测量机械轴承振荡的方法和装置制造方法及图纸

实施例涉及一种在轴承(109)内测量机械轴承振荡的装置(101)和方法，该轴承支承联接至轴承(109)内圈(107)的旋转轴(103)，所述装置包括：螺栓(119)，其设置成与轴承(109)的外圈(123)压配合，以便通过轴承振荡来激发螺栓振荡；传感器(121)，其机械地联接至所述螺栓(119)，用于记录所述螺栓振荡，该螺栓振荡表示所述轴承振荡。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】测量机械轴承振荡的方法和装置
实施例涉及一种测量机械轴承振荡的方法和装置，该振荡特别发生车轮旋转时，比如火车的转向架或载重架的车轮。
技术介绍
机械轴承可以支承车轮(例如，其沿着铁路滚动和传播)所连接的旋转轴。可以期望的是在操作期间监测轴承的状态。由此，在状态监测中，可以期望的是测量例如源于滚动元件轴承(例如，具有成形为部分的圆锥体、圆柱体或球体的滚动元件的轴承)的振动或振荡。传统上，振动传感器可以通过粘接剂粘合或通过压配合而连接成靠近振动源，以确保目标和传感器表面之间振动的良好传输。 铸铁通常可用于具有复杂几何形状和高产量的部件(比如内燃机的发动机机体)。由于铸铁抗氧化，所以其非常受欢迎并得到经常使用。然而，由于微结构内的碳晶体，铸铁结构具有相当高的减振性能。火车轮端盖通常由铸铁制成。然而，铸铁(特别是在用作火车轮端盖时)的减振性能或阻尼性能是不利的。特别地，在到达振动传感器之前，减振性能削减了轴承振动的幅度。因此，常规系统中的振动传感器因振荡经由涉及铸铁结构的传递路径的衰减而仅接收相对强烈地减弱的信号幅度。 在这些情况下，通常使用的是具有相对高的增益且昂贵和复杂的信号处理电路的传感器来测量轴承振荡并获得相应的测量信号。 需要一种可能会减少至少一些上述问题的测量机械轴承振荡的装置和方法。特别地，需要一种在存在的材料或结构对机械振荡或振动(特别是在超声频率范围内)具有相对较高的减震性能的情况下测量机械轴承振荡的装置和方法。
技术实现思路
这样的需要正是通过分别针对一种测量机械轴承振荡的方法和装置的独立权利要求而得到解决的。从属权利要求具体说明了所述方法和/或装置的特定实施例。 应当理解的是，单独地或以任何组合形式公开、描述、说明或提供的测量机械轴承振荡的方法的特征同样是适用的，或者可以用于根据本专利技术实施例的测量机械轴承振荡的装置，反之亦然。 根据第一方面，提供了一种在轴承内测量机械轴承振荡的方法的实施例，其中，该轴承支承联接至轴承内圈的旋转轴。由此，所述方法包括通过所述轴承振荡来激发螺栓的螺栓振荡，所述螺栓设置成与轴承的外圈压配合，以便实现机械联接，用于将所述轴承振荡传递至螺栓。此外，所述方法包括通过使用机械地联接至螺栓的传感器来记录所述螺栓振荡，该螺栓振荡表示所述轴承振荡。 所述外圈可以在操作期间被固定，也就是说，该外圈不旋转而是连接到车辆的转向架，其具有车轮所连接的、作为旋转轴线的轴。特别地，所述内圈可以随着该轴旋转，从而相对于外圈旋转。滚动元件可以在所述外圈和内圈之间产生轴承振荡。所述螺栓可以被拧紧至轴承的外圈，使得轴承振荡作为螺栓振荡被传递至螺栓。反过来，螺栓振荡可以由传感器记录，传感器可以(直接)连接至所述螺栓或者可以通过一个或多个中间结构间接地联接至所述螺栓。特别地，所述传感器可以在操作期间不旋转，而可以相对于轴承的外圈以及相对于鞍适配器(saddle adapter)是静止的。由此，传感器并不需要靠近轴承，而是可以布置在为了维护而更容易接近的位置。此外，所述螺栓可以将轴承振荡有效地传向传感器，以便能够精确地测量轴承振荡。 所述轴承(从内圈径向向外)包括外圈，其在轴旋转时表示固定元件(即非旋转元件)。在所述内圈和外圈之间可以布置多个滚动元件，这些滚动元件在轴旋转时起作用并且可以激发轴承振荡，特别是在超声频率范围内，比如在10kHz和500kHz之间的频率范围内。轴承的外圈可以固定在列车的转向架或车厢的鞍适配器，该鞍适配器又可以固定在列车的车厢的转向架。从所述轴承沿轴向(即，在所述轴的轴线的方向上)向内，车轮(特别是在同一根轴上的两个车轮)可以被固定地连接至所述轴，使得车轮与轴同步旋转。此外，轴承的内圈与轴的旋转同步旋转。轴承振荡可能是由于滚动元件在轴承的内圈和外圈之间的滚动。轴承振汤可能涉及外圈的振汤、滚动兀件的振汤和/或内圈的振汤。轴承振汤可能因螺栓和轴之间的联接而被传递至螺栓作为螺栓振荡。轴承振荡通过螺栓被传递至传感器可以通过外圈和螺栓之间以及螺栓和传感器之间相应的坚固紧密的联接并且通过使用用于外圈、螺栓和螺栓与传感器之间的任何中间结构的合适材料来实现。 特别地，所述螺栓可以用于将来自钢部件的振动或振荡经由铸铁结构桥接至传感器单元。由此，用于传递振动的必要表面最好至少应为内螺纹直径的0.5倍。第一表面之间的力应当优选地至少为400N/mm2乘以螺栓内径的表面。因此，传感器单元可以设置在轴承单元的外部，从而可以允许很容易地更换传感器单元。特别地，所述传感器单元可以不经修改而被改进。 在10kHz和500kHz之间的频率范围内的、是机械振荡的所谓声发射可以从振荡源即轴承经由螺栓而被传递至传感器。该传感器可以特别包括压电传感器或MEM-传感器(MEM=微-电子-机械)。特别地，所述传感器的第一侧可以机械地联接至螺栓，而该传感器的第二侧可以不连接至螺栓，而是可以响应于由螺栓振荡所激发的第一侧而不振荡。特别地，所述第一侧可以感测螺栓振荡，并且所述第一侧和第二侧之间的距离可能因螺栓振荡而改变，螺栓振荡反过来可能因压电效应而基于改变的距离来产生电压。电压可以随着该距离的变化而改变或者与其同步改变，即由此反映螺栓振荡的振幅和频率。此外，螺栓振荡可以基本上具有与轴承振荡相同的频率(或频率范围)，并且可以具有的振幅可能特别线性地依赖于轴承振荡的振幅。虽然螺栓振荡的振幅可能小于轴承振荡的振幅，但是可能在轴承和传感器之间的整个振荡传递路径上具有相对低的阻尼，特别是由于可以将轴振荡有效地传向传感器的螺栓。 根据实施例，所述螺栓可以随螺栓的螺纹部分延伸通过固定至轴承外圈的鞍适配器，所述鞍适配器包括铸铁或者由铸铁制成。特别地，鞍适配器可能对发生在轴承处的机械振荡具有强烈的阻尼效应，从而可以非常完全地传递这些振荡。因此，将传感器直接放置在鞍适配器会导致传感器仅接收轴承振荡的非常弱的信号，特别是，如果轴承振荡包括在10kHz至500kHz之间的频率范围内的振荡的话。然而,使用被压配合至轴承外圈的螺栓使得能够将轴承振荡有效地传递至传感器。 根据实施例，所述鞍适配器可以固定在车辆特别是铁路车辆的转向架(bogie)。由此，常规的铁路车辆比如铁路货车或铁路车厢可以加装有测量机械轴承振荡的装置，此外，根据本专利技术实施例的测量机械轴承振荡的方法可以从常规的铁路车辆开始进行，并且使其适于包括与轴承外圈机械联接的螺栓，其中，所述传感器连接至该螺栓。 根据实施例，振荡传递路径可以形成为通过螺栓从轴承延伸至传感器，其中，所述传递路径适于传递轴承振荡，使得螺栓振荡的振幅在轴承振荡的振幅的0.3和0.9倍之间，特别是在0.5和0.7倍之间。由此，通过该传感器，能够进行精确的测量并且可以省去复杂和昂贵的处理电路。 记录螺栓振荡还可以包括电子处理初始传感器测量信号。初始传感器测量信号的处理可能涉及放大、滤波等，特别是滤除干扰信号。为了进一步进行状态监测，可以设置温度传感器，特别是靠近螺栓或者靠近振动传感器。通过提供具有低阻尼效果的振荡传递路径，能够通过使用传感器来精确地测量轴承振荡，传感器不直接与轴承接触而是远离轴承，并且更易于接近以便进行维护，特别是更换、维修。例如，螺栓可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在轴承(109)内测量机械轴承振荡的方法，该轴承支承联接至轴承(109)的内圈(107)的旋转轴(103)，所述方法包括：通过所述轴承振荡来激发螺栓(119)的螺栓振荡，所述螺栓设置成与轴承(109)的外圈(123)压配合，以便实现机械联接，用于将所述轴承振荡传递至螺栓(119)；以及通过使用机械地联接至螺栓(119)的传感器(121)来记录所述螺栓振荡，该螺栓振荡指示所述轴承振荡。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.24 US 61/637,5031.一种在轴承(109)内测量机械轴承振荡的方法，该轴承支承联接至轴承(109)的内圈(107)的旋转轴(103)，所述方法包括: 通过所述轴承振荡来激发螺栓(119)的螺栓振荡，所述螺栓设置成与轴承(109)的外圈(123)压配合，以便实现机械联接，用于将所述轴承振荡传递至螺栓(119);以及 通过使用机械地联接至螺栓(119)的传感器(121)来记录所述螺栓振荡，该螺栓振荡指示所述轴承振荡。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述螺栓(119)随螺栓(119)的螺纹部分(131)延伸通过固定至轴承(109)的外圈(123)的鞍适配器(111)，所述鞍适配器(111)包括铸铁或者由铸铁制成。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述鞍适配器(111)固定在车辆特别是铁路车辆的转向架(113)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，振荡传递路径形成为通过所述螺栓(119)从轴承(109)延伸至所述传感器(121)，其中，所述传递路径适于传递所述轴承振荡，使得所述螺栓振荡的振幅在所述轴承振荡的振幅的0.3和0.9倍之间，特别是在0.5和0.7倍之间。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，采用100N/mnT2至1500Ν/_~2之间、特别是200N/mnT2至1000N/mnT2之间、特别是400N/mnT2至800N/mnT2之间、特别是500N/mnT2至700N/mnT2之间的压力将所述螺栓(119)拧紧至轴承(109)的外圈(123)，以便实现所述外圈(123)和螺栓(119)之间坚固的机械联接。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述螺栓(119)包括与轴承(109)的外圈(123)接触的接触表面(135)，该接触表面对应于在螺栓(119)的外螺纹部分(131)截取的横截面表面的0.3和1.0倍之间、特别是在0.3和0.7倍之间，所述接触表面(135)特别具有在5mnT2和10mnT2之间的面积。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，还包括: 将金属板(117)特别是体现为垫圈与螺栓(119)联接，特别是由于将所述螺栓拧紧至外圈(123)，其中，通过使用胶黏剂(122)，将所述传感器(121)连接到金属板...

【专利技术属性】
技术研发人员：J厄斯金，K汉密尔顿，G麦古甘，T史密斯，A汤姆森，AC范德哈姆，S齐格勒，
申请(专利权)人：SKF公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE