[发明专利]检测滚子轴承中的滚子体旋转的不规则性

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及滚子轴承的状态监测，特别涉及用于检测滚子轴承中的滚子体旋转的不规则性的装置及方法。

背景技术

滚子轴承的状态监测日益重要，特别是在具有中等及较大尺寸的滚子轴承的应用中，例如在列车、风能转换器中或者在其它类型的发电厂中所使用的滚子轴承。

要被监测的运转状态的一个具体例子是监测轴承上的当前载荷，这对剩余使用寿命的计算、超载荷状态或欠载荷状态的发生等具有显著影响。然而，除了直接收集关于滚子轴承运转状态的信息之外，状态监测还可以用来确定关于实施特定滚子轴承的主要系统的有用信息。例如，如果汽车或火车的轮毂或车轮中的滚子轴承采用载荷传感，则可以确定车轮上的各个载荷，以便例如电子地控制提供给每个从动轮的功率的量或施加到每个车轮的制动功率的量。

尽管其不可否认的好处，但是滚子轴承的状态监测仅仅很少使用，因为用来将所确定的载荷或其他运转状态传输至监测电路的不同类型的传感器、评估电子器件和通信电子器件须单独地安装在滚子轴承上，用线连接在一起并且被提供有运转能量。将不同类型的传感器及相关的评估电子器件和能量来源单独地连接到滚子轴承可能相当地耗时并且很昂贵。此外，传统的解决方案需要原始测量或监测数据的过多评估。

因此，期望的概念是允许更有效地实现对滚子轴承的状态监测。

发明内容

本发明的实施例允许检测滚子体旋转的不规则性，例如由于保持架故障或分段保持架的不必要的行为或甚至滚子体的丢失。为此，可以测量在滚子轴承的侧面的应变和/或在围绕轴承圈的圆周的位置处的应变，以获得由于滚子通过所引起的应变变化。也就是说，实施例使用载荷传感，其使用在滚子轴承的内圈或外圈的某一位置由滚子通过所引起的应变变化。

根据本发明的一方面，提供了一种用于检测滚子体在滚子轴承中旋转的不规则性的方法。所述方法包括的步骤是提供表示滚子轴承的轴承圈的表面区域的变形的变形信号。由此，所述变形是由于在滚子轴承的操作期间滚子体在所述表面区域上的旋转。此外，所述方法包括的步骤是从变形信号中提取一个或多个所关注的信号量或部分，以及提供关于所提取的一个或多个所关注的信号量/部分的统计信息的步骤。

所述方法可以适用于任意的滚子轴承，比如径向或轴向轴承，包括滚珠轴承、圆柱滚子轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承、或球面滚子轴承。因此，滚子体或滚动元件可以由滚珠、滚针、圆锥滚子和球面滚子的组形成。例如，(深沟)滚珠轴承被设计成用于支撑主要径向载荷，而球面滚子轴承通常被设计成用于容纳重径向载荷以及重轴向载荷。在径向轴承中，内外轴承圈不仅同轴而且同心。也就是说，内圈同心地位于外圈内，并且内圈和外圈大致位于基本上垂直于旋转轴线的相同平面内。在径向轴承处于实际使用时由多个滚动元件穿过的路径与内外圈同心。内圈和外圈形成共面配置，并且相对于彼此同轴旋转。

在轴向轴承中，内圈和外圈布置成同轴但不同心。第一内圈位于大致垂直于旋转轴线的第一平面内，外圈位于大致垂直于旋转轴线并且与第一平面间隔开的第二平面内。在轴向轴承处于实际使用时由多个滚动元件穿过的路径与内外圈同轴，但是位于与第一平面和第二平面大致平行的另一平面内。

在实施例中，提供变形信号包括在滚子轴承的运转状态中通过联接到(内外)轴承圈的表面区域的变形传感器产生或测量变形信号。由此，所述变形传感器可以包括至少一个应变计，以在滚子体在滚子轴承的径向和/或轴向载荷下通过所述表面区域时测量表面区域的应变或机械变形。随着表面区域因通过滚子所传递的载荷而变形，表面区域上应变计的薄片可能会变形，导致其电阻发生变化。这种电阻变化(通常是使用Wheatstone电桥来测量的)由被称为量规因子的量而关联于所述应变。原则上，其他的传感器概念也是可以想象的，比如联接或连接到滚子轴承或其滚道并且通过其他物理量来测量变形的电感、电容、光学、或者磁性变形传感器。理想地，所得的变形信号将是正弦信号，其在受到机械载荷的滚子体通过联接到变形传感器的测量表面时具有变形峰。例如，当滚子元件间距存在不规则时，大致正弦测量信号将变得不规则，例如关于频率分量、信号幅度等。