变速箱部件和润滑剂条件监测系统技术方案

公开了一种用于变速箱(22、24、26)的监测系统(30)，其具有至少一个旋转部件，该至少一个旋转部件具有设计寿命和至少一个设计参数。监测系统可以包括配置为生成指示与至少一个旋转部件相关联的速度的第一信号的第一传感器(32、34)、配置为生成指示与旋转部件相关联的扭矩的第二信号的第二传感器(36)以及电连接至第一和第二传感器的控制器(46)。控制器可以配置为在一段操作时间内基于设计寿命、至少一个设计参数以及第一和第二信号确定至少一个旋转部件的剩余寿命，并且基于剩余寿命生成维护信号。

Condition monitoring system for gearbox components and lubricants

A monitoring system (30) for a gearbox (22, 24, 26) has at least one rotating part with at least one design life and at least one design parameter. The monitoring system may include a first sensor (32, 34) configured to generate a first signal indicating the speed associated with at least one rotating part, a second sensor (36) configured to generate a second signal associated with the torque associated with the rotating part, and a controller (46) connected to the first and second sensors. The controller can be configured to determine the remaining life of at least one rotating part based on the design life, at least one design parameter, and the first and second signals within a period of operation, and to generate a maintenance signal based on the remaining life.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】变速箱部件和润滑剂条件监测系统
本专利技术总体上涉及监测系统，且更具体地涉及变速箱部件和润滑剂条件监测系统。专利技术背景许多移动和固定机器采用将机械能从输入端传输到输出端以执行各种任务的驱动系统。在期望对某些驱动系统输出参数(例如速度、扭矩、旋转或行进方向等)进行控制的情况下，诸如变速箱的机械装置通常连接在驱动系统的输入端和输出端之间。变速箱通常包括多个一起工作以传输动力的部件，诸如在密封容器中受到保护不受其周围环境的影响的齿轮、轴和轴承。变速箱内的部件通常浸入润滑剂中或与润滑剂一起供应，以减少摩擦并在操作期间保持内部部件冷却。随着时间推移，变速箱内的部件会发生磨损和/或故障，并且润滑剂可以降解或被碎屑污染，从而需要定期维护和/或更换。变速箱的维护和更换要求相关联机器暂时停止使用，这可能会降低生产率。减少生产率损失的一种方式是通过在预期停机时间期间内定期地执行计划维护来减少意外部件故障的可能性。然而，某些操作实践和恶劣的操作条件可能会加速变速箱部件和润滑剂的磨损，导致需要进行非计划的维护和/或维修。由于广泛变化的操作实践和工作地点条件，预测何时将需要进行非计划维护或维修可能会很困难。在2012年2月2日公布的Luo等人的美国专利申请公开第2012/0025526A1号(’526公开)中描述了一种监测变速箱的健康和性能的尝试。’526公开描述了一种用于风力涡轮机的变速箱监测系统，该风力涡轮机具有附接至用于驱动发电机的轴的旋转叶片。轴经由变速箱连接至发电机。与变速箱相关联的多个传感器测量风力涡轮机操作期间的变速箱性能。这些传感器包括测量轴速度的转速计、测量涡轮所经受的扭矩的应变计、附接至检测机械振动的轴承的加速度计、轴承温度传感器以及测量变速箱润滑剂中碎屑的油颗粒计数器。连接至每个传感器的计算机将来自传感器的信号与设计限制进行比较，并在操作条件超出设计限制时生成警告。当来自传感器的信号超过阈值时，控制器还可以确定变速箱部件损坏，并且当检测到损坏时自动关闭涡轮。虽然’526公开的系统可以能够确定变速箱的性能何时超过其设计参数或已被损坏，但它可能不是最佳的。特别地，’526公开的系统可以允许操作者知道在发生损坏后变速箱何时需要维护和维修。进一步，’526公开的系统只能传达当前性能参数是否在设计限制内方面的变速箱的健康，并且可能不会考虑变速箱健康的其它方面和/或因素。本专利技术的监测系统解决了现有技术的上述一个或多个问题和/或其它问题。
技术实现思路
在一个方面中，本专利技术涉及用于具有至少一个旋转部件的变速箱的监测系统，该至少一个旋转部件具有设计寿命和至少一个设计参数。监测系统可以包括配置为生成指示与至少一个旋转部件相关联的速度的第一信号的第一传感器、配置为生成指示与旋转部件相关联的扭矩的第二信号的第二传感器以及电连接至第一和第二传感器的控制器。控制器可以配置为在一段操作时间内基于设计寿命、至少一个设计参数以及第一和第二信号确定至少一个旋转部件的剩余寿命，并且基于剩余寿命生成维护信号。在另一个方面中，本专利技术涉及监测具有至少一个旋转部件的变速箱的方法，该至少一个旋转部件具有设计寿命和至少一个设计参数。该方法可以包括在一段操作时间内确定与至少一个旋转部件相关联的速度、确定与旋转部件相关联的扭矩以及基于设计寿命、至少一个设计参数和与至少一个旋转部件相关联的速度和扭矩确定至少一个旋转部件的剩余寿命。该方法可以进一步包括基于剩余寿命生成维护信号。在再一个方面中，本专利技术涉及用于具有至少一个旋转部件的变速箱的监测系统，该至少一个旋转部件具有设计寿命和至少一个设计参数。监测系统可以包括配置为生成指示与至少一个旋转部件相关联的速度的第一信号的第一传感器、配置为生成指示与旋转部件相关联的扭矩的第二信号的第二传感器、配置为生成指示至少一个旋转部件上的垂直负载的第三信号的第三传感器以及电连接至第一、第二和第三传感器的控制器。控制器可以配置为在一段操作时间内基于设计寿命、至少一个设计参数以及第一、第二和第三信号确定至少一个旋转部件的剩余寿命。至少一个设计参数可以包括设计扭矩、设计速度和设计负载中的一个或多个。控制器可以进一步配置为基于剩余寿命生成维护信号，其中维护信号指示在变速箱达到设计寿命之前执行变速箱维护的需要。附图说明图1是结合示例性公开的监测系统的机器的示意图；以及图2是可以结合图1的监测系统使用的示例性控制器和数据输入的示意图。具体实施方式图1示出了示例性移动机器10。机器10可以执行与诸如采矿、建筑、农业、运输或任何其它行业的行业相关联的某种类型的操作。例如，机器10可以是运土机，诸如非公路拖运卡车、轮式装载机、自动平地机或任何其它合适的运土机。机器10可以替代地体现为公路专用卡车、客运车辆或任何其它操作执行机器。尽管机器10在图1中体现为非公路拖运卡车，但是应当理解的是，机器10可以体现为固定类型的机器，诸如钻井系统、泵送系统、风力涡轮机、波能转换器或者具有机械能输入和/或输出的任何其它机器。机器10特别可以包括连接至机器10的主体13的机架12、安装至机架12的动力源14、由动力源14驱动的驱动系统16、连接至机架12并且由驱动系统16驱动的一个或多个牵引装置18以及安装至机架12用于控制机器10的操作的操作者站20。动力源14可以配置为产生动力输出并且可以是内燃机。例如，动力源14可以是柴油发动机、汽油发动机、气体燃料动力发动机或任何其它类型的发动机。应当理解，动力源14可以替代地是非燃烧动力源，诸如例如电池、燃料电池、马达(例如由电、风、波浪、流体电流等驱动)，或任何其它类型的非燃烧动力源。悬挂装置21可以将驱动系统16连接至机架12并且允许机架12相对于驱动系统16的缓冲运动。悬挂装置21可以包括响应于机架12上的变化的垂直负载而收缩和扩展的弹性部件(例如弹簧、柔性流体室、液压或气压缸等)。例如，悬挂装置21可以包括机械弹簧(例如片簧、螺旋弹簧等)和/或包含可压缩流体(例如空气)和/或不可压缩流体(例如液压流体、油等)的流体系统。悬挂装置21可以响应于增加的负载(即倾向于推动机架12和驱动系统16朝向彼此的力)而收缩并且响应于减小的负载而扩展。例如，当用有效载荷材料填充机器10时，材料的重量可以在悬挂装置21上施加垂直负载LV，使其收缩。当材料从机器10排空时，悬挂装置21可以扩展至其先前位置。在另一种情况下，当机器10越过导致机器10在垂直方向上跳动或摇晃的崎岖地形时，悬挂装置21可以在机器10突然向上或向下摇晃时收缩，并且在其弹性部件的力的作用下扩展至其先前位置。驱动系统16可以配置为经由一个或多个变速箱22-26将来自动力源14的动力输出传递至牵引装置18。变速箱22-26可以配置为接收动力源14的输出并且共同驱动具有期望输出特性的牵引装置18。变速箱22-26每个可以包括至少一个旋转部件(例如齿轮、轴承、轴等-未示出)，该至少一个旋转部件含在壳体内并且配置为将机械动力从输入端转换、传递和/或传输至输出端。变速箱22-26可以包括变速器22、差速器24以及一个或多个主减速器单元26(图1中仅示出一个)。尽管它们在图1中被示为独立单元，但是变速箱22-26可以替代地结合在单轮轴或后端部组件中。驱动系统16可以包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于具有至少一个旋转部件的变速箱(22、24、26)的监测系统(30)，所述旋转部件具有设计寿命和至少一个设计参数，所述监测系统包含：第一传感器(32、34)，其配置为生成指示与所述至少一个旋转部件相关联的速度的第一信号；第二传感器(36)，其配置为生成指示与所述旋转部件相关联的扭矩的第二信号；以及控制器(46)，其电连接至所述第一和第二传感器并且配置为：在一段操作时间内基于所述设计寿命、所述至少一个设计参数以及所述第一和第二信号确定所述至少一个旋转部件的剩余寿命；以及基于所述剩余寿命生成维护信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.22 US 14/8611501.一种用于具有至少一个旋转部件的变速箱(22、24、26)的监测系统(30)，所述旋转部件具有设计寿命和至少一个设计参数，所述监测系统包含：第一传感器(32、34)，其配置为生成指示与所述至少一个旋转部件相关联的速度的第一信号；第二传感器(36)，其配置为生成指示与所述旋转部件相关联的扭矩的第二信号；以及控制器(46)，其电连接至所述第一和第二传感器并且配置为：在一段操作时间内基于所述设计寿命、所述至少一个设计参数以及所述第一和第二信号确定所述至少一个旋转部件的剩余寿命；以及基于所述剩余寿命生成维护信号。2.根据权利要求1所述的监测系统，其中，所述维护信号指示在经过阈值时间段之前执行变速箱维护的需要。3.根据权利要求1所述的监测系统，其中，所述至少一个设计参数包括设计扭矩和设计速度中的一个或多个。4.根据权利要求3所述的监测系统，其中，所述控制器配置为基于与所述至少一个旋转部件相关联的所述速度与所述设计速度的比率和与所述至少一个旋转部件相关联的所述扭矩与所述设计扭矩的比率中的一个或多个来确定所述剩余寿命。5.根据权利要求1所述的监测系统，其中：所述监测系统进一步包括第三传感器(42...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·G·麦可吉姆森，R·A·卡彭特，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：美国,US