用于检测滚子轴承内载荷分布的方法和数据处理装置制造方法及图纸

一种用于检测滚子轴承内载荷分布的方法，滚子轴承具有至少一列滚子和连接到第一圈的应变传感器，其中该第一圈构造为相对于第二圈旋转。提出的方法包括以下步骤：检测从应变传感器中获得的滚子载荷诱导应变信号中的波峰高度和波峰位置；和计算作用在该第二圈的至少一个角度范围上的载荷，该计算利用落入所述角度范围内的若干波峰位置的波峰高度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于检测滚子轴承内载荷分布的方法和数据处理装置，以及配备有这种数据处理装置的滚子轴承。
技术介绍
出于多种目的，可靠检测滚子轴承内的载荷分布都很重要，这些目的包括控制轴承在其中工作的机器，改动和创建轴承的维护计划等。这尤其适用于在非常复杂的机器内工作的轴承，在这些复杂机器内必须避免轴承故障。对于大型滚子轴承而言，例如用于风力涡轮机的轴承，出于远程控制和监控目的，轴承载荷检测很有价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种方法和一种数据处理装置，能可靠检测作用在轴承的至少一个角范围上而非作用在所述范围内配备有应变传感器的圈上的载荷。本专利技术从用于检测滚子轴承内载荷分布的方法开始，滚子轴承具有至少一列滚子和连接到第一圈的应变传感器。该第一圈构造为相对于第二圈旋转。提出的方法包括以下步骤：检测从应变传感器中获得的滚子载荷诱导应变信号中的波峰高度和波峰位置；计算作用在所述第二圈的至少一个角度范围上的载荷，该计算利用落入所述角度范围内的若干波峰位置的波峰高度。包括连接有应变传感器的第一圈旋转扫过第二圈的圆周，且探测当这些滚子经过传感器时经由布置在第一圈和第二圈之间的滚子传递的载荷。当将波峰的位置和高度以及因经过的滚子而导致的信号映射到以第一圈为参照系的角位置时，可在随时间变化的若干点处探测载荷。在对应于角范围的扇区内的不同测量点处已完成了足够数量的波峰采样之后，在对应于测量时间的时间段内可靠检测作用在所述扇区上的载荷是可能的。此处和下文中，表述“滚子”应包括任何类型的滚动体，特别是圆柱滚子、圆锥滚子或圆环滚子和球。本专利技术适用于包括单列轴承或双列轴承的多种轴承。此外，提出了计算作用在第一角范围上的载荷的步骤，该步骤包括计算在该角范围内的波峰高度的中值。已经证明中值充分不受偶然检测到的较高或较低滚子载荷振幅的影响，这种较高或较低振幅可分别由增加或减少的间距导致，和/或在表面无线传感器(SWS)或便携无线传感器(PWS)与滚子产生斜交效应的情况下产生。根据本专利技术的另一个方面，提出的方法包括输出数组的步骤，数组包含为第二圈的每个扇区计算得到的中值。优选地，为覆盖第二圈完整圆周的若干同尺寸的扇区计算载荷数值。在本专利技术的优选实施例中，为每个45度的八个扇区计算载荷数值。在本专利技术的优选实施例中，方法包括下列步骤：高通或带通过滤应变信号；确定已过滤的应变信号的零交点；将波峰位置确定为应变信号相邻零交点之间的中点；和利用波峰位置处的滚子载荷诱导应变信号确定波峰高度。本专利技术人已经发现采用这种方式确定波峰位置而不是将波峰位置确定为信号局部最大值的位置能带来更可靠的结果。可利用以如上定义的波峰位置为中心的信号的局部平均值来确定波峰高度。此外，提出的方法还包括以下步骤：确定应变信号中波谷的波谷深度和波谷位置；将波峰高度和波谷深度分别与预定的阈值进行比较；和当波峰与它的相邻波峰之间的相关波峰高度和波谷深度低于各自的阈值时，在确定载荷分布的步骤中忽视该波峰高度。这通过确保波峰被足够深的波谷明显隔开来避免双波峰或者其他假象被错误地识别为因经过的滚子而导致的信号。此外，提出的方法包括确定线性函数的斜率，所述线性函数连接零交点和跟随零交点的波峰的波峰高度；以及如果所述斜率达不到预定最小斜率，则出于确定载荷分布的目的舍弃所述波峰。另外，或者替代检查波峰与它的在前零交点之间的斜率，检查波峰与跟随所述波峰的零交点之间的斜率，和/或检查零交点与跟随零交点或在零交点之前的波谷之间的斜率当然都是可能的。此外，提出的方法包括将滚子载荷诱导应变信号映射到与在第二(静态)圈的参照系下的角位置有关的角度依赖信号的步骤。已经证实在滚道的长度单位上使用角位置而不是绝对位置能避免混淆和错误。本专利技术的另一个方面涉及数据处理装置，其包括用于接收滚子载荷诱导应变信号的至少一个界面，其中所述数据处理装置实施上述方法。优选地，数据处理装置配备有无线发射器，无线发射器构造为与滚子轴承连接，以致滚子载荷能以无线的方式发送。本专利技术的另一个方面涉及滚子轴承，其配备有用于捕获滚子载荷诱导应变信号的一个应变传感器和上述数据处理装置。本专利技术的上述实施例以及后附权利要求书和附图以特定的组合方式显示了本专利技术的多个特性特征。本领域技术人员很容易能想到这些特征的更多组合或子组合，以便改动权利要求书中限定的本专利技术来满足他或她的特定需求。附图说明图1是滚子轴承和根据本专利技术的数据处理装置的示意图，该滚子轴承包括用于测量因经过的滚子而产生应变的应变传感器，滚子布置在保持架内；图2a-2b是根据本专利技术的方法将要解释的可能应变信号的示意图；图3a-3b是显示根据本专利技术的方法将要解释的可能应变信号的另一个示意图；图4a-4b是显示根据本专利技术的方法将要解释的可能应变信号的另一个示意图；图5是显示应变信号的示意图，其中一些零交点和波峰被突出显示；图6a-6b是显示波峰中心振幅和根据该波峰中心振幅推导得到的滚子间距的图；图7显示用于舍弃不可靠波峰信号的另一个方法；图8是根据本专利技术的方法的第一部分的流程图，其中判定是否实施滚子间距的确定；图9是根据本专利技术的滚子间距算法的流程图；图10是根据本专利技术的载荷分布算法的流程图；图11是数据图，其显示波峰高度和在把波峰位置映射到从0-360度的轴角度范围后从一个RLIS数据样本提取的波峰位置。图12是显示根据图11所示数据推导得到的每个扇区波峰高度中值的圆形图。具体实施方式图1示意性显示包括布置在6个保持架12内的24个滚子10的滚子轴承，其中每个保持架12支承4个滚子10。应变传感器14连接到或嵌入到轴承的内圈，且连接到形成为微控制器的数据处理装置16的输入端。本专利技术适用于具有多个传感器的结构，尤其是内圈上布置有三个或四个传感器，本专利技术也适用于传感器14安装在外圈上的应用。微控制器构造为驱动安装在同一电子组件内的无线发射器。优选地，该电子组件包括用于从轴承的旋转中生成功率的功率获取装置(未图示)。轴承的6个保持架12如此设计，以便在每对相邻保持架12之间设置有预定的间距或间隙20。间隙20的分布会经历动态变化，这种动态变化取决于摩擦、载荷、振动或其他参数。如果间隙20平均分布，即当每对相邻保持架12之间的间隙具有相等的宽度时，每对相邻滚子10之间的间距同样相等，且本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测滚子轴承内载荷分布的方法，所述滚子轴承具有至少一列滚子和连接到第一圈的应变传感器，其中所述第一圈构造为相对于第二圈旋转，其特征在于，所述方法包括以下步骤：a.检测从该应变传感器中获得的滚子载荷诱导应变信号中的波峰高度和波峰位置；和b.计算作用在所述第二圈的至少一个角度范围上的载荷，所述计算利用落入所述角度范围内的若干波峰位置的波峰高度。

【技术特征摘要】
2014.10.13 GB 1418058.21.一种用于检测滚子轴承内载荷分布的方法，所述滚子轴承具有至少
一列滚子和连接到第一圈的应变传感器，其中所述第一圈构造为相对于第二
圈旋转，其特征在于，
所述方法包括以下步骤：
a.检测从该应变传感器中获得的滚子载荷诱导应变信号中的波峰高度
和波峰位置；和
b.计算作用在所述第二圈的至少一个角度范围上的载荷，所述计算利用
落入所述角度范围内的若干波峰位置的波峰高度。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，计算作用在至少一个角度
范围上的载荷的步骤包括计算在所述角度范围内的波峰高度的中值。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括输出数组的步骤，
所述数组包含为所述第二圈的每个扇区计算得到的所述中值。
4.如前述权利要求1至3其中之一所述的方法，其特征在于，为覆盖
所述第二圈完整圆周的若干同尺寸扇区计算载荷数值。
5.如前述权利要求1至3其中之一所述的方法，其特征在于，所述方
法包括下列步骤：
a.高通或带通过滤所述应变信号；
b.确定已高通过滤的应变信号的零交点；
c.将波峰位置确定为所述信号相邻零交点之间的中点；和
d.利用波峰位置处的滚子载荷诱导应变信号确定波峰高度。
6.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·汤姆森，
申请(专利权)人：斯凯孚公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE