軸承監(jiān)控方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種用于預(yù)測(cè)軸承(12)的剩余壽命的方法包括以下步驟：測(cè)量由于所述軸承(12)的滾動(dòng)接觸所發(fā)出的高頻率應(yīng)力波和/或接觸力，將所述測(cè)量數(shù)據(jù)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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)軸承壽命模型預(yù)測(cè)所述滾動(dòng)元件軸承(12)的剩余壽命，其中載荷從接觸力的測(cè)量值來確定和/或潤(rùn)滑質(zhì)量從滾動(dòng)接觸所發(fā)出的高頻率應(yīng)力波來確定，而不是通過所述國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)滾動(dòng)元件軸承壽命模型來確定。
【專利說明】軸承監(jiān)控方法和系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于預(yù)測(cè)滾動(dòng)元件軸承的剩余壽命、即用于預(yù)測(cè)其何時(shí)必需或期望維修、替換或翻新(重新制造)滾動(dòng)元件軸承的方法、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。

【背景技術(shù)】
[0002]滾動(dòng)元件軸承經(jīng)常用在關(guān)鍵性的應(yīng)用中，它們?cè)谑褂弥械墓收蠒?huì)對(duì)于最終用戶造成重大的商業(yè)損失。因此，能夠預(yù)測(cè)軸承的剩余壽命是很重要的，從而計(jì)劃干預(yù)、在某種程度上避免使用中的故障，同時(shí)使得出問題的機(jī)械停止工作以替換軸承所帶來的損失最小化。
[0003]滾動(dòng)元件軸承的剩余壽命通常由運(yùn)作使用中的交變應(yīng)力造成的運(yùn)作表面的疲勞決定。滾動(dòng)元件軸承的疲勞失效由滾動(dòng)元件表面和相應(yīng)的軸承座圈表面的累計(jì)的剝落或點(diǎn)蝕引起。剝落和點(diǎn)蝕可導(dǎo)致一個(gè)或更多個(gè)滾動(dòng)元件的咬死，這會(huì)依次產(chǎn)生過多的熱量、壓力和摩擦。
[0004]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(jì)算出或預(yù)測(cè)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(zhǎng)度可以通過考慮速度、載荷、潤(rùn)滑條件等標(biāo)稱運(yùn)行條件預(yù)測(cè)出。例如，所謂的“L-10壽命”是平均壽命時(shí)長(zhǎng)，在這段時(shí)長(zhǎng)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(cè)對(duì)于維護(hù)計(jì)劃來說被認(rèn)為是不足的。
[0005]一個(gè)原因在于實(shí)際運(yùn)作條件可能與標(biāo)稱條件完全不同。另一個(gè)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(jì)劃事件、例如過載、潤(rùn)滑失效、安裝誤差等危及。而另一個(gè)原因在于，即使在使用中精確復(fù)制了標(biāo)稱運(yùn)作條件，疲勞過程固有的隨機(jī)特性也會(huì)在大致上相同的軸承的實(shí)際剩余壽命方面引起的大的統(tǒng)計(jì)學(xué)變化。
[0006]為了改進(jìn)維護(hù)計(jì)劃，常見做法是監(jiān)控與運(yùn)作使用中軸承所受到的振動(dòng)和溫度相關(guān)的物理量的值，從而能夠檢測(cè)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”。
[0007]狀態(tài)監(jiān)控帶來多方面的益處。第一個(gè)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(gè)益處是狀態(tài)監(jiān)控幫助識(shí)別不好的安裝或不好的操作實(shí)踐，例如未對(duì)準(zhǔn)、不平衡、高振動(dòng)等，如果不做校正將減少軸承的剩余壽命。
[0008]歐洲專利申請(qǐng)公開EP 1164550描述了狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)例，該系統(tǒng)用于監(jiān)控情況，例如在機(jī)器部件、例如軸承中是否存在反常。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種用于預(yù)測(cè)滾動(dòng)元件軸承剩余壽命的改進(jìn)的方法。
[0010]該目的通過一種包括以下步驟的方法實(shí)現(xiàn):測(cè)量接觸力和/或由所述滾動(dòng)元件軸承的滾動(dòng)接觸所發(fā)出的高頻率應(yīng)力波(即，20kHz-3Mz，優(yōu)選地100-500kHz或更高)，將測(cè)量數(shù)據(jù)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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)滾動(dòng)元件軸承壽命模型預(yù)測(cè)所述滾動(dòng)元件軸承的剩余壽命，其中，載荷從接觸力的測(cè)量值確定和/或潤(rùn)滑質(zhì)量從滾動(dòng)接觸所發(fā)出的高頻率應(yīng)力波來確定，而不是通過ISO滾動(dòng)元件軸承壽命模型。
[0011]剩余壽命預(yù)測(cè)因此是使用測(cè)量的負(fù)載而不是ISO滾動(dòng)元件軸承壽命模型的假設(shè)的或者預(yù)測(cè)的負(fù)載和/或測(cè)量的潤(rùn)滑質(zhì)量而不是ISO滾動(dòng)元件軸承壽命模型的假設(shè)的或者預(yù)測(cè)的潤(rùn)滑質(zhì)量，以及期待將來的運(yùn)行條件來預(yù)測(cè)失效的可能性。
[0012]高頻率應(yīng)力波伴隨著少量材料在非常短時(shí)期內(nèi)的突然移位。當(dāng)發(fā)生碰撞、疲勞裂紋、擦傷或磨損時(shí)，可在軸承中產(chǎn)生高頻率應(yīng)力波。應(yīng)力波的頻率取決于源頭的種類和材料特性。絕對(duì)運(yùn)動(dòng)傳感器，例如加速計(jì)、聲發(fā)射傳感器或超聲波傳感器，可以被用來檢測(cè)這樣的高頻率應(yīng)力波并且由此提供重要的信息，協(xié)助故障檢測(cè)和嚴(yán)重性估計(jì)。由于高應(yīng)力波包的離散和衰減，理想的是將傳感器盡量地靠近起始點(diǎn)放置。因此，傳感器可放在靠近軸承殼體的附近或是放在軸承殼體上，優(yōu)選地放在負(fù)載區(qū)域。
[0013]此外，潤(rùn)滑油膜可能受到過量載荷、潤(rùn)滑劑的低粘度或潤(rùn)滑劑被微粒材料污染、或者缺乏潤(rùn)滑劑的危害。如果潤(rùn)滑油膜這樣受到危害，高頻率波將通過軸承的滾動(dòng)接觸發(fā)出。因此，在潤(rùn)滑油膜不起作用的情況下，通過檢測(cè)傳播通過軸承環(huán)和周圍結(jié)構(gòu)的高頻率應(yīng)力波，可以評(píng)估出潤(rùn)滑油膜的狀態(tài)。這樣，根據(jù)本發(fā)明所述的系統(tǒng)允許使用表示潤(rùn)滑劑質(zhì)量的測(cè)量值作出剩余壽命預(yù)測(cè)，而不是使用假設(shè)或預(yù)測(cè)的潤(rùn)滑劑質(zhì)量值。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述ISO滾動(dòng)元件軸承壽命模型是IS0281滾動(dòng)元件軸承壽命模型，例如IS0281:2007。
[0015]IS0281:2007詳細(xì)說明了計(jì)算在有關(guān)ISO出版物上所示的大小范圍內(nèi)的滾動(dòng)元件軸承的基本額定動(dòng)載荷的方法，所述滾動(dòng)元件軸承由按照良好制造做法的并且基本上在滾動(dòng)接觸表面的形狀方面具有傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的當(dāng)代的、常用的、高質(zhì)量的硬化滾動(dòng)元件軸承鋼制造。
[0016]IS0281:2007還詳細(xì)說明了計(jì)算基本額定壽命的方法，基本額定壽命是與90%可靠性、常用高質(zhì)量材料、良好制造質(zhì)量以及傳統(tǒng)運(yùn)作狀態(tài)相關(guān)的壽命。另外，它詳細(xì)說明了計(jì)算修正的額定壽命的方法，其中滾動(dòng)元件軸承的各種可靠性、潤(rùn)滑狀態(tài)、被污染的潤(rùn)滑劑以及疲勞載荷列入考慮。
[0017]IS0281:2007不包括磨損、腐蝕和電侵蝕對(duì)滾動(dòng)元件軸承壽命的影響。
[0018]IS0281:2007不適用于滾動(dòng)元件直接在軸上或殼體表面上運(yùn)作的設(shè)計(jì)，除非該表面在各方面都與它取代的滾動(dòng)元件軸承環(huán)(或墊圈)滾道相當(dāng)。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，預(yù)測(cè)滾動(dòng)元件軸承的剩余壽命的步驟包括將影響滾動(dòng)元件軸承剩余壽命的以下因子的至少其中之一列入考慮:滾動(dòng)元件軸承受到腐蝕、滾動(dòng)元件軸承受到微動(dòng)損傷、滾動(dòng)元件軸承在瞬時(shí)載荷工況下；滾動(dòng)元件軸承在導(dǎo)致潤(rùn)滑油膜失效的瞬時(shí)或持續(xù)的工況下。傳感器可用來獲得指示這些因子的數(shù)據(jù)。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述方法包括以下步驟:獲得唯一地識(shí)別所述滾動(dòng)元件軸承的識(shí)別數(shù)據(jù)以及連同所述已記錄的數(shù)據(jù)一起記錄所述識(shí)別數(shù)據(jù)。這樣的方法允許基于提供滾動(dòng)元件軸承的歷史和使用的全面概況的信息做出滾動(dòng)元件軸承剩余壽命的定量預(yù)測(cè)。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，電子裝置被用在所述的將所述數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)中的步驟里。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，所述方法包括使用有關(guān)一個(gè)或者更多個(gè)類似或者大致相同的軸承的數(shù)據(jù)，例如，使用從多個(gè)軸承收集的數(shù)據(jù)，例如長(zhǎng)期進(jìn)行的和/或基于相似或大致上相同的軸承的測(cè)試的記錄，改進(jìn)所述數(shù)學(xué)的剩余壽命預(yù)測(cè)模型的步驟。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述方法包括在獲得和/或記錄所述新數(shù)據(jù)時(shí)更新所述剩余壽命預(yù)測(cè)的步驟。
[0024]本發(fā)明還涉及一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，它包括計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序包含計(jì)算機(jī)程序編碼裝置，配置用于使計(jì)算機(jī)或處理器執(zhí)行存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀媒介或載波上的根據(jù)本發(fā)明任一實(shí)施方式所述的方法的步驟。
[0025]本發(fā)明還涉及一種用于預(yù)測(cè)滾動(dòng)元件軸承的剩余壽命的系統(tǒng)，其包括:至少一個(gè)傳感器，其用于測(cè)量由所述滾動(dòng)元件軸承的滾動(dòng)接觸所發(fā)出的高頻率應(yīng)力波和/或接觸力；數(shù)據(jù)處理單元，其將所述測(cè)量數(shù)據(jù)記錄為已記錄的數(shù)據(jù)；以及預(yù)測(cè)單元，其使用所述已記錄的數(shù)據(jù)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織滾動(dòng)元件軸承壽命模型預(yù)測(cè)滾動(dòng)元件軸承的剩余壽命，其中載荷由接觸力的測(cè)量值確定和/或潤(rùn)滑質(zhì)量由滾動(dòng)接觸發(fā)出的高頻率應(yīng)力波確定，而不是由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)滾動(dòng)元件軸承壽命模型確定。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述ISO滾動(dòng)元件軸承壽命模型是IS0281滾動(dòng)元件軸承壽命模型，例如IS0281:2007。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施方式，預(yù)測(cè)單元配置為預(yù)測(cè)滾動(dòng)元件軸承的剩余壽命時(shí)，將以下因子的至少其中之一列入考慮:滾動(dòng)元件軸承受到腐蝕、滾動(dòng)元件軸承受到微動(dòng)損傷、滾動(dòng)元件軸承在瞬時(shí)載荷工況下；滾動(dòng)元件軸承在導(dǎo)致潤(rùn)滑油膜失效的瞬時(shí)或持續(xù)的工況下。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，所述系統(tǒng)包括識(shí)別傳感器，其配置用于獲得唯一地識(shí)別所述滾動(dòng)元件軸承的識(shí)別數(shù)據(jù)，其中所述數(shù)據(jù)處理單元配置用于連同所述已記錄的數(shù)據(jù)一起記錄所述識(shí)別數(shù)據(jù)。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施方式，所述數(shù)據(jù)處理單元配置用于將所述數(shù)據(jù)電子地記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)中。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述數(shù)據(jù)處理單元配置成預(yù)測(cè)滾動(dòng)元件軸承的剩余壽命還包括使用涉及一個(gè)或更多個(gè)相似或大致上相同的滾動(dòng)元件軸承的已記錄的數(shù)據(jù)。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，所述預(yù)測(cè)單元配置成在獲得和/或記錄所述新數(shù)據(jù)時(shí)更新所述剩余壽命預(yù)測(cè)。
[0032]根據(jù)本發(fā)明所述的方法、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可被用來預(yù)測(cè)用在機(jī)動(dòng)車、航空、鐵路、采礦業(yè)、風(fēng)力、海洋、金屬制造和其它機(jī)械應(yīng)用中的至少一個(gè)滾動(dòng)元件軸承的剩余壽命，這些應(yīng)用要求高耐磨性和/或增加的疲勞和抗張強(qiáng)度。滾動(dòng)軸承可以是圓柱滾子軸承、球形滾子軸承、圓環(huán)滾子軸承、錐形滾子軸承、圓錐滾子軸承或滾針軸承中的任一種。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]參考附圖，通過非限制性的實(shí)例，將在下文中進(jìn)一步解釋本發(fā)明，其中:
[0034]圖1表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式所述的系統(tǒng)，
[0035]圖2是表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的方法的步驟的流程圖，以及
[0036]圖3表示滾動(dòng)元件軸承，其剩余壽命可使用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式所述的系統(tǒng)或方法預(yù)測(cè)。
[0037]應(yīng)當(dāng)注意的是，附圖不是按比例繪制，并且出于清楚起見，某些特征的尺寸被夸大了。
[0038]此外，只要沒有沖突存在，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的任何特征可與本發(fā)明的任何其它實(shí)施方式的任何其它特征組合。

【具體實(shí)施方式】
[0039]圖1表示在使用期間的用于預(yù)測(cè)多個(gè)滾動(dòng)元件軸承12的剩余壽命的系統(tǒng)10。圖示實(shí)施方式表示兩個(gè)滾動(dòng)元件軸承12，但是，根據(jù)本發(fā)明所述的系統(tǒng)10可用于預(yù)測(cè)任何類型的、并且不需要具有相同類型或大小的一個(gè)或更多個(gè)滾動(dòng)元件軸承12的剩余壽命。系統(tǒng)10包括多個(gè)傳感器14，配置用于測(cè)量通過滾動(dòng)元件軸承12的滾動(dòng)接觸所發(fā)出的高頻率應(yīng)力波和/或接觸力。傳感器14可與滾動(dòng)元件軸承12結(jié)合，或者傳感器14可被設(shè)在每個(gè)滾動(dòng)元件軸承12附近。
[0040]滾動(dòng)接觸力例如可通過應(yīng)變傳感器14記錄，該應(yīng)變傳感器14位于軸承外環(huán)的外表面或側(cè)面上，或是軸承內(nèi)環(huán)的內(nèi)表面或內(nèi)側(cè)面上。這樣的應(yīng)變傳感器14可以是電阻式的或者使用嵌入在滾動(dòng)元件軸承12內(nèi)的光學(xué)纖維的拉伸。
[0041]傳感器14可嵌入在軸承環(huán)中或在外部地附連于軸承殼體從而監(jiān)控潤(rùn)滑劑狀態(tài)。潤(rùn)滑劑可能以若干方式被污染降級(jí)。例如，由于其含水率或腐蝕材料(例如，酸、鹽等)的夾帶，潤(rùn)滑劑膜也許未能保護(hù)滾動(dòng)元件軸承12免受腐蝕。作為另一個(gè)實(shí)例，潤(rùn)滑劑膜可能被對(duì)于軸承滾道有研磨作用的固體材料污染。潤(rùn)滑劑膜也可能受到過量的載荷、潤(rùn)滑劑的低粘度或潤(rùn)滑劑被顆粒材料污染、或者潤(rùn)滑劑的缺乏的危害。在潤(rùn)滑膜不起作用的情況下，潤(rùn)滑膜的狀態(tài)可通過檢測(cè)傳播通過軸承環(huán)和周圍結(jié)果的高頻率應(yīng)力波來評(píng)估。
[0042]系統(tǒng)10還可選地包括至少一個(gè)識(shí)別傳感器，配置用于獲得唯一地識(shí)別每個(gè)滾動(dòng)元件軸承12的識(shí)別數(shù)據(jù)16。識(shí)別數(shù)據(jù)16可從與滾動(dòng)元件軸承12相關(guān)聯(lián)的可機(jī)讀識(shí)別器獲得，并且優(yōu)選地設(shè)置在軸承12本身上從而使其屬于滾動(dòng)元件軸承12，即使軸承12被移動(dòng)到不同的位置或滾動(dòng)元件軸承12被翻新。這樣的機(jī)讀識(shí)別器的實(shí)例是被雕刻、粘合、物理結(jié)合、或其它方式地固定到滾動(dòng)元件軸承的標(biāo)記，或是位于滾動(dòng)元件軸承上的凸起或其它變形的樣式。這樣的識(shí)別器可機(jī)械地、光學(xué)地、電子地或其它方式地通過機(jī)器可讀。識(shí)別數(shù)據(jù)16例如可以是牢固地附連于滾動(dòng)元件軸承12的序列號(hào)或電子設(shè)備、例如射頻識(shí)別(RFID)標(biāo)簽。RFID標(biāo)簽的電路可接收它的來自入射的電磁輻射的動(dòng)力，所述入射的電磁輻射由外部電源產(chǎn)生，例如數(shù)據(jù)處理單元18或由數(shù)據(jù)處理單元18控制的另外的設(shè)備(未示出)。
[0043]如果采用合適的無線通信協(xié)議，例如IEEE802.15.4中所描述的，那么安裝在點(diǎn)上的新軸承將宣告其存在并且為此目的而開發(fā)的軟件將通信其唯一的數(shù)字身份。然后合適的數(shù)據(jù)庫(kù)功能使該身份和位置與軸承先前的歷史聯(lián)系起來。
[0044]這樣的識(shí)別數(shù)據(jù)16使得滾動(dòng)元件軸承12的最終用戶或供應(yīng)者能夠驗(yàn)證特定的滾動(dòng)元件軸承是正品還是偽造產(chǎn)品。非法的軸承制造商例如可能試圖通過提供以虛假商標(biāo)包裝的、次等的軸承欺騙最終用戶或原始設(shè)備制造商(OEMs)，從而給出一種軸承是來自可靠來源的正品的印象。用舊的軸承可能被翻新然后販賣并且沒有它們已被翻新的提示，并且舊的軸承可能被清理、拋光并且販賣，而買家無法得知軸承的實(shí)際使用時(shí)間。但是假如給予軸承虛假的身份，根據(jù)本發(fā)明所述的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的檢查可顯露出差異。例如，偽造產(chǎn)品的身份將不會(huì)出現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，或者在其識(shí)別數(shù)據(jù)名義下獲得的剩余壽命數(shù)據(jù)將與被檢查的虛假的軸承不一致。根據(jù)本發(fā)明這樣的實(shí)施方式所述的從中獲得識(shí)別數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，指示出每個(gè)合法軸承，其使用時(shí)間以及該軸承是否被翻新過。由此，根據(jù)本發(fā)明所述的系統(tǒng)可幫助軸承的鑒定。
[0045]所述系統(tǒng)10包括至少一個(gè)數(shù)據(jù)處理單元18，配置用于電子地記錄通過傳感器得到的數(shù)據(jù)，并且可選地將識(shí)別數(shù)據(jù)16作為已記錄的數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)20中。
[0046]數(shù)據(jù)庫(kù)20可由滾動(dòng)元件軸承12的制造商維護(hù)。因此，成批的相似或大致上相同的滾動(dòng)元件軸承12的每一個(gè)軸承12可被追蹤到。在數(shù)據(jù)庫(kù)20中收集的整批滾動(dòng)元件軸承12的剩余壽命數(shù)據(jù)使得制造商能夠推斷出進(jìn)一步的信息，例如關(guān)于使用類型或環(huán)境相對(duì)剩余壽命變化率之間的關(guān)系，從而進(jìn)一步改進(jìn)對(duì)于最終用戶的服務(wù)。
[0047]該系統(tǒng)還包括預(yù)測(cè)單元22，配置用于使用已記錄的數(shù)據(jù)和ISO滾動(dòng)元件軸承壽命模型、例如IS0281:2007預(yù)測(cè)每個(gè)滾動(dòng)元件軸承12的剩余壽命，其中載荷由接觸力的測(cè)量值確定和/或潤(rùn)滑質(zhì)量由滾動(dòng)接觸發(fā)出的高頻率應(yīng)力波確定，而不是由ISO滾動(dòng)元件軸承壽命模型確定
[0048]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述預(yù)測(cè)單元22配置用于預(yù)測(cè)滾動(dòng)元件軸承12的剩余壽命，通過將以下因子的至少其中之一列入考慮:滾動(dòng)元件軸承受到腐蝕、滾動(dòng)元件軸承受到微動(dòng)損傷、滾動(dòng)元件軸承在瞬時(shí)載荷工況下；滾動(dòng)元件軸承在導(dǎo)致潤(rùn)滑油膜失效的瞬時(shí)或持續(xù)的工況下。也就是，至少一個(gè)傳感器14可配置用于獲得涉及以下一個(gè)或更多個(gè)的數(shù)據(jù):振動(dòng)、溫度、滾動(dòng)表面損壞、運(yùn)行速度、負(fù)載的載荷、潤(rùn)滑狀態(tài)、濕度、接觸濕氣或離子流體、受到機(jī)械震動(dòng)、腐蝕、疲勞損壞、磨損。
[0049]應(yīng)當(dāng)注意的是，不是所有的系統(tǒng)10的部件都必須要位于滾動(dòng)元件軸承12附近。系統(tǒng)10的部件可通過有線或無線的方式、或者兩者結(jié)合的方式通信，并且位于任何合適的位置。例如，包含已記錄的數(shù)據(jù)20的數(shù)據(jù)庫(kù)可位于遠(yuǎn)程位置并且通過例如服務(wù)器24與至少一個(gè)數(shù)據(jù)處理單元18通信，所述數(shù)據(jù)處理單元18與滾動(dòng)元件軸承12位于相同或不同的地方。
[0050]至少一個(gè)數(shù)據(jù)處理單元18可選地預(yù)處理來自傳感器14的識(shí)別數(shù)據(jù)16和信號(hào)。信號(hào)可以被變換、重定格式或另外地被處理從而產(chǎn)生代表檢測(cè)到的量級(jí)的使用壽命數(shù)據(jù)。至少一個(gè)數(shù)據(jù)處理單元18例如可布置成通過通信網(wǎng)絡(luò)將識(shí)別數(shù)據(jù)16和剩余數(shù)據(jù)通信，通信網(wǎng)絡(luò)例如電信網(wǎng)絡(luò)或因特網(wǎng)。服務(wù)器24可將數(shù)據(jù)記入數(shù)據(jù)庫(kù)20同時(shí)與識(shí)別數(shù)據(jù)16相關(guān)聯(lián)，由此通過久而久之累積使用壽命數(shù)據(jù)來建立滾動(dòng)元件軸承12的歷史。
[0051]應(yīng)當(dāng)注意的是，至少一個(gè)數(shù)據(jù)處理單元18、預(yù)測(cè)單元22和/或數(shù)據(jù)庫(kù)20不必須要是分開的單元，而是可以任何合適的方式組合。例如，個(gè)人電腦可被用于執(zhí)行涉及本發(fā)明的方法。
[0052]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，預(yù)測(cè)單元22可配置成使用涉及一個(gè)或更多個(gè)相似或大致上相同的滾動(dòng)元件軸承12的已記錄的數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)滾動(dòng)元件軸承12的剩余壽命或滾動(dòng)元件軸承類型。由此可得到滾動(dòng)元件軸承12的平均剩余壽命或滾動(dòng)元件軸承的類型。
[0053]預(yù)測(cè)單元22可被配置用于使用ISO滾動(dòng)元件軸承壽命模型和新數(shù)據(jù)更新剩余壽命預(yù)測(cè)，新數(shù)據(jù)涉及接觸力和/或通過滾動(dòng)接觸所發(fā)出的高頻率應(yīng)力波的測(cè)量值。這樣的更新可周期性地、大致上連續(xù)地、應(yīng)要求隨意地進(jìn)行或者在任何合適的時(shí)候進(jìn)行。
[0054]一旦已經(jīng)進(jìn)行了滾動(dòng)元件軸承12的剩余壽命的預(yù)測(cè)26，它可能在用戶界面上顯示，并且/或者發(fā)送給用戶、軸承制造商、數(shù)據(jù)庫(kù)和/或另外的預(yù)測(cè)單元22。關(guān)于通過系統(tǒng)10建議何時(shí)維護(hù)、更換或翻新一個(gè)或更多個(gè)被監(jiān)控的滾動(dòng)元件軸承12的通知可以任何合適方式進(jìn)行，例如通過通信網(wǎng)絡(luò)、電子郵件或電話、信件、傳真、警報(bào)信號(hào)或者拜訪制造商代表。
[0055]滾動(dòng)元件軸承12的剩余壽命的預(yù)測(cè)26可用于告知用戶他/她何時(shí)應(yīng)該更換滾動(dòng)元件軸承12。當(dāng)干涉成本(包括勞力、材料以及例如設(shè)備產(chǎn)出的損失)通過暗含在繼續(xù)運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)成本方面的減少而被證明是正確的，對(duì)更換滾動(dòng)元件軸承12的干涉被證明是正確的。風(fēng)險(xiǎn)成本可計(jì)算為一方面在使用中故障的概率以及另一方面由于這種使用中的故障弓I起的財(cái)務(wù)損失的乘積。
[0056]圖2表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的方法的步驟。所述方法包括以下步驟:測(cè)量由滾動(dòng)元件軸承的滾動(dòng)接觸發(fā)出的高頻率應(yīng)力波和/或接觸力、可選地獲得唯一識(shí)別滾動(dòng)元件軸承的數(shù)據(jù)、將測(cè)量數(shù)據(jù)(以及可選地識(shí)別數(shù)據(jù))記錄為已記錄的數(shù)據(jù)、以及使用已記錄的數(shù)據(jù)和ISO滾動(dòng)元件軸承壽命模型預(yù)測(cè)滾動(dòng)元件軸承的剩余壽命，其中載荷由接觸力的測(cè)量值確定并且/或者潤(rùn)滑質(zhì)量從滾動(dòng)接觸所發(fā)出的高頻率應(yīng)力波確定，而不是通過ISO滾動(dòng)元件軸承壽命模型。
[0057]圖3示意性地表示滾動(dòng)元件軸承12的實(shí)例，其剩余壽命可使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式所述的系統(tǒng)或方法預(yù)測(cè)。圖3表示滾動(dòng)元件軸承12,包括內(nèi)環(huán)28、外環(huán)30和成組的滾動(dòng)元件32?？梢允褂酶鶕?jù)本發(fā)明的實(shí)施方式所述的系統(tǒng)和方法預(yù)測(cè)其剩余壽命的軸承12的內(nèi)環(huán)28和/或外環(huán)30，可以具有任何大小并且具有任何承載能力。內(nèi)環(huán)28和/或外環(huán)30例如可以具有直至幾米的直徑以及直至數(shù)千噸的承載能力。
[0058]在權(quán)利要求范圍內(nèi)的本發(fā)明的進(jìn)一步的更新對(duì)于技術(shù)人員來說是明顯的。即使權(quán)利要求指向用于預(yù)測(cè)軸承剩余壽命的方法、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，這樣的方法、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可被用于預(yù)測(cè)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的一些其它部件，例如齒輪的剩余壽命。
【權(quán)利要求】
1.一種用于預(yù)測(cè)滾動(dòng)元件軸承(12)的剩余壽命的方法，包括以下步驟: 測(cè)量由于所述滾動(dòng)元件軸承(12)的滾動(dòng)接觸所發(fā)出的高頻率應(yīng)力波和/或接觸力， 其特征在于，它還包括以下步驟: 將所述測(cè)量數(shù)據(jù)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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)滾動(dòng)元件軸承壽命模型預(yù)測(cè)所述滾動(dòng)元件軸承(12)的剩余壽命，其中載荷從接觸力的測(cè)量值來確定和/或潤(rùn)滑質(zhì)量從滾動(dòng)接觸所發(fā)出的高頻率應(yīng)力波來確定，而不是通過所述國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)滾動(dòng)元件軸承壽命模型來確定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述ISO滾動(dòng)元件軸承壽命模型是ISO281滾動(dòng)元件軸承壽命模型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的預(yù)測(cè)所述滾動(dòng)元件軸承(12)的剩余壽命的步驟包括將以下因子的至少其中之一列入考慮:滾動(dòng)元件軸承受到腐蝕；滾動(dòng)元件軸承受到微動(dòng)損傷；滾動(dòng)元件軸承在瞬時(shí)載荷工況下；滾動(dòng)元件軸承在導(dǎo)致潤(rùn)滑油膜失效的瞬時(shí)或持續(xù)的工況下。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，它包括獲得唯一地識(shí)別所述滾動(dòng)元件軸承(12)的識(shí)別數(shù)據(jù)(16)以及連同所述已記錄的數(shù)據(jù)記錄所述識(shí)別數(shù)據(jù)(16)的步驟。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，電子裝置被用在所述的將所述數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)(20)中的步驟里。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，它包括使用有關(guān)一個(gè)或者更多個(gè)類似或者大致相同的軸承的數(shù)據(jù)，例如，使用從多個(gè)軸承收集的數(shù)據(jù)，例如長(zhǎng)期進(jìn)行的和/或基于相似或大致上相同的軸承的測(cè)試的記錄，改進(jìn)所述數(shù)學(xué)的剩余壽命預(yù)測(cè)模型的步驟。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，它包括在獲得和/或記錄所述新數(shù)據(jù)時(shí)更新所述剩余壽命預(yù)測(cè)的步驟。
8.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其特征在于，它包括計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序包含計(jì)算機(jī)程序編碼裝置，配置用于使計(jì)算機(jī)或處理器執(zhí)行存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀媒介或載波上的根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法的步驟。
9.一種用于預(yù)測(cè)滾動(dòng)元件軸承(12)的剩余壽命的系統(tǒng)(10)，其包括: 至少一個(gè)傳感器，其用于測(cè)量通過所述滾動(dòng)元件軸承(12)的滾動(dòng)接觸所發(fā)出的高頻率應(yīng)力波和/或接觸力， 其特征在于，它還包括: 數(shù)據(jù)處理單元(18)，用于將所測(cè)的數(shù)據(jù)記錄為已記錄的數(shù)據(jù)，以及 預(yù)測(cè)單元(22)，用于使用所述已記錄的數(shù)據(jù)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)滾動(dòng)元件軸承壽命模型預(yù)測(cè)所述滾動(dòng)元件軸承(12)的剩余壽命，其中載荷從接觸力的測(cè)量值來確定和/或潤(rùn)滑質(zhì)量從滾動(dòng)接觸所發(fā)出的高頻率應(yīng)力波來確定，而不是通過所述國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)滾動(dòng)元件軸承壽命模型。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述ISO滾動(dòng)元件軸承壽命模型是ISO 281:2007滾動(dòng)元件軸承壽命模型來確定。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述預(yù)測(cè)單元(22)配置用于預(yù)測(cè)所述滾動(dòng)元件軸承(12)的剩余壽命，通過將以下因子的至少其中之一列入考慮:滾動(dòng)元件軸承受到腐蝕；滾動(dòng)元件軸承受到微動(dòng)損傷；滾動(dòng)元件軸承在瞬時(shí)載荷工況下；滾動(dòng)元件軸承在導(dǎo)致潤(rùn)滑油膜失效的瞬時(shí)或持續(xù)的工況下。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，它包括識(shí)別傳感器，其配置用于獲得唯一地識(shí)別所述滾動(dòng)元件軸承(12)的識(shí)別數(shù)據(jù)(16)，其中所述數(shù)據(jù)處理單元(18)配置用于連同所述已記錄的數(shù)據(jù)一起記錄所述識(shí)別數(shù)據(jù)(16)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理單元(18)配置用于將所述數(shù)據(jù)電子地記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)(20)中。
14.根據(jù)權(quán)利要求9至13的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理單元(18)配置成預(yù)測(cè)所述滾動(dòng)元件軸承(12)的剩余壽命還包括使用涉及一個(gè)或更多個(gè)相似或大致上相同的滾動(dòng)元件軸承的已記錄的數(shù)據(jù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求9至14中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述預(yù)測(cè)單元(22)配置成在獲得和/或記錄所述新數(shù)據(jù)時(shí)更新所述剩余壽命預(yù)測(cè)。
【文檔編號(hào)】G05B23/02GK104285138SQ201380025037
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2013年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月24日
【發(fā)明者】K.漢密爾頓, B.默里 申請(qǐng)人:Skf公司