[发明专利]轴承监测方法以及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于预测滚动元件轴承的剩余寿命的方法、系统以及计算机程序产品，即用于预测需要或者希望服务、更换或者翻新(再制造)所述滚动元件轴承的时间。

背景技术

滚动元件轴承通常使用在关键的应用中，其中在使用中该轴承的失效会导致终端使用者显著的经济损失。因此，能够预测轴承的剩余寿命是非常重要的，以便以某种方式计划干预而避免在使用中的失效，同时最大限度的减小损失，其可使有问题的机器停止运行以更换滚动元件轴承。

滚动元件的剩余寿命通常确定于由于在操作使用中反复加压造成的操作表面的疲劳。由于滚动元件轴承表面的以及相对应的轴承座表面的逐步剥落或者点蚀造成滚动元件轴承的疲劳失效。所述剥落以及点蚀可引起一个或更多的滚动元件的颤动，反过来其可产生过多的热量、压力以及摩擦。

对于一个特定的应用，基于在该应用中与服务的预期的类型可预期兼容的剩余寿命的计算和预测来选择轴承，该轴承将使用于该应用中。轴承的剩余寿命的长度可由考虑了速度、承载、润滑状况等的常规操作情况来预测。例如，所谓的“L-10寿命”是以小时为单位的预期寿命，在这期间，在特定载荷情况下，一特定的轴承组中至少有90％仍然在使用。但是，这种寿命的预测对于不同原因的维护计划的目的认为是不足的。

一个原因是，实际操作情况与常规情况非常不同。另一个原因是，由例如过载、润滑失效、安装错误等的短时事件或意外事件，轴承的剩余寿命被根本上的损害。而另一个原因是，在基本上相同的轴承的实际剩余寿命中，即使常规操作情况在使用中精确的再现，疲劳过程的固有的随机性能可产生大量统计变化。

为了改善维护计划，通常的做法是监测与在操作使用中轴承所承受的振动以及温度相关的物理量的值，以使能够监测到即将发生故障的第一迹象。这种监测通常被称为“状态监测”。

状态监测带来各种好处。第一个好处是，轴承在受控方式的情况下，使用者被警告恶化，因此最大化的减小了商业影响。第二个好处是，状态监测帮助确定安装不良或者操作手法不良，例如，不对中、不平衡、高振动等，长此下去将减小所述轴承的剩余寿命。

欧洲专利申请公开EP1164550描述了用于监测状态的状态监测的一示例，例如在如轴承的机器组件中的异常的存在或缺失。

发明内容

本发明的目标是提供一种改善的用于预测滚动元件轴承剩余寿命的方法。

所述目标通过一种方法来实现，该方法包括以下步骤：测量发生振动(加速度、加速度包络(acceleration enveloping)、速度或者位移)或者由滚动元件轴承的滚动接触发射的高频应力波(即20kHz-3Mz，优选地100-500kHz或更高)的幅度和/或频率，记录测量数据如已记录的数据，并且使用所记录的数据以及国际标准化组织(ISO)281滚动元件轴承寿命模型来预测所述滚动元件轴承的剩余寿命。寿命修正因子确定于在服务中的至少一个表示润滑清洁度和/或薄膜厚度的参数的测量值，例如温度和/或声发射，而非使用所述的国际标准化组织(ISO)281滚动元件轴承寿命模型的假设或预测的润滑清洁度值。

根据本发明的一实施例，“滚道因子”被用于修正确定的寿命修正因子，其大小由发生的振动或由所述滚动元件轴承的滚动接触发射的高频应力波的幅度和/或频率的测量值表示的损坏严重程度来确定。

ISO281滚动元件轴承寿命模型包括润滑清洁因子a_iso，其允许修正额定剩余寿命(L_nm)按下列公式计算：

L_nm＝a₁·a_iso·L₁₀

式中：a₁是修正系数用以修正例如L₁₀、L₁或者L₅₀的不同的寿命定义以及寿命修正因子；a_iso提供了一个在轴承服务寿命中影响润滑以及污染的估计值，其还考虑了钢疲劳极限。对于确定润滑清洁因子的评价方法，a_iso由ISO281滚动元件轴承寿命模型限定，并且a_iso是基于在操作温度、润滑污染水平，施加于轴承上的载荷、静电容/等效载荷率、被评价的轴承的类型以及轴承旋转速度情况下的基本的润滑油粘度。