疲勞作為運行使用中重復應力的結果來決定。滾動元件軸承的疲勞失敗由滾動元件的表面以及對應的軸承滾道的表面的漸進的剝落或點蝕引起。剝落和點蝕可導致一個或多個滾動元件的失靈，這進而可能產生過分的發(fā)熱、壓力和摩擦。

軸承根據(jù)計算或預報的剩余壽命期望值選擇為用于特定的應用，該剩余壽命期望值與它們不被使用的應用中期望類型的服務兼容。軸承剩余壽命的長度可從常規(guī)的運行條件預報，考慮速度、負載、潤滑條件等。例如，所謂的L-10壽命是小時壽命期望值，在此期間至少90％的具體批次的軸承在特定的負荷條件下仍在服務中。然而，這種類型的壽命預報為了維護計劃的目的對于幾個因素考慮的不充分。

一個因素是實際運行條件可能與常規(guī)條件差別很大。另一個因素是軸承的剩余壽命可能受到臨時事件或非計劃事件的嚴重危害，例如，過載、潤滑失敗、安裝錯誤等。再一個因素是，即使常規(guī)運行條件在服務中精確重復，疲勞過程的固有隨機性也可能在基本上相同的軸承的實際剩余壽命上造成很大的統(tǒng)計變化。

為了改善維護計劃，常規(guī)上監(jiān)測與軸承在使用中經受的振動和溫度相關的物理數(shù)值，從而能檢測接近失敗的第一征兆。該監(jiān)測通常稱為條件監(jiān)測。

條件監(jiān)測帶來了各種益處。第一益處是以可控的方式警示使用者軸承的條件變壞，因此最小化了商業(yè)影響。第二益處是條件監(jiān)測幫助識別很差的安裝或很差的運行實際，例如，錯位、不平衡、高振動等，如果留下沒有糾正這將降低軸承的剩余壽命。

歐洲專利申請公開EP?1?164?550描述了用于監(jiān)測狀態(tài)的條件監(jiān)測系統(tǒng)，例如，在諸如軸承的機械部件中存在或不存在異常性。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目標是提供監(jiān)測軸承的改進方法。

該目標通過包括如下步驟的方法實現(xiàn)：獲得有關影響軸承的剩余壽命的一個或多個因素的數(shù)據(jù)，獲得唯一識別軸承的識別數(shù)據(jù)，采用工業(yè)無線協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)到至少一個傳感器和/或從其傳輸數(shù)據(jù)，以及記錄有關影響軸承的剩余壽命的一個或多個因素的數(shù)據(jù)和識別數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)庫中的記錄數(shù)據(jù)，其中至少一個傳感器的至少一個傳感器構造為通過軸承或被監(jiān)測的軸承在其使用中的運動所產生的電能被提供電能，并且其中至少一個傳感器、傳輸裝置和功率產生單元被設置在相同的殼體內，即作為集成單元可全部安裝在軸承上以及可以選擇性地從軸承上去除。

這樣的自供電集成傳感器單元的使用保證了不要求電纜或電池給至少一個傳感器提供電源，或者使傳感器傳輸數(shù)據(jù)。這樣的自供電集成傳感器單元還可對軸承進行改進而不必修改軸承或監(jiān)測軸承的系統(tǒng)。

這樣的方法可用于提供潤滑條件惡化和/或振動和/或溫度的早期警報，潤滑條件惡化可能導致軸承損壞，振動可表示軸承滾道表面的可見損壞(例如由不平衡、錯位、沖擊、疲勞或摩擦引起)，溫度可表示導致軸承咬死的最終失效階段。

應注意，用于給至少一個傳感器提供電源的動力不是必須由被監(jiān)測的軸承的運行所產生，作為選擇或另外地可通過未被監(jiān)測的軸承的運動所產生。此外，至少一個傳感器可設置為由軸承或被監(jiān)測的軸承在其使用中的運動所產生的電能完全或僅部分地提供電源。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，至少一個傳感器的至少一個傳感器構造為采用連接到軸承的靜止或旋轉部分的至少一個電磁線圈且通過至少一個電磁線圈提供可變磁通量通過軸承在其使用中的運動所產生的電被提供電能。通過在線圈內外運動磁體以變化其內的磁通量或者通過在磁場內前后運動線圈在電磁線圈中可引發(fā)電流。

根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，至少一個傳感器的至少一個傳感器構造為采用連接到軸承的、隨著變形產生電的壓電裝置通過軸承或被監(jiān)測的軸承在其使用中的運動所產生的電被提供電能，該變形由軸承與其連接的那一部分的變形引起。壓電是響應于施加的機械力在一定的固體材料中累積的電荷。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，工業(yè)無線協(xié)議基于IEE802.15.4。IEE802.15.4是一個標準，規(guī)定了用于低速無線個人區(qū)域網(wǎng)絡(LR-WPANs)的物理層和媒體存取控制。它由電氣和電子工程師協(xié)會(IEEE)802.15工作組維護。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，至少一個傳感器連接到所述軸承的內環(huán)或外環(huán)。