润滑条件监测制造技术

本发明专利技术涉及油润滑滚动元件轴承中决定表示润滑条件的润滑参数的方法。该方法包括测量该轴承的滚动接触表面之间粗糙面接触产生的高频结构传送的声发射，以提供测量信号。然后，从该测量信号提取发射声能，并且由声能决定润滑参数。该决定基于发射声能和该润滑参数之间的幂律关系。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于通过测量结构传送的声发射监测在油润滑滚动元件轴承中的润滑条件的方法。
技术介绍
为了使滚动元件轴承以可靠的方式运行，它们必须充分润滑。润滑剂的主要用途是防止滚动元件、滚道和保持架之间的金属接触，因此防止轴承的磨损。润滑剂还用于保护轴承表面免受腐蚀。因此，重要的是为每个个体轴承应用选择适当的润滑剂和适当的润滑方法以及合适的维护程序。在一个轴承或多个轴承的润滑需要补充或更换的应用中，这可根据轴承制造者或者用于轴承的润滑系统的供应商规定的润滑间隔进行。大量的安全因素构成该规定的间隔，但是，例如在极端的污染物进入循环润滑剂时，规定的间隔可能太短。在其它情况下，规定的间隔可能过长，导致更换了仍然具有相当大使用寿命的润滑剂。在通过循环润滑系统润滑的大型机械中的轴承的情况下，例如，定期取循环油的样本以决定何时油需要被更换。做出这种决定的一种方式是测量该油样的介电常数。已经发现油的介电常数随着油降级和受到污染而改变。并且，当油降级时，它失去了在轴承中有效分开滚动接触表面的能力。涉及取油样决定实际润滑条件的方法具有缺点。它必然妨碍润滑系统，并且润滑剂不能连续监测。此外，轴承润滑条件的变坏不需要归因于润滑剂条件的变坏。例如，如果油过滤器变得堵塞，轴承会经受因缺油而磨损的润滑条件，仅仅是因为油供给被中断。因此，监测润滑条件是有利的。在一个监测轴承润滑条件的已知方法中，通过测量轴承内环和外环之间的电容来测量滚动元件和轴承滚道之间的润滑剂膜厚度。一个这样的系统是SKF的LubCheck(TM)系统。在该方法中，轴承必须与电接地电绝缘，即与其中安装轴承的机器框架电绝缘。因此， 这样的系统主要适合于轴承的实验室试验。再者，该测量方法妨碍正常的轴承运行。估算润滑剂膜厚度的另一种方式是从轴承中的油层测量超声波反射。假设已知油的特性，则油膜厚度可从反射值计算。再者，这是干扰性方法，对轴承的运行是有害的。因此，需要监测轴承中润滑条件的方法，其适合于集成在工业环境中，并且可在线实施，而不影响轴承的正常运行。
技术实现思路
本专利技术提供通过决定表示润滑条件的润滑参数监测油润滑滚动元件轴承的润滑条件的方法。在第一步骤中，测量高频结构传送的声发射(AE)。作为轴承的滚动接触表面之间的粗糙面接触的结果产生测量的声发射，并且提供测量的信号。在第二步骤中，从测量的信号提取发射的声能。在第三步骤中，在声能和润滑参数之间的幂律关系的基础上，从发射的声能决定润滑参数。该关系可表示为E(c)=B· cx，其中E是在传感的信号中的发射声能C是润滑条件参数B是比例因数χ是已知的比例指数。因此，通过监测和量化轴承中产生的声发射水平，能够监测和量化润滑条件。本专利技术还限定了设置为执行本专利技术方法的润滑条件监测装置，该装置包括声发射传感器，适合于安装到轴承内环、轴承外环或安装轴承的壳体之一；信号处理装置，适合于从声发射传感器测量的声发射信号提取所发射声能，并且在所发射声能和润滑参数之间的幂律关系的基础上决定润滑参数。在本专利技术的一个实施例中，用于表示润滑条件的润滑条件参数特定膜厚度λ。该参数通过结合滚动接触表面的根均方粗糙度区分最小膜厚度获得(在流体弹性动力学润滑条件下)。在另一个实施例中，用于表示润滑条件的润滑条件参数是粘度比κ。粘度比是润滑剂的实际粘度与润滑剂在其通常运行温度下必须具备以便形成适当油膜的最小额定粘度之比。这两个润滑参数表示轴承滚动接触表面之间表面分离的程度，并且同样表示粗糙面接触的程度。特定膜厚度可根据本专利技术借助于下面的关系式决定Ε(λ) = B* λ 36E是传感信号(伏特)中的发射声能，λ是特定膜厚度(无量纲)，B是该比例因数(无量纲常数).粘度比可根据本专利技术借助于下面的关系式决定Ε(κ) = B* κ 47E是传感信号(伏特)中的发射声能，κ是粘度比(无量纲)，B是该比例因数(无量纲常数)。已经发现发射声能和润滑条件之间的关系式中存在比例不变。换言之，当能量比例乘以共同的比例因数时该关系式不变。如果上面的等式中比例因数B是已知的，则κ值或λ值(从而润滑条件)可采用适当的方程简单计算。如果比例因数是未知的，则它可估算。比例因数受几个参数影响。一个参数是AE 传感器和声发射源之间的距离，从而检测的声能与距AE源的距离遵循平方反比定律。声能的水平，即比例因数，还受轴承速度和轴承负荷的影响。轴承速度的增加和轴承负荷的增加导致声能的相应增加。因此，在进一步的开发中，根据本专利技术的方法包括决定轴承速度的步骤和/或决定轴承负荷的步骤。决定的速度和/或决定的负荷于是用作输入参数，以在声能和润滑条件之间的幂律关系中估算比例因数。当要监测轴承的运行条件为变量时该开发是有利的。在本专利技术的另一个实施例中，声能和润滑条件之间的已知关系用于产生能够结合声能值和κ或λ值的库。因此，可通过标度程序选择正确的基准值组。在这样的标定程序中，测量从要监测轴承发射的声能的实际水平。接下来取出轴承润滑油样品，并且至少通过测量该油样的运动粘度来决定实际的润滑条件。因此，获得这些值的组合，其可与采用具体比例因数获得的一套存储组合比较。当轴承的运行条件保持基本上不变时，本专利技术的该实施例是有利的。在本专利技术方法的进一步有利开发中，在250_700kHz的频率范围内分析所测得的 AE信号。换言之，发射声能从该范围内的所测得信号的频率成分提取。该进一步开发的优点是，250-700kHz频率范围内的声发射与滚动元件轴承中的粗糙面接触特别相关，意味着过滤掉不需要的声发射(噪声)。本专利技术方法的一个优点是，可监测轴承中的实际润滑条件。这样，可在预防行为中采用润滑监测，从而可在轴承发生损坏前很好地检测反常的轴承条件。该方法使其能够检测何时轴承达到缺油或边界润滑条件，因为发射声能将跟随着可预测且可识别的倾向。因此，轴承(或者油润滑系统中的几个轴承)可在损坏前很好地再润滑。监测轴承中实际润滑条件的进一步优点是，润滑条件可适合于不同的要求。因此， 它易于例如根据轴承上施加的不同负荷或不同的运行温度改变且监测轴承中的润滑条件。 这样，轴承可运行在最佳的条件下。在一个示例中，这将意味着轴承以最佳量的润滑剂运行。因为轴承中过量的润滑剂将导致增加摩擦损耗，所以这样可节省能量。它也可改变润滑剂的类型，即粘度，并且由于润滑条件监测而仍然保证采用最佳量的润滑剂。这可以进一步降低摩擦损耗。在本专利技术方法的进一步有利开发中，当润滑参数落入预定值下时发出信号。这样的信号例如通过循环油润滑系统用于增加提供给轴承的油流速。类似地，如果连续监测润滑条件，监测系统将监测决定的润滑参数上的增加。这可表示轴承提供有太多的油，在此情况下，可发出信号以降低油的流速。如果轴承的运行条件改变，这样的信号也可用于从轴承排放油。这样，可避免由于过量油引起的摩擦损耗。本专利技术的其它优点通过详细的描述和结合附图将变得更加明显易懂。 附图说明下面，将参考附图所示的实施例更加详细地描述本专利技术，附图中图1示出了本专利技术方法的流程图。图2是应用根据本专利技术方法的系统示意图。图3是AE波形的曲线图，其中计算了越限数。图4是不同润滑条件的越限数η相对于时间t的曲线图。图5是针对于特定的膜厚度测量的声能的图线，示出了以不同的轴承速度通过从所进行的两个试验获得的数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种在油润滑滚动元件轴承中决定表示润滑条件的润滑参数的方法，包括如下步骤：测量与该轴承的滚动接触表面（２５ｓ、２６、２７）之间粗糙面接触相关的高频结构传送的声发射，以提供测量信号；从该测量信号提取发射声能；根据发射声能和该润滑参数之间的幂律关系，由该发射声能决定该润滑参数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：A干基，
申请(专利权)人：SKF公司，
类型：发明
国别省市：SE