軸承監(jiān)測方法以及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種用于預(yù)測滾動元件軸承(12)的剩余壽命的方法，其包括以下步驟：測量振動或由所述滾動元件軸承(12)的滾動接觸發(fā)射的高頻應(yīng)力波的幅度和/或頻率，記錄所述測量的數(shù)據(jù)如已記錄的數(shù)據(jù)，以及使用所述記錄的數(shù)據(jù)和國際標準化組織(ISO)281滾動元件軸承壽命模型來預(yù)測所述滾動元件軸承(12)的剩余壽命。壽命修正因子決定于在使用中表示潤滑油清潔度和/或薄膜厚度的至少一個參數(shù)的測量值而非使用所述國際標準化組織(ISO)281滾動元件軸承壽命模型的假設(shè)或預(yù)測的潤滑油清潔度值。
【專利說明】軸承監(jiān)測方法以及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于預(yù)測滾動元件軸承的剩余壽命的方法、系統(tǒng)以及計算機程序產(chǎn)品，即用于預(yù)測需要或者希望服務(wù)、更換或者翻新(再制造)所述滾動元件軸承的時間。

【背景技術(shù)】
[0002]滾動元件軸承通常使用在關(guān)鍵的應(yīng)用中，其中在使用中該軸承的失效會導(dǎo)致終端使用者顯著的經(jīng)濟損失。因此，能夠預(yù)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(yù)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。
[0003]滾動元件的剩余壽命通常確定于由于在操作使用中反復(fù)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(yīng)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(chǎn)生過多的熱量、壓力以及摩擦。
[0004]對于一個特定的應(yīng)用，基于在該應(yīng)用中與服務(wù)的預(yù)期的類型可預(yù)期兼容的剩余壽命的計算和預(yù)測來選擇軸承，該軸承將使用于該應(yīng)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(guī)操作情況來預(yù)測。例如，所謂的“L-10壽命”是以小時為單位的預(yù)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(yù)測對于不同原因的維護計劃的目的認為是不足的。
[0005]一個原因是，實際操作情況與常規(guī)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(guī)操作情況在使用中精確的再現(xiàn)，疲勞過程的固有的隨機性能可產(chǎn)生大量統(tǒng)計變化。
[0006]為了改善維護計劃，通常的做法是監(jiān)測與在操作使用中軸承所承受的振動以及溫度相關(guān)的物理量的值，以使能夠監(jiān)測到即將發(fā)生故障的第一跡象。這種監(jiān)測通常被稱為“狀態(tài)監(jiān)測”。
[0007]狀態(tài)監(jiān)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(yè)影響。第二個好處是，狀態(tài)監(jiān)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。
[0008]歐洲專利申請公開EP1164550描述了用于監(jiān)測狀態(tài)的狀態(tài)監(jiān)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(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目標是提供一種改善的用于預(yù)測滾動元件軸承剩余壽命的方法。
[0010]所述目標通過一種方法來實現(xiàn)，該方法包括以下步驟:測量發(fā)生振動(加速度、力口速度包絡(luò)(accelerat1n enveloping)、速度或者位移)或者由滾動元件軸承的滾動接觸發(fā)射的高頻應(yīng)力波(即20kHz-3Mz，優(yōu)選地100-500kHz或更高)的幅度和/或頻率，記錄測量數(shù)據(jù)如已記錄的數(shù)據(jù)，并且使用所記錄的數(shù)據(jù)以及國際標準化組織(IS0)281滾動元件軸承壽命模型來預(yù)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(wù)中的至少一個表示潤滑清潔度和/或薄膜厚度的參數(shù)的測量值，例如溫度和/或聲發(fā)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(shè)或預(yù)測的潤滑清潔度值。
[0011]根據(jù)本發(fā)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(fā)生的振動或由所述滾動元件軸承的滾動接觸發(fā)射的高頻應(yīng)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。
[0012]IS0281滾動元件軸承壽命模型包括潤滑清潔因子ais。，其允許修正額定剩余壽命(Lnm)按下列公式計算:
[0013]Lnm = B1.ais0.L10
[0014]式中:&1是修正系數(shù)用以修正例如Llt^L1或者L5tl的不同的壽命定義以及壽命修正因子；ais。提供了一個在軸承服務(wù)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，aiso由IS0281滾動元件軸承壽命模型限定，并且aiso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(zhuǎn)速度情況下的基本的潤滑油粘度。
[0015]由本發(fā)明建議的方法獲得壽命修正因子，其來自在使用中表示潤滑油清潔度和/或薄膜厚度的參數(shù)的測量值而非使用IS0281滾動元件軸承壽命模型的假設(shè)或預(yù)測的潤滑油清潔度值。因此，根據(jù)本發(fā)明的方法能夠基于操作歷史更準確的預(yù)測剩余壽命。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，當確定壽命修正因子時，一個新的因子即“滾道因子”被考慮。根據(jù)經(jīng)驗得出的規(guī)律，如果例如振動狀態(tài)的狀態(tài)監(jiān)測示出所述軸承被損壞或者在失效的過程中，所述滾道因子從值1.0開始下降。所述滾道因子用于修正清潔因子，即由測量值得到的清潔因子乘以滾道因子。由測量表明的損壞越大，所述滾道因子的幅度就越小，并且因此，被評價的軸承的額定剩余壽命(LJ越短。因此，修正的清潔因子考慮了最終導(dǎo)致軸承失效的磨損或損壞的影響。
[0017]在非常短的時間內(nèi)，振動或者高頻應(yīng)力波伴隨著少量材料的突然位移。當軸承發(fā)生碰撞、疲勞開裂、劃傷或者磨損時，在軸承中能發(fā)生振動或者高頻應(yīng)力波。所述應(yīng)力波的頻率取決于來源的性質(zhì)以及來源的材料特性。如加速度計、聲發(fā)射傳感器或者超聲傳感器的絕對運動傳感器能夠用于檢測此類振動或者高頻應(yīng)力波，并且因此提供重要的信息用于幫助故障檢測以及嚴重評估。由于振動或者高頻應(yīng)力波包的分散以及衰減，希望將傳感器放置在距起始發(fā)生點盡可能近的位置。因此，傳感器可放置在軸承內(nèi)圈、軸承外圈或者在其附近，優(yōu)選地放置在負載區(qū)域。
[0018]此外，過大的載荷、潤滑油的低粘度或者帶有顆粒物質(zhì)的潤滑油的污染或者潤滑油的缺少均能夠損壞潤滑油薄膜。如果以此方式損壞潤滑油薄膜，軸承的滾動接觸將產(chǎn)生高頻應(yīng)力波。因此，在潤滑油薄膜破裂的情況下，通過檢測穿過軸承圈以及周圍結(jié)構(gòu)傳播的振動或者高頻應(yīng)力波來評估所述潤滑油薄膜的狀況。因此，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)允許使用表示潤滑油質(zhì)量的測量值而非假設(shè)或者預(yù)測的潤滑油質(zhì)量值來進行剩余壽命的預(yù)測。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，所述滾道因子的大小由包含在數(shù)據(jù)庫中的經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定，并且，例如經(jīng)驗數(shù)據(jù)源自于或者基于相似或基本上相同的滾動元件軸承到所監(jiān)測的另一個的觀察或經(jīng)驗，例如使用收集于如在一個延長的時間周期內(nèi)進行的測量和/或基于相似的或者根本上相同的軸承的測試的多個軸承的數(shù)據(jù)。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，所述ISO滾動元件軸承壽命模型是IS0281:2007滾動元件軸承壽命模型。
[0021]IS0281:2007指出了在ISO相關(guān)公布中發(fā)布的尺寸范圍內(nèi)，計算滾動的滾動元件軸承的基本額定動載荷的方法，IS0281:2007由現(xiàn)代的、通常使用的、優(yōu)質(zhì)硬滾動元件軸承鋼、根據(jù)良好的生產(chǎn)規(guī)范以及關(guān)于滾動接觸表面的形狀的基本上傳統(tǒng)的設(shè)計制成。
[0022]IS0281:2007還指出了計算基本額定壽命的方法，基本額定壽命是與90 %的可靠性、通常所使用的優(yōu)質(zhì)材料、良好的制造質(zhì)量以及傳統(tǒng)的操作狀況相關(guān)的壽命。此外，IS0281:2007指出了計算修訂額定壽命的方法，其中考慮了各種可靠性、潤滑狀況、污染的潤滑油以及滾動元件軸承的疲勞載荷。
[0023]IS0281:2007不涉及磨損、腐蝕以及電蝕對滾動元件軸承壽命的影響。
[0024]IS0281:2007不適用于滾動元件直接操作在軸或殼體表面上的設(shè)計，除非所述表面在所有方面均等效于滾動元件軸承更換的滾動元件軸承滾道(或者墊圈)。
[0025]根據(jù)本發(fā)明一實施例，所述方法包括以下步驟:確定是否由于在單一位置的多個疲勞循環(huán)或者在滾動元件軸承的操作表面上不同源的連續(xù)事件產(chǎn)生的振動或者由滾動元件軸承的滾動接觸發(fā)射的高頻應(yīng)力波。該步驟可通過分析來自放置于所述滾動元件軸承附近的多個傳感器的數(shù)據(jù)來進行。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，所述方法包括以下步驟:獲得唯一標識滾動元件軸承的識別數(shù)據(jù)并且與已記錄的數(shù)據(jù)一起記錄所述識別數(shù)據(jù)。此方法允許定量預(yù)測滾動元件軸承的剩余壽命以使我們在提供全面了解所述滾動元件軸承的歷史和用法的信息的基礎(chǔ)上來進行。
[0027]根據(jù)本發(fā)明另一實施例，電子設(shè)備用于在所述步驟中記錄在數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，所述滾動軸承可是圓柱滾子軸承、球面滾子軸承、圓環(huán)滾子軸承、圓錐滾子軸承、錐形滾珠軸承或者滾針軸承中的任何一種。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，所述方法包括下述步驟:如獲得和/或記錄新數(shù)據(jù)似的更新剩余壽命預(yù)測。
[0030]本發(fā)明還涉及一種計算機程序產(chǎn)品，其包括含有計算機程序代碼設(shè)備的計算機程序，計算機程序代碼設(shè)備布置成使計算機或者處理器執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明任一實施例的方法的步驟，計算機程序代碼設(shè)備存儲在計算機可讀介質(zhì)或載波上。
[0031]本發(fā)明還涉及用于預(yù)測軸承剩余壽命的一種系統(tǒng)，其包括:配置成測量發(fā)生振動或者由滾動元件軸承的滾動接觸發(fā)射的高頻應(yīng)力波的幅度和/或頻率的至少一個感應(yīng)器，配置成記錄測量數(shù)據(jù)作為已記錄數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理器，以及配置成使用記錄數(shù)據(jù)以及國際標準化組織(ISO) 281滾動元件軸承壽命模型預(yù)測滾動元件軸承的剩余壽命的預(yù)測單元。壽命修正因子確定于在服務(wù)中表示潤滑清潔度和/或薄膜厚度的至少一個參數(shù)的測量值，例如溫度和/或聲發(fā)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(shè)或預(yù)測的潤滑清潔度值。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，滾道因子用于修正確定的壽命修正因子，其大小由發(fā)生的振動或由所述滾動元件軸承的滾動接觸發(fā)射的高頻應(yīng)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。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，所述系統(tǒng)包括由經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定的滾道因子的數(shù)據(jù)庫。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，所述ISO滾動元件軸承壽命模型是IS0281:2007滾動元件軸承壽命模型。
[0035]IS0281:2007指出了在ISO相關(guān)公布中發(fā)布的尺寸范圍內(nèi)，計算滾動的滾動元件軸承的基本額定動載荷的方法，IS0281:2007由現(xiàn)代的、通常使用的、優(yōu)質(zhì)硬滾動元件軸承鋼、根據(jù)良好的生產(chǎn)規(guī)范以及關(guān)于滾動接觸表面的形狀的基本上傳統(tǒng)的設(shè)計制成。
[0036]IS0281:2007還指出了計算基本額定壽命的方法，基本額定壽命是與90 %的可靠性、通常所使用的優(yōu)質(zhì)材料、良好的制造質(zhì)量以及傳統(tǒng)的操作狀況相關(guān)的壽命。此外，IS0281:2007指出了計算修訂額定壽命的方法，其中考慮了各種可靠性、潤滑狀況、污染的潤滑油以及滾動元件軸承的疲勞載荷。
[0037]IS0281:2007不涉及磨損、腐蝕以及電蝕對滾動元件軸承壽命的影響。
[0038]IS0281:2007不適用于滾動元件直接操作在軸或殼體表面上的設(shè)計，除非所述表面在所有方面均等效于滾動元件軸承更換的滾動元件軸承滾道(或者墊圈)。
[0039]根據(jù)本發(fā)明一實施例，所述預(yù)測單元也可配置成確定是否由于在單一位置的多個疲勞循環(huán)或者在滾動元件軸承的操作表面上不同源的連續(xù)事件產(chǎn)生的振動或者由滾動元件軸承的滾動接觸發(fā)射的高頻應(yīng)力波。該預(yù)測單元可通過分析來自放置于所述滾動元件軸承附近的多個傳感器的數(shù)據(jù)來進行。
[0040]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，所述系統(tǒng)包括配置成獲得唯一標識滾動元件軸承的識別數(shù)據(jù)以及與已記錄數(shù)據(jù)一起記錄識別數(shù)據(jù)的識別傳感器。
[0041]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，所述數(shù)據(jù)處理單元配置成電子記錄測量數(shù)據(jù)如已記錄的數(shù)據(jù)。
[0042]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，所述預(yù)測單元配置成如獲得和/或記錄新數(shù)據(jù)似的更新剩余壽命預(yù)測。
[0043]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，所述滾動軸承可是圓柱滾子軸承、球面滾子軸承、圓環(huán)滾子軸承、圓錐滾子軸承、錐形滾珠軸承或者滾針軸承中的任何一種。
[0044]根據(jù)本發(fā)明所述的方法、系統(tǒng)以及計算機程序產(chǎn)品可用于預(yù)測使用在需要耐磨損和/或增加疲勞強度以及抗拉強度的汽車、航天、鐵路、采礦、風力、海洋、金屬生產(chǎn)以及其他產(chǎn)品用途中的至少一個軸承的剩余壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0045]通過閱讀非限制性示例，并參考附圖，進一步說明本發(fā)明。
[0046]圖1不出根據(jù)本發(fā)明的一實施例的一種系統(tǒng)，
[0047]圖2是一流程圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明的一實施例的一種方法的步驟，以及
[0048]圖3示出了一種滾動元件軸承，該滾動元件軸承的剩余壽命能通過使用根據(jù)本發(fā)明的一實施例的一種系統(tǒng)或方法來預(yù)測。
[0049]應(yīng)當注意的是，為簡要起見，附圖未按比例繪制并且某些特征的尺寸被夸大。此夕卜，只要沒有沖突，本發(fā)明的一實施例的任何特征可與本發(fā)明的任何其他實施例的任何其他特征相結(jié)合。

【具體實施方式】
[0050]圖1示出了一種用于預(yù)測多個滾動元件軸承12在其服務(wù)期間的剩余壽命的系統(tǒng)10。所示實施例示出了兩個滾動元件軸承12，然而，根據(jù)本發(fā)明的所述系統(tǒng)10可用于預(yù)測一個或多個任何類型的滾動元件軸承12的剩余壽命，并且所有軸承不必為同樣的類型或尺寸。所述系統(tǒng)10包括配置成測量振動或由滾動元件軸承12的滾動接觸發(fā)射的高頻應(yīng)力波(即，20kHz-3Mz，優(yōu)選地100-500kHz或更高)的多個傳感器14。例如加速度計、聲發(fā)射傳感器或超聲傳感器的一個或多個傳感器14優(yōu)選地放置于盡可能靠近所述振動或高頻應(yīng)力波的起始發(fā)生點。一個或者多個傳感器14可集成于滾動元件軸承12,例如嵌入軸承圈,或者放置在所述滾動元件軸承12的附近，例如在軸承外殼上或者附近，優(yōu)選地在負載區(qū)域。優(yōu)選地，多個傳感器14被設(shè)置在每個軸承12上和/或在每個軸承12附近。
[0051]所述系統(tǒng)10可選的包括配置成獲得唯一標識每個滾動元件軸承12的識別數(shù)據(jù)16的至少一個識別傳感器。所述識別數(shù)據(jù)由與滾動元件軸承12相關(guān)的機器可讀標識符獲得，并且識別數(shù)據(jù)16優(yōu)選地設(shè)置在所述滾動元件軸承12本身上，以使其與所述滾動元件軸承12保持在一起，即使所述滾動元件軸承12被移至不同的地方或者所述滾動元件軸承12被翻新。此類機器可讀標識符的示例是標記，其是刻的、粘的、物理集成的或者其他的固定至滾動元件軸承的方式，或者是置于所述滾動元件軸承上的凸起的圖案或其他變形的圖案。此類標識符可是機械的、光學(xué)的、電子的或者其他機器可讀的形式。例如，所述識別數(shù)據(jù)16可是牢固的連接至所述滾動元件軸承12的如射頻識別(RFID)標簽的一序列號或者一電子設(shè)備。所述射頻識別標簽的電路可接收來自由例如數(shù)據(jù)處理器18或者通過所述數(shù)據(jù)處理器18控制的其他設(shè)備(未不出)的外源產(chǎn)生的入射電磁福射本身的功率。
[0052]如果采用如在IEEE802.15.4中所描述的一合適的無線通信協(xié)議，安裝在現(xiàn)場的一新軸承將宣布它的存在，并且用于此目的所開發(fā)的軟件傳達其唯一的數(shù)字標識。之后，合適的數(shù)據(jù)庫功能將標識以及位置與該軸承先前的歷史相關(guān)聯(lián)。
[0053]此識別數(shù)據(jù)16能夠使軸承12的終端用戶或者提供商鑒別特定的軸承是否是正品或者假冒產(chǎn)品。例如，軸承的非法制造商通過提供質(zhì)量低劣的軸承，其以假冒商標包裝以給人此軸承是來自值得信任的來源的正品的印象的，試圖欺騙終端用戶或者原始設(shè)備制造商(OEMs)。磨損的軸承可被翻新之后出售，其沒有軸承已被翻新并且舊軸承可能被清洗并且拋光并出售的跡象，購買者不知道此軸承的實際年齡。然而，如果給定的軸承是假標識，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫的檢查可表明差異。例如，假冒產(chǎn)品的標識不存在于數(shù)據(jù)庫中，或者在其識別數(shù)據(jù)情況下獲得的剩余壽命數(shù)據(jù)與被檢查的假軸承不符合。識別數(shù)據(jù)在根據(jù)本發(fā)明的一實施例的所述系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中獲得，其表示每個合法的軸承，它的年齡以及所述軸承是否被翻新。因此，根據(jù)本發(fā)明的所述系統(tǒng)可便于軸承的認證。
[0054]數(shù)據(jù)庫20可由所述滾動元件軸承12的制造商維護。因此，每批相似或者基本上相同的滾動元件軸承12中的每個軸承12可被追蹤。用于整批滾動元件軸承12的收集于所述數(shù)據(jù)庫20中的剩余壽命數(shù)據(jù)能夠使制造商提取如關(guān)于使用的類型或環(huán)境與剩余壽命改變的速率之間的關(guān)系的其他的信息以進一步改善對終端用戶的服務(wù)。
[0055]所述系統(tǒng)還包括預(yù)測單元22，其配置成使用記錄數(shù)據(jù)以及例如IS0281:2007的IS0281滾動元件軸承壽命模型預(yù)測每個滾動元件軸承12的剩余壽命,從而壽命修正因子決定于在使用中測量的表示潤滑清潔度的至少一個參數(shù)，例如溫度或者聲發(fā)射，和/或薄膜厚度而非使用所述國際標準化組織(ISO) 281滾動元件軸承壽命模型的用于所述清潔度因子和/或薄膜厚度的值。
[0056]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，滾道因子用于修正確定的壽命修正因子，其大小由振動或所述滾動元件軸承的滾動接觸發(fā)射的高頻應(yīng)力波的幅度和/或頻率的測量值來表示的損壞嚴重程度來確定。
[0057]根據(jù)本發(fā)明的一實施例，所述系統(tǒng)可包括由經(jīng)驗數(shù)據(jù)25確定的滾道因子的數(shù)據(jù)庫。例如，所述經(jīng)驗數(shù)據(jù)25可以以查數(shù)據(jù)來源表的形式提供給使用者或者是基于相似或基本上相同的滾動元件軸承到所監(jiān)測的另一個的觀察或經(jīng)驗。
[0058]應(yīng)當注意的是，不是所有的所述系統(tǒng)10的組件必須放置在所述滾動元件軸承12的附近。所述系統(tǒng)10的各組件可通過有線或無線裝置，或者它們的組合進行通訊，并且其可被放置在任何合適的位置。例如，包括所述記錄數(shù)據(jù)20的數(shù)據(jù)庫可放置在遠程的位置并且其通過例如服務(wù)器24與相對于滾動元件軸承12放置在相同或不同位置的數(shù)據(jù)處理單元18進行通訊。
[0059]至少一個數(shù)據(jù)處理單元18可選的預(yù)處理識別數(shù)據(jù)16以及接收所述傳感器的信號。所述信號可被轉(zhuǎn)換、重新格式化或者其他的以便產(chǎn)生代表所感應(yīng)的幅度的服務(wù)壽命數(shù)據(jù)。例如，所述至少一個數(shù)據(jù)處理單元18可配置成使用數(shù)據(jù)縮減的方法。例如，數(shù)字時間波形可被每個傳感器捕獲，并且通過快速傅里葉變換(FFT)分析轉(zhuǎn)換為頻域。除了頻譜分析，時間波形到自相關(guān)函數(shù)的轉(zhuǎn)換可在診斷中提供很大的幫助，在一個振動或者應(yīng)力波分析的波形內(nèi)，自相關(guān)性允許分析師確定主周期事件。這樣做的波形允許分析師清除以查找哪些來源是此波形的主要貢獻者。所述至少一個數(shù)據(jù)處理單元18可被布置成通過例如電信網(wǎng)絡(luò)或者因特網(wǎng)的通訊網(wǎng)絡(luò)，通訊識別數(shù)據(jù)16和所述振動或高頻應(yīng)力波數(shù)據(jù)。服務(wù)器24可記錄與識別數(shù)據(jù)16相關(guān)的在數(shù)據(jù)庫20中的數(shù)據(jù)，因此通過積累一段時間服務(wù)壽命數(shù)據(jù)的方式來建立所述滾動元件軸承12的歷史。
[0060]應(yīng)當注意的是，至少一個所述數(shù)據(jù)處理單元18、預(yù)測單元22和/或數(shù)據(jù)庫22、25并不一定是獨立的單元，而可以以任何適合的形式組合。例如，一臺個人的電腦可用于執(zhí)行有關(guān)本發(fā)明的方法。
[0061]預(yù)測單元22可配置成更新使用與由軸承12的滾動接觸發(fā)射的振動或高頻應(yīng)力波的測量值有關(guān)的新數(shù)據(jù)預(yù)測的剩余壽命。此更新可定期的、基本上連續(xù)的、按需求隨機的或者在任何合適的時間進行。
[0062]一旦滾動元件軸承12的剩余壽命的預(yù)測26開始進行，其可顯示于用戶界面，和/或發(fā)送給用戶、軸承制造商、數(shù)據(jù)庫和/或其他的預(yù)測單元22。當適合服務(wù)、更換或翻新一個或多個由系統(tǒng)10監(jiān)測的滾動元件軸承12時，警告可以以任何合適的方式發(fā)出，例如，通過通訊網(wǎng)絡(luò)、通過電子郵件或者電話、信件、傳真、警報信號或者制造商代表的來訪。
[0063]滾動元件軸承12的剩余壽命的預(yù)測26可被用于通知用戶應(yīng)該更換所述滾動元件軸承12的時間。通過減小隱含在連續(xù)操作中的風險價值，干涉的成本(例如，包括勞動、材料以及工廠產(chǎn)量的損失)是合理的時候，對于更換所述滾動元件軸承12的干涉是合理的。所述風險價值一方面可被計算為在服務(wù)中失效的概率的乘積，并且另一方面是在服務(wù)中產(chǎn)生于此類失效的財務(wù)損失。
[0064]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一實施例的一種方法的步驟。所述方法包括以下步驟:測量發(fā)生的振動或由軸承的滾動接觸發(fā)射的高頻應(yīng)力波的幅值和/或頻率，可選的獲得唯一標識所述滾動元件軸承的數(shù)據(jù)，記錄測量數(shù)據(jù)(和可選的識別數(shù)據(jù))如已經(jīng)記錄的數(shù)據(jù)，并且使用記錄的數(shù)據(jù)和IS0281滾動元件軸承壽命模型來預(yù)測所述軸承的剩余壽命。壽命修正因子確定于發(fā)生振動或由所述滾動元件軸承12的滾動接觸發(fā)射的高頻應(yīng)力波的幅度和/或頻率的測量值，而非使用IS0281滾動元件軸承壽命模型的假設(shè)的或預(yù)測的潤滑清潔度值。
[0065]圖3示意性的示出了滾動元件軸承12的一示例，其剩余壽命可使用根據(jù)本發(fā)明的一實施例的系統(tǒng)或方法來預(yù)測。圖3示出了滾動元件軸承12，其包括內(nèi)圈28、外圈30以及一組滾動元件32。軸承12的內(nèi)圈28和/或外圈30的剩余壽命能使用根據(jù)本發(fā)明的一實施例的系統(tǒng)或方法來預(yù)測，其可以是任何尺寸并且有任何承載能力。例如，內(nèi)圈28和/或外圈30可有高達數(shù)米的直徑以及高達數(shù)千噸的承載能力。
[0066]在權(quán)利要求范圍內(nèi)本發(fā)明的任何修改對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯然的。盡管所述權(quán)利要求是針對用于預(yù)測軸承的剩余壽命的方法、系統(tǒng)以及計算機程序產(chǎn)品，但此方法、系統(tǒng)以及計算機程序產(chǎn)品可用于預(yù)測例如齒輪的其他旋轉(zhuǎn)機械的組件的剩余壽命。
【權(quán)利要求】
1.一種用于預(yù)測滾動元件軸承(12)的剩余壽命的方法，其包括以下步驟: 測量發(fā)生振動或者由所述滾動元件軸承(12)的滾動接觸發(fā)射的高頻應(yīng)力波的幅度和/或頻率，其特征在于，該方法還包括以下步驟: 記錄所述測量數(shù)據(jù)作為記錄的數(shù)據(jù)，以及 預(yù)測所述滾動元件軸承(12)的剩余壽命，其使用所述記錄的數(shù)據(jù)以及國際標準化組織(ISO) 281滾動元件軸承壽命模型，從而壽命修正因子確定于在服務(wù)中的表示潤滑清潔度和/或薄膜厚度的至少一個參數(shù)的測量值，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(shè)或預(yù)測的潤滑清潔度值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述至少一個參數(shù)是溫度和/或聲發(fā)射。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，滾道因子用于修正確定的壽命修正因子，其大小由發(fā)生的振動或由所述滾動元件軸承(12)的滾動接觸發(fā)射的高頻應(yīng)力波的幅度和/或頻率的測量值表示的損壞的嚴重程度來確定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于，所述滾道因子的大小由經(jīng)驗數(shù)據(jù)(25)來確定。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的方法，其特征在于，此方法包括以下步驟:確定是否由于在單一位置的多個疲勞循環(huán)或者在滾動元件軸承的操作表面上不同源的連續(xù)事件產(chǎn)生所述振動或者由滾動元件軸承(12)的滾動接觸發(fā)射的高頻應(yīng)力波。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的方法，其特征在于，此方法包括以下步驟:獲得唯一標識所述滾動元件軸承(12)的識別數(shù)據(jù)(16)并且與所述記錄的數(shù)據(jù)一起記錄所述識別數(shù)據(jù)(16)ο
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的方法，其特征在于，電子設(shè)備用于在所述步驟中記錄所述數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(20)中。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟:隨著獲得和/或記錄所述新數(shù)據(jù)更新所述剩余壽命預(yù)測。
9.一種計算機程序產(chǎn)品，其特征在于，其包括含有計算機程序代碼設(shè)備的計算機程序，計算機程序代碼設(shè)備布置成使計算機或者處理器執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明前述權(quán)利要求中任一項的方法的步驟，計算機程序代碼設(shè)備存儲在計算機可讀介質(zhì)或載波上。
10.一種用于預(yù)測滾動元件軸承(12)的剩余壽命的系統(tǒng)(10)，其包括: 至少一個傳感器(14)，其配置成測量發(fā)生振動或者由所述滾動元件軸承(12)的滾動接觸發(fā)射的高頻應(yīng)力波的幅度和/或頻率， 其特征在于，此系統(tǒng)還包括: 數(shù)據(jù)處理單元(18)，其配置成記錄所述測量數(shù)據(jù)作為記錄的數(shù)據(jù)，以及 預(yù)測單元(22)，其配置成使用所述記錄的數(shù)據(jù)以及國際標準化組織(ISO) 281滾動元件軸承壽命模型預(yù)測所述滾動元件軸承(12)的剩余壽命，從而壽命修正因子確定于在服務(wù)中表示潤滑清潔度和/或薄膜厚度的至少一個參數(shù)的測量值，而非使用所述國際標準化組織(ISO) 281滾動元件軸承壽命模型的假設(shè)或預(yù)測的潤滑清潔度值。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個參數(shù)是溫度和/或聲發(fā)射。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11的系統(tǒng)，其特征在于，滾道因子用于修正確定的壽命修正因子，其大小由發(fā)生的振動或由所述滾動元件軸承(12)的滾動接觸發(fā)射的高頻應(yīng)力波的幅度和/或頻率的所述測量值表示的損壞嚴重程度來確定。
13.根據(jù)權(quán)利要求10-12中任一項的系統(tǒng)(10)，其特征在于，此系統(tǒng)包括由經(jīng)驗數(shù)據(jù)(25)確定的滾道因子的數(shù)據(jù)庫。
14.根據(jù)權(quán)利要求10-13中任一項的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述預(yù)測單元(22)也可配置成確定是否由于在單一位置的多個疲勞循環(huán)或者在所述滾動元件軸承的操作表面上不同源的連續(xù)事件產(chǎn)生所述振動或者由所述滾動元件軸承(12)的滾動接觸發(fā)射的高頻應(yīng)力波。
15.根據(jù)權(quán)利要求10-14中任一項的系統(tǒng)(10)，其特征在于，此系統(tǒng)包括識別傳感器，其配置成獲得唯一標識所述滾動元件軸承(12)的識別數(shù)據(jù)(16)，并且與所述記錄的數(shù)據(jù)一起記錄所述識別數(shù)據(jù)(16)。
16.根據(jù)權(quán)利要求10-15中任一項的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理單元(18)配置成電子記錄所述測量數(shù)據(jù)作為記錄的數(shù)據(jù)。
17.根據(jù)權(quán)利要求10-16中任一項的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述預(yù)測單元(22)配置成隨著獲得和/或記錄所述新數(shù)據(jù)更新所述剩余壽命預(yù)測。
【文檔編號】G07C3/00GK104285139SQ201380025336
【公開日】2015年1月14日 申請日期: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 申請人:Skf公司