用于确定轴承负荷的方法、控制装置和驱动器制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于确定轴承(3)的负荷的方法、一种控制装置(5)、一种计算机程序产品和一种驱动器。为了确定轴承的负荷，连续地，有利地在每个时间单位(t)之后，测定电机(1)的转子的转数(v)和旋转加速度(a)，其中，转子配属于轴承。测定的转数和旋转加速度分别划分成多个范围(v_i、a_j)，并且根据划分将矩阵(M)的矩阵元素(M_ij)分别在时间单位(t)之后与基本变量(x)相加。于是，矩阵反映出轴承的运行时间以及与转数和旋转加速度相关的运行持续时间。轴承的负荷通过矩阵元素的加权总和(S)来计算。转数和旋转加速度对轴承的负荷的影响分别通过负荷因子(f1、f2、f3)实现。有利地，负荷在显示器(11)上显示。

Methods, controls and drivers for determining bearing loads

【技术实现步骤摘要】
用于确定轴承负荷的方法、控制装置和驱动器
本专利技术涉及一种用于确定轴承负荷的方法、一种计算机程序产品、一种控制装置和一种驱动器。
技术介绍
电机通常具有一个或者多个轴承或滑动轴承。轴承和滑动轴承在这里为了简单起见都用轴承表示。轴承必须以规律的时间间隔用润滑剂润滑。轴承用于将转子支承在定子中。优选地，一个电机具有至少两个轴承。各轴承以类似的方式承担着类似的负荷。在预定的运行时间之后，为轴承提供润滑剂。提供润滑剂的时间间隔主要与电机的轴承负荷有关。轴承负荷的主要因素是电机的转子的旋转加速度。另一个因素是电机转子旋转的转数。那些经常猛烈加速或者以特别低或特别高的转数运行的电机轴承是负荷特别重的。不利的是，要确定电机中的轴承负荷很困难。对于电机中的以剧烈变化的转数运行的轴承来说尤其如此。因为对于相应轴承的负荷缺乏了解，所以很难评估轴承的预期剩余使用寿命，进而很难评估电机的预期剩余使用寿命。结果是与常规所需要的相比，维护工作更频繁，尤其是更频繁地补充相应轴承的润滑剂。这个问题迄今为止主要利用配属于电机的相应轴承的润滑剂箱来解决。然而不利的是，过度供应润滑剂会导致轴承的热过载并且从而导致电机失效。就此，DE202008060762A1披露了一种用于测定滚动轴承的动态变化的使用寿命的方法和装置。其中，确定结构声的频率，以确定状态并且从而确定动态变化的使用寿命。不利的是，结构声传感器只能测定轴承的损坏。US2017/0126151A1还要求保护一种类似的、用于确定电机负荷的方法。
技术实现思路
据此，本专利技术的目的是能够更好地测定电机的轴承负荷。该目的通过根据本专利技术的用于确定轴承负荷的方法得以解决。此外，该目的通过根据本专利技术的计算机程序产品、通过根据本专利技术的控制装置并且通过根据本专利技术的驱动器得以解决。用于确定电机的轴承负荷的方法具有以下方法步骤：-提供矩阵M，其中，矩阵包括矩阵元素M_ij，其中，相应的矩阵元素对应旋转加速度a的一个范围a_j和转数v的一个范围v_i；-确定电机的转子的转数和旋转加速度，其中，转子配属于相应的轴承；-将基本变量x，例如x＝1，与矩阵的相应的矩阵元素相加，其中，相应的矩阵元素分别对应于转数和旋转加速度；-将矩阵的矩阵元素的总和、尤其是加权的总和确定为轴承的负荷。优选地，借助显示器显示相应轴承的负荷。轴承优选地实现为滚动轴承或者滑动轴承。优选地，将负荷与相应轴承的允许负荷进行比较并且计算出，何时会达到允许负荷。优选地，根据负荷与允许负荷的差估算，何时需要对相应的轴承进行维护。由此可以根据负荷来计划维护工作或更换工作。优选地，在基本变量与相应的矩阵元素的每次相加之后都得出总和。配属于电机的轴承是以下轴承，其支承由相应的电机所驱动的轴。配属于电机的轴承也可以是电机的以下相应轴承，其用于支承电机的转子。优选地，借助电机上的编码器或者通过分析由电机的电源所提供的电流或电压，确定转数v。替代地或者附加地，转数可以通过分析电机中的电场或者通过分析电机的振荡来得出。优选地，通过转子的旋转速度的时间导数a＝dv/dt，或者通过分析提供给电机的电压或电流，确定转子的旋转加速度a。替代地或者附加地，也可以在电机上直接测量出旋转加速度。矩阵包括矩阵元素M_ij，其中，矩阵元素分别对应于转数范围v_i和旋转加速度范围a_j。例如在100x100矩阵中，转数范围和旋转加速度范围分别对应于最大转数v_max的一个百分数和最大旋转加速度a_max的一个百分数。因此，对于转数范围v_i得到最大转数的(i-1)％至i％作为下限。相应地，对于旋转加速度范围a_j得到最大旋转加速度的(i-1)％至i％作为下限。在这里，i＝1，...，100。换而言之，适用于范围a_i：a_i＝(a_i-1，a_i)和相应的v_j：v_j＝(v_j-1，v_j)。最大转数优选是电机的最大转数。最大旋转加速度优选是电机的最大旋转加速度。优选地，旋转速度排列在矩阵的列中，旋转加速度排列在矩阵的行中。只要转子以相应范围v_i内的转数v并且以相应范围a_j内的旋转加速度a运动，相应的输入量M_ij在一时间单位t之后分别提升一个基本变量x，优选为1。因此，对于每个时间单位分别有一个矩阵元素M_ij提升一个基本变量，优选地x＝1。根据加权总和S的形成，通过矩阵M可以分别在时间单位t之后确定电机的负荷：加权总和考虑到电机转子的不同旋转加速度或不同转数对轴承负荷的不同影响。对于加权总和，考虑第一负荷因子f1，其中，第一负荷因子是在特定范围v_i内的转数v时的电机负荷的量度。此外还考虑第二负荷因子f2，其中，第二负荷因子是在特定范围a_j内的旋转加速度时的电机负荷的量度。也可行的是，在加上矩阵M的相应输入量M_ij时考虑到加权。电机的负荷B分别有利地与矩阵和S成比例。时间单位t在这里是自然数。根据负荷B可以确定电机的、尤其是电机轴承的预期剩余使用寿命。相应轴承的预期剩余使用寿命等于在相应负荷下的最长总使用寿命与相应轴承的运行时间的差。优选地，用显示器显示电机上的相应轴承的预期剩余使用寿命。有利地，因此可以安排相应轴承的更换或维护的时间。显示器在这里优选地配属于电机的电压源，或者配属于电机本身。在一种简单的设计方案中，显示器可以由LED构成，它在即将维护时改变颜色。有利地，显示器也可以采用交通灯的形式。通过本专利技术可以毫无困难地确定并显示电机轴承(迄今为止的)负荷的大小。于是可以特别有利地一眼看出，是否或者何时应该进行下一次的维护、尤其是补充润滑剂。在本专利技术的有利的设计方案中，利用与转数相关的或者与转数范围相关的第一负荷因子，并且利用与旋转加速度相关的或者与旋转加速度范围相关的第二负荷因子，对总和进行加权。有利地，负荷因子f1、f2分别彼此相关。有利地，第一负荷因子依据在分别对应的旋转加速度下的转数来考虑负荷。还有利的是，第二负荷因子依据在分别对应的转数下的旋转加速度来考虑负荷。必要时，一个负荷因子不仅可以与转数相关而且也与旋转加速度相关。第一负荷因子有利地与电机的转数相关。第二负荷因子有利地与电机的旋转加速度相关。通过将相应的负荷因子与相应的矩阵输入量关联，M_ij->f1(v_i)*M_ij*f2(a_j)对于所有t使得相应的矩阵输入量直接与负荷关联。总和S据此是矩阵的输入量M_ij的总和。通过负荷因子f1、f2使得矩阵和与负荷关联。通过将矩阵元素与负荷因子相关联，有利地通过矩阵元素的总和能够直接得出电机的负荷。在使用彼此不相关的负荷因子f1、f2时，代替矩阵M可以分别在列表中存放旋转加速度的值和/或转数的值。根据相应的列表可以简单地确定负荷。为此，相应的转数值与第一负荷因子相乘。此外，相应的旋转加速度值与第二负荷因子相乘。各乘积之和对应于轴承的负荷。通过单独观察转子的旋转加速度和/或转数对轴承的影响，特别简单地实现电机轴承的负荷确定。由于在列表中存放转数值和/或旋转加速度值的可行性，能够有利地节省存储器容量和计算能力。有利地，不需要进一步的修改。在本专利技术的另一设计方案中，第一负荷因子f1部分是转数的线性函数，第二负荷因子f2是旋转加速度的二次方。借由分析转子的转数和旋转加速度对轴承使用寿命的影响，可以得出，电机的负荷随着转数增加而线性上升。还可以得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定轴承的负荷(B)的方法，尤其是电机(1)的轴承(3)的负荷，具有以下方法步骤：‑提供矩阵(M)，其中，所述矩阵(M)包括矩阵元素(M_ij)，其中，相应的所述矩阵元素(M_ij)对应旋转加速度(a)的一个范围(a_j)和转数(v)的一个范围(v_i)；‑确定电机(1)的转子的转数(v)和旋转加速度(a)，其中，所述转子配属于相应的轴承，‑将基本变量(x)分别与矩阵(M)的矩阵元素(M_ij)相加，其中，相应的所述矩阵元素(M_ij)分别对应所述转数(v)和所述旋转加速度(a)，‑将所述矩阵(M)的所述矩阵元素(M_ij)的加权的总和(S)确定为负荷(B)。

【技术特征摘要】
2018.04.27 EP 18169916.61.一种用于确定轴承的负荷(B)的方法，尤其是电机(1)的轴承(3)的负荷，具有以下方法步骤：-提供矩阵(M)，其中，所述矩阵(M)包括矩阵元素(M_ij)，其中，相应的所述矩阵元素(M_ij)对应旋转加速度(a)的一个范围(a_j)和转数(v)的一个范围(v_i)；-确定电机(1)的转子的转数(v)和旋转加速度(a)，其中，所述转子配属于相应的轴承，-将基本变量(x)分别与矩阵(M)的矩阵元素(M_ij)相加，其中，相应的所述矩阵元素(M_ij)分别对应所述转数(v)和所述旋转加速度(a)，-将所述矩阵(M)的所述矩阵元素(M_ij)的加权的总和(S)确定为负荷(B)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，利用第一负荷因子(f1)在所述转数(v)方面或者在所述转数(v)的一个范围(v_i)方面对所述总和(S)进行加权，并且利用第二负荷因子(f2)在旋转加速度方面或者在旋转加速度(a)的范围(a_j)方面对所述总和进行加权。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一负荷因子(f1)在一定范围是所述转数(v)的线性函数，其中，所述第二负荷因子(f2)是所述旋转加速度(a)的二次方。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述方法的步骤在每一个时间单位(t)之后重复。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述矩阵(M)分别，尤其是在所述时间单位(t)之后，以一个单位值(E)被归一化。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，借助电压供应系统(7)、尤其是变频器测定所述转数(v)和所述旋转加速度(a)。7.根据前述权利要求中任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：乌尔夫·博尔曼，汉斯亨宁·克洛斯，于尔根·席默尔，于尔根·策特纳，迪尔克·沙伊布纳，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE