BR112017021468B1

BR112017021468B1 - Rolamento com um sensor configurado para transmitir de forma sem fio informação

Info

Publication number: BR112017021468B1
Application number: BR112017021468-7A
Authority: BR
Inventors: Graham Andrew Dowie; Brandyn Duane Lewis; Richard R. Soelch
Original assignee: New Hampshire Ball Bearing, Inc
Priority date: 2015-04-07
Filing date: 2016-04-07
Publication date: 2021-03-30
Also published as: EP3280993A1; BR112017021468A2; JP2017535725A; CN107003219B; EP3280993A4; US9951820B2; WO2016164514A1; CN107003219A; ES2834909T3; US20160298691A1; EP3280993B1; JP2020128821A

Abstract

rolamento com um sensor configurado para transmitir de forma sem fio informação. um rolamento com um sensor de superfície de desgaste configurado para transmitir de forma sem fio informações que compreendem uma superfície de desgaste de rolamento que contém um sensor de superfície de desgaste, em que o sensor de superfície de desgaste inclui um ou mais fios de conexão para a transmissão de um sinal de dados a partir do sensor de superfície de desgaste indicativo do estado de desgaste da superfície de desgaste de rolamento. os um ou mais fios de conexão se estendem para fora da superfície de desgaste de rolamento e são conectados a um comunicador de radiofrequência para transmitir um sinal de dados a partir do sensor indicativo do estado de desgaste da superfície de desgaste de rolamento. o comunicador de radiofrequência e o sensor são fixos um em relação ao outro de tal modo que os fios de conexão não são flexionados a falha durante o uso do rolamento.

Description

CAMPO

[001] A presente divulgação refere-se a um sensor para um rolamento para monitorizar o desgaste de rolamento e, opcionalmente, outros parâmetros selecionados associados ao uso e desempenho de rolamento. Mais especificamente, um sensor é agora contido dentro de uma superfície de desgaste de rolamento e é configurado para transmitir de forma sem fio, informação sobre o desgaste de superfície e outros parâmetros selecionados. Em particular, o sensor de desgaste tem aplicações em rolamentos utilizados na indústria da aviação, quando a monitorização contínua de desgaste de rolamento e outras características pode ser importante para considerações de manutenção e tempo de vida dos rolamentos.

FUNDAMENTOS

[002] Manutenção Baseada em Condição (CBM) é um fato em desenvolvimento para rolamentos deslizantes de alto desempenho. É especialmente importante para aplicações críticas de voo aeroespacial tais como, mas não limitadas a rolamentos de controle de ligação de passo de rotor de helicóptero. Taxa de desgaste de rolamento pode ser influenciada pelo projeto de rolamento, qualidade, aplicação, e várias condições de desempenho e de voo ambiental. Por isso, é atualmente e relativamente difícil prever com certeza razoável qualquer condição de rolamento especial baseada apenas em horas de voo.

[003] Também há, atualmente, um aumento no controle de passo, hidráulico, em helicóptero fly-by-wire (sistema de controle por cabo elétrico), e que essencialmente eliminou retorno tátil de rotor mecânico para o piloto. Estas mudanças reduziram a capacidade do piloto de julgar quando pode haver um problema de rolamento de controle de passo em desenvolvimento devido ao desgaste de rolamento.

[004] Uma configuração de sensor de desgaste de rolamento ativo é, portanto, útil para permitir que o rolamento sinalize de forma mais precisa, quando certos valores de referência são identificados, tais como redução de superfícies de desgaste de rolamento a um determinado limite ou outros parâmetros associados com o desempenho do rolamento e utilização. Uma tal solução para o problema de precisamente monitorar desempenho de desgaste de rolamento, e especificamente em um ambiente aeronáutico, iria também provavelmente reduzir a tarefa relativamente cara e relativamente mais confiável de aferição mecânica de rolamentos de rotor. Estas inspeções de aferição mecânica normalmente resultam em custo acumulado substancial e tempo improdutivo para a aeronave em relação à vida útil de determinado local de rolamento.

SUMÁRIO

[005] Um rolamento com um sensor configurado para transmitir de forma sem fio, informações que compreendem uma superfície de desgaste de rolamento, incluindo um sensor de superfície de desgaste em que o sensor de superfície de desgaste inclui um ou mais fios de conexão para transmissão de um sinal de dados a partir do sensor de superfície de desgaste indicativo do estado de desgaste da superfície de desgaste de rolamento. Os um ou mais fios de conexão se estendem para fora da superfície de desgaste de rolamento e estão conectados a um comunicador de radiofrequência para transmitir um sinal de dados do referido sensor indicativo do estado de desgaste da referida superfície de desgaste de rolamento. O comunicador de radiofrequência e o sensor são fixos um em relação ao outro de tal modo que os fios de conexão não são flexionados para falha durante o uso do rolamento.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[006] A invenção irá ser descrita por meio de exemplo e com referência ao desenho, em que:

[007] FIG. 1 é um desenho com vista em seção dos componentes de um exemplo do sensor de desgaste incluindo uma ilustração de um leitor remoto.

[008] FIG. 2A é uma vista em perspectiva frontal do rolamento da FIG. 1.

[009] FIG. 2B é uma vista em seção transversal do rolamento mostrado na FIG. 2A.

[010] FIG. 3 é uma ilustração de um circuito impresso para um rolamento radial.

[011] FIG. 4 é uma ilustração de um circuito impresso com quatro (4) circuitos sobre um lado do filme de suporte de circuito impresso.

[012] FIGS. 5A, 5B, 5C e 5D ilustram exemplos de posicionamento preferido do comunicador de radiofrequência.

[013] FIG. 6 ilustra outras configurações para o posicionamento do circuito de sensor de desgaste e comunicador de radiofrequência.

[014] FIGS. 7A e 7B ilustram um rolamento de comprimento ajustável que inclui um sensor de desgaste.

[015] FIG. 8 ilustra que a configuração de sensor de desgaste aqui exibe uma redução na taxa de desgaste conforme o rolamento se desgasta através do sensor.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[016] FIG. 1 mostra um exemplo dos componentes da configuração de sensor 10 da presente invenção. De preferência, a rolamento 11 é uma estrutura de rolamento deslizante, em que uma das superfícies de rolamento deslizante 11a ou 11b inclui uma camada de superfície de desgaste polimérica 15, contendo pelo menos um circuito de sensor de desgaste 13a (FIG. 2). Tal como ilustrado, o sensor de desgaste 13a inclui um ou mais fios de conexão 13 para transmitir um sinal de dados a partir do sensor de desgaste que são indicativos do estado de desgaste das superfícies de rolamento deslizante 11a ou 11b. Os fios de conexão 13, por conseguinte, se estendem para fora da superfície de desgaste de rolamento 15 e, como mostrado (FIG. 2) estão conectados ao comunicador de radiofrequência 12, para transmitir um sinal de dados a partir do sensor de desgaste que é indicativo do estado de desgaste de superfície de desgaste de rolamento 15. Um dispositivo de radiofrequência remota é mostrado em 14.

[017] Deve ser notado que o sensor de desgaste contido dentro da superfície de desgaste de rolamento e o referido comunicador de radiofrequência 12 são fixos um em relação ao outro, para assegurar que os fios de conexão 13 não flexionam para falha quando o rolamento está sendo utilizado. Isto é, fixando-se o sensor de desgaste em relação ao comunicador de radiofrequência 12, durante utilização do rolamento, os fios de conexão não sofrem qualquer deformação significativa que possa, portanto, conduzir a uma quebra da comunicação entre o sensor de desgaste e o comunicador de radiofrequência 12. Adequadamente, referência ao recurso de que o sensor de desgaste e o comunicador de radiofrequência como sendo fixos deve ser entendida aqui como àquela situação onde os fios de conexão não flexionam ao ponto de falha durante a dada vida útil do rolamento e permanece relativamente intacto pelo menos até aquele ponto no uso de rolamento onde sensor de desgaste relatou que a superfície de desgaste de rolamento 15 está precisando de substituição.

[018] Deve ser notado que, de preferência, o comunicador de radiofrequência 12 é uma etiqueta RFID em comunicação com o sensor de desgaste. A etiqueta de RFID 12 pode ser ativa (com alimentação, capaz de transmitir com ou sem a recepção de um sinal a partir de um dispositivo de leitura remoto) ou passiva (sem alimentação, depende de receber um sinal e energia a partir de um dispositivo de leitura remota). Apesar de ocorrer exceções devidas, as etiquetas ativas são geralmente preferidas em aplicações que requerem maior funcionalidade, uma maior faixa de transmissão ou um sinal mais forte. As etiquetas passivas são geralmente mais adequadas para fins de identificação e monitorização de perto.

[019] É também aqui contemplado que o circuito sensor de desgaste 13a pode ser um circuito impresso que é preparado por fabricação aditiva ou um circuito fotogravado que é formado por fabricação subtrativa.

[020] FIG. 2A ilustra uma vista em perspectiva frontal do rolamento da FIG. 1. A FIG. 2B é uma vista em seção transversal do rolamento mostrado na FIG. 2A. O rolamento 11 pode agora ser visto com camada de superfície de desgaste 15, que é de preferência uma superfície de desgaste polimérica (formada a partir de resina de polímero). Na vista expandida, pode ser visto que a superfície de desgaste 15 inclui um sensor de superfície de desgaste 13a que é de preferência intercalado entre camadas de desgaste 15R e 15W. Camada 15W é, por conseguinte, de preferência, uma superfície de desgaste primário e a camada 15R é, em seguida, uma superfície de desgaste reserva. Por conseguinte, pode ser apreciado que o sensor de superfície de desgaste está contido, pelo menos parcialmente, no interior das superfícies de desgaste e está posicionado abaixo da superfície de desgaste 15W e acima da superfície de desgaste 15R. Além disso, pode ser visto que os fios de conexão que se prolongam a partir do sensor 13a, que como mostrado na FIG. 1, estão finalmente em comunicação com um comunicador de radiofrequência 12.

[021] Por conseguinte, pode-se agora ser apreciado que a espessura de 15R e 15W pode ser alterada para mudar a razão de vida útil de desgaste normal para vida útil de desgaste reserva, como desejado. A esfera 11c, em contato deslizante com 15W, 15W, gradualmente, se desgasta. O sensor de desgaste 13a gera um sinal quando a esfera desgasta através sensor de desgaste 13a. Este sinal é processado pelos fios externos ou preferivelmente pela porção de etiqueta RFID e comunicado ao dispositivo de leitura de radiofrequência remota 14, que pode ser conseguido de acordo com o protocolo de projeto de comunicações de etiquetas RFID. O dispositivo de leitura de radiofrequência notifica o operador que o rolamento entrou na sua capacidade de vida útil reserva e a manutenção deve ser agendada.

[022] Deve-se notar, portanto, que camada 15W pode, preferivelmente, ser de uma espessura de 0,0508 mm (0,002”) a 0,508 mm (0,020”) de espessura, incluindo todos os valores e intervalos na variação de 0,0254 mm (0,001”) . Por exemplo, a camada 15W pode preferivelmente ter uma espessura na faixa de 0,009" - 0,012". A camada 15R pode ter uma espessura na faixa de 0,0254 mm (0,001”) a 2,54 mm (0,10”), incluindo todos os valores e intervalos aí na variação de 0,0254 mm (0,001”). Por exemplo, a camada 15R pode, preferivelmente, ter uma espessura na faixa de 0,0508 mm (0,002”) a 0,1524 mm (0,006"). O Sensor de desgaste 13a pode, de preferência por si só ter uma espessura na faixa de 0,0254 mm (0,001”) a 0,254 mm (0,010"), incluindo todos os valores e intervalos aí na variação de 0,0254 mm (0,001”). Por exemplo, o sensor de desgaste 13a pode ter uma espessura de 0,0508 mm (0,002”) a 0,1016 mm (0,004"). Além disso, o comprimento e a largura do sensor de desgaste podem variar dependendo do rolamento particular em causa. De preferência, o comprimento e a largura do sensor são tais que estarão presentes em 5 - 100% de toda a área de superfície de desgaste da superfície de desgaste de rolamento, a ser monitorizada

[023] As camadas de superfície de desgaste 15R ou 15W podem ser preferivelmente selecionadas a partir de várias composições termoplásticas ou termofixas. De um modo preferido, camadas da superfície de desgaste são formadas a partir de resinas à base de fenólicos, que é referência para as resinas que incluem polímeros formados pela polimerização de compostos do tipo fenólico. As camadas da superfície de desgaste podem também incluir preferivelmente resinas de poli- imidas e poliacrilatos, resinas de poli (vinil formais), poliesteracrilatos, poli(amida imidas), epóxi, polietercetonas, cetonas de polieteréter, óxido de polifenileno, policarbonato, sulfureto de polifenileno, polioximetileno, polibenzimidazoles, polietileno, polipropileno e acrilatos de poliuretano. As resinas de polímero estão, por conseguinte, preferivelmente presentes a 20% - 100%, em peso. As resinas podem conter, opcionalmente, 0.1% - 80% em peso de reforço de fibras, que pode incluir tecidos trançados ou tecidos não trançados formados a partir de poliamidas aromáticas, poliésteres, poliamidas, fibras de vidro e de carbono. Além disso, as resinas de polímero para as camadas de superfície de desgaste podem incluir 0,160% em peso de um ou mais lubrificantes selecionados a partir de pó de politetrafluoretileno, dissulfureto de molibdênio, nitreto de boro hexagonal, grafite ou perfluropoliéteres. Além disso, as camadas de superfície de desgaste 15R e 15W podem ser iguais ou ter composições diferentes.

[024] Como pode ser apreciado, nesta situação, uma vez que o sensor de desgaste 13a informa que a superfície de camada de desgaste 15W foi consumida, a camada de superfície de desgaste 15R que pode ser relativamente mais fina do que a camada de superfície de desgaste 15W, pode fornecer relativamente melhores características de desgaste de modo a que o tempo para manutenção é assegurado. Por exemplo, para um rolamento utilizado em uma aplicação de aviação, uma indicação de que a camada de superfície de desgaste foi consumida durante o voo não irá necessariamente exigir uma aterrisagem de imediato da aeronave.

[025] A camada de superfície de desgaste opostas, deslizante, não polimérica 11c, como ilustrado na FIG. 2 pode ser de qualquer material ou combinação de materiais: metálico, cerâmico ou polimérico e pode ter revestimentos especiais, de processamento ou de outros tratamentos para aumentar a dureza, resistência química, propriedades de atrito, rugosidade da superfície e semelhantes.

[026] Deve-se notar que o sensor 13a pode, opcionalmente, proporcionar outros tipos de informação. Isso pode incluir, mas não está limitado a, temperatura, força, aceleração, ou ciclos, todos os quais podem ser transmitidos com o dispositivo de leitura de radiofrequência de acordo com um protocolo de projeto de comunicações. Esta informação, juntamente com um registro de tempo de uso, em seguida, pode constituir um registro de Manutenção Baseada em Condições (CBM) para o rolamento objeto dentro da sua aplicação particular.

[027] O rolamento 11 pode ser radial, esférico, de extremidade de haste, de ligação, de rolos de esteira, superfície plana ou qualquer superfície de forma de rolamento integrante de um componente da máquina. O rolamento pode ser de metal, compósitos, polimérico, ou cerâmico ou pode ser qualquer combinação destes. O rolamento também pode ser um rolamento isolado embutido em carcaça, uma estrutura, ou um componente discreto ou pode estar em uma nova ligação ou extremidade de haste da invenção.

[028] As camadas da superfície de desgaste 15W ou 15R podem ser aderidas a qualquer superfície deslizante. Normalmente, ela está muitas vezes na corrida para rolamentos esféricos e radiais e sobre o rolo para rolamentos de rolos de pista embora possa ser revertida em qualquer caso. É muitas vezes vantajoso tornar áspera a superfície 11a antes de combinar com a camada de base 15R. Em alguns casos é também vantajoso revestir uma camada adesiva fina adicional sobre 11a antes de combinar com 15R. Tal adesivo pode estar presente com uma espessura de 0,00254 mm (0,0001") a 0,0508 (0,0020"), mais preferivelmente com uma espessura de 0,00508 (0,0002") a 0,0508 mm (0,002”).

[029] A camada de superfície de desgaste de polímero pode ser formada antes de aderir à superfície do rolamento por qualquer folha de polímero, filme ou método de processamento de compósitos ou combinações de métodos. A camada de superfície de desgaste de polímero pode ser construída em etapas sobre a superfície de rolamento por qualquer polímero, composto, ou combinações destes processos de fabricação. A camada de superfície de desgaste de polímero pode ser parcialmente formada antes de aderir à camada de superfície de desgaste e, em seguida finalizada após aderir à camada de superfície de desgaste.

[030] Em um método preferido, meios de processamento convencionais são combinados do seguinte modo: uma camada de resina adesiva é revestida sobre a superfície de substrato de rolamento de rugosidade controlada (Ra) (representada como 11a na Figura 2); depois uma camada de desgaste de reserva (15R na FIG. 2) é colocada, revestida, moldada, pulverizada ou de outro modo formada sobre a camada de substrato revestida com adesivo; uma outra camada de resina adesiva é revestida sobre o topo da camada de desgaste reserva (15R na FIG. 2); em seguida, um circuito impresso de sensor de desgaste 13a é colocado no lugar; um outro revestimento de resina adesiva é colocado no topo do circuito de RFID, que por sua vez pode ter uma espessura de 0,00254 mm (0,0001") a 0,508 mm (0,020”), mais preferivelmente de 0,0254 mm (0,001”) a 0,1016 mm (0,004"); e a camada de superfície de desgaste primário 15W é então colocada, revestida, moldada, pulverizada ou de outra forma formada no local. Note-se que, para qualquer um dos adesivos aqui utilizados, para uma ligação das camadas de superfície de desgaste ou para ligação do sensor de desgaste, pode-se preferivelmente utilizar um sistema de resina baseado em fenólicos e mais preferivelmente uma resina fenólica modificada por resina de polivinil formal.

[031] O circuito funcional 13a pode ser um ou mais circuitos. O circuito funcional pode ser formado por qualquer método que resulta na estrutura em camadas mostrada na FIG 2, em que o circuito de sensor 13a está ensanduichado entre as camadas 15R e 15W, e, portanto, pode ser entendido como estando contido no interior da referida superfícies de desgaste poliméricas.

[032] Um circuito de sensor de desgaste 13a preferido é um circuito impresso. FIG. 3 mostra um exemplo não limitativo de um circuito impresso 16 para um rolamento radial. Ele tem dois terminais 17 que saem da camada de desgaste para ser fixo e conectado com a etiqueta de RFID montada externamente. O circuito impresso tem perfurações 18, ilustradas como furos, para permitir a interpenetração da matriz polimérica utilizada para aderir à camada de superfície de desgaste de polímero. Supõe-se que as perfurações aumentam a força interlaminar da camada de superfície de desgaste de compósito polimérica 15. O circuito por si só pode ser qualquer metal condutor tal como, mas não se limitando ao cobre e prata.

[033] FIG. 4 identifica uma outra modalidade não limitativa de um circuito impresso 19 com quatro circuitos sobre um lado do filme de suporte de circuito impresso para um rolamento radial. Especificamente, 19F proporciona a medição de força, 19W provê medição de desgaste; 19T provê uma medição de temperatura; e 19A provê uma medição de aceleração. Uma configuração de modalidade não limitativa alternativa com dois circuitos cada um na superfície superior e inferior do filme de suporte de circuito impresso é representada por 20. Também é possível combinar circuitos individuais sobre filmes de suporte de circuitos impressos separados e construir os vários sensores em uma configuração do tipo sanduíche (não mostrada). Em alguns casos de força, circuitos de sensor de temperatura e aceleração podem ser desejáveis para colocar a parte de sensor real do circuito do sensor em um bolso ou em uma fenda na superfície que a camada de superfície de desgaste é aderida. Nestes casos disposições especiais podem ser feitas com o projeto da camada de superfície de desgaste para estender os circuitos de sensor através da camada de superfície de desgaste aderida.

[034] FIG. 5A, 5B, 5C e 5D mostram exemplos de posicionamento preferido do comunicador de radiofrequência 12, que é de preferência uma etiqueta RFID, no rolamento posicionado na extremidade de uma haste. Mais especificamente, a extremidades de haste 21, 22 e 23 mostram que o comunicador de radiofrequência 12 pode ser montado em qualquer lugar em torno do corpo da extremidade de haste, dependendo dos requisitos de aplicação. O comunicador de radiofrequência externo 12 pode, em alguns casos também ser montado na parte da haste de extremidade, como ilustrado na extremidade de haste 24. É também contemplado aqui que se pode colocar uma saliência maquinada do lado de fora da carcaça de rolamento para acomodar o comunicador de radiofrequência 12. Além disso, contempla-se que os fios 13 que se estendem a partir do sensor de desgaste contido nas camadas de superfície de desgaste (FIG. 2) podem ser selados ou encapsulados para restringir ainda mais a sua flexão durante a operação de rolamento, bem como proteger os fios contra danos ambientais causados pelos detritos, agentes de limpeza, fluidos de degelo e semelhantes. Tal vedação ou encapsulamento dos fios pode ser de preferência conseguida com uma composição polimérica que iria novamente fixar os fios e restringir o seu movimento, e pode, por conseguinte, de preferência, incluir uma composição de endurecimento térmico, tal como uma formulação de revestimento a base de epóxi.

[035] FIG. 6 ilustra outras configurações para a colocação do circuito de sensor de desgaste e comunicador de radiofrequência, em conformidade com a presente invenção. Ligações 25, 26, 27 têm uma extremidade de rolamento de comprimento ajustável, que inclui um sensor de desgaste contido dentro de uma superfície de desgaste do polímero juntamente com fios de conexão que se estendem para fora da referida superfície de desgaste que estão conectados a um comunicador de radiofrequência em que o referido comunicador de radiofrequência e o referido sensor de desgaste são fixos um em relação ao outro de tal modo que os fios de conexão não são flexionados na falha durante o uso do rolamento.

[036] A ligação 25 também tem uma segunda porção de RFID de camada de desgaste externa sobre o corpo da extremidade de haste, enquanto que 27 possui uma segunda porção montada de RFID de camada de desgaste externa sobre a parte da haste de extremidade. A ligação 26 é um exemplo em que apenas um rolamento sobre a ligação contém o sensor de desgaste da presente invenção.

[037] Em certos casos, uma ligação de comprimento ajustável poderia ser composta de dois circuitos de sensor de desgaste que estão cabeados com um comunicador de radiofrequência. Mais uma vez, os circuitos do sensor de desgaste poderiam ser de preferência dispostos no interior das superfícies de desgaste poliméricas e incluem fios que se estendem fora dessas superfícies de desgaste e se conectam ao comunicador de radiofrequência, em que os dois conjuntos de fios são novamente fixados em relação ao comunicador de radiofrequência e os fios não são flexionados na falha durante o uso do rolamento. As ligações 28, 29, 30, 31 são rolamento de comprimento fixo ajustável cada uma contendo um ou mais sensores de desgaste com diversas possibilidades de montagem para o comunicador de radiofrequência externo.

[038] FIG. 7A e 7B ilustram um exemplo não limitativo de um rolamento de comprimento ajustável, que inclui um sensor para transmitir de forma sem fio a informação relativa a superfícies de desgaste de rolamento. Extremidade de haste e ligação de conjunto de ligação 32 e vista em seção transversal 38 mostram um desenho não limitativo de uma modalidade do sistema de montagem de comprimento ajustável. O comunicador de radiofrequência externo 12 está conectado ao suporte 34 e está conectado através de fios 13 (FIG. 1) com o sensor de desgaste 13a (FIG. 2). De preferência, o suporte 34 é conectado e fixado ao conjunto de extremidade de haste 37 usando duas porcas de aperto 33. O suporte 34 pode ser um suporte metálico, um suporte de polímero, ou um suporte de compósito. Esta configuração permite ajustar o comprimento total da ligação ou conjunto de ligação 36 independente do conjunto de extremidade de haste 37 sem impacto na capacidade do sensor de desgaste 13a para se comunicar via os fios 12 ao comunicador de radiofrequência 12.

[039] A braçadeira do suporte 35 é um exemplo não limitativo de uma braçadeira de retenção ou de estabilização usada para fixar o suporte 34 à ligação ou conjunto de ligação 36 após o ajuste de comprimento. A braçadeira de suporte 35 pode conter o suporte 34 diretamente no tubo ou prover alinhamento de proximidade sem contato.

[040] Como observado acima, o rolamento incluindo sensor de desgaste 13a pode ser operado de um modo preferido para prover informação, tais como, mas não limitada a um ou mais dos seguintes procedimentos: a identidade do rolamento; localização do rolamento (em casos com vários rolamentos executando uma função similar, tais como, mas não limitado a rolamentos de rotor de passo de helicóptero); estado funcional do sistema de sensor de rolamento RFID; indicador de quando a reserva de vida de desgaste do rolamento começou; registro de temperatura de camada de desgaste de rolamento; contagem de ciclo de carga de rolamento; registro de força de camada de desgaste de rolamento, e dados de aceleração de camada de desgaste de rolamento; temperatura ambiente e aceleração de camada de desgaste de rolamento externa.

[041] O rolamento contendo o sensor de desgaste contido com as superfícies de desgaste de rolamento aqui apresentadas, junto com o uso de tal configuração de sensor de rolamentos de comprimento ajustável e extremidades de haste são contemplados como sendo especialmente úteis no campo dos rolamentos deslizante, incluindo mas não limitados a rolamentos aeroespaciais, rolamentos ferroviários, sistemas de suspensão de veículos, e sistemas de geração de energia, como turbinas de vento e similares.

[042] Vale a pena notar que a tentativa inicial para desenvolver um indicador de superfície de desgaste de rolamento aqui foi feita por incorporação de um circuito de sensor de desgaste ao comunicador de radiofrequência completamente dentro da camada de superfície de desgaste. Estas tentativas falharam em produzir um sinal fiável, detectável fora do rolamento. Apesar de não estar conectado a qualquer teoria em particular, acredita-se que as superfícies metálicas do próprio rolamento podem ter causado interferência debilitante com troca de radiofrequência entre a etiqueta e o receptor.

[043] Por conseguinte, a configuração aqui, incluindo a colocação do conjunto de circuitos de sensor de desgaste das superfícies de desgaste de rolamento, juntamente com comunicação cabeada fora da superfície de desgaste e com um comunicador de radiofrequência, em que o conjunto de circuitos de sensor de desgaste está fixo em relação ao comunicador de radiofrequência, tal que os fios não são flexionados na falha durante o uso de rolamento, permitiu a detecção confiável de vida útil de superfície de desgaste de rolamento. Exemplo 1

[044] Um teste foi realizado utilizando os seguintes componentes: (a) Etiquetas RFID passivas de 4 portas EPC Gen2 Alien Technology® Higgs (b) Leitor de etiqueta RFID manipulado Motorola MC9090 Z (c) Rolamentos lisos por especificação AS81934/1, dimensionalmente em conformidade com P/N M81934/1-16C016

[045] Métodos de ensaio e descobertas: (a) Etiquetas foram confirmadas para funcionar fora da interface de desgaste. (b) Etiquetas foram confirmadas para funcionar após o processo de fabricação do forro. (c) Etiquetas foram colocadas em muitas orientações, parcialmente e completamente dentro da interface do desgaste do rolamento. (d) Etiquetas foram encontradas para funcionar mal quando em estreita proximidade com metais, especialmente quando as superfícies metálicas obstruíram o caminho entre a etiqueta RFID e leitor como necessitado por estar dentro do forro. (e) Etiquetas foram encontradas para funcionar mal quando aderiram a superfícies de metal. (f) Etiquetas completamente dentro da camada de superfície de desgaste foram ilegíveis. Exemplo 2

[046] Um procedimento de teste foi desenvolvido para validar o desempenho fiável do sistema de sensor de desgaste. Este teste permitiu iteração rápida até que principais desafios técnicos foram superados e o sistema estava pronto para testes de vida útil do rolamento convencional. Este teste foi confirmado para prover desgaste suficientemente representativo quando em comparação com procedimentos de teste de oscilação estabelecidos.

[047] Os componentes utilizados no ensaio: (a) Transceptores sem fio XBee® ZigBee de 2,4 GHz (b) Máquina de fresagem tipo Bridgeport com polidora cilíndrica abrasiva (c) Rolamentos lisos por especificação AS81934/1, dimensionalmente em conformidade com a P/N M81934/1-16C016 com sensor incorporado na camada de superfície de desgaste de acordo com a presente invenção

[048] Métodos de ensaio: (a) Transmissor XBee® configurado para difundir estado de entrada digital conectado ao sensor de desgaste. (b) Receptor XBee® configurado para indicar o estado de entrada digital do transmissor e intensidade do sinal recebido. (c) Polidora cilíndrica abrasiva usada para acelerar o desgaste do forro do rolamento, simulando desgaste de rolamento da superfície funcional.

[049] Descobertas: (a) Transmissor ativo foi confirmado para funcionar em estreita proximidade com os componentes de metal. (b) Desgaste do forro atingindo limite foi detectado com fiabilidade.

[050] Desgaste foi considerado suficientemente característico de aplicação para garantir ainda mais desenvolvimento. Exemplo 3

[051] Um ensaio foi conduzido, em uma máquina de teste, dos seguintes rolamentos: (a) Rolamentos radiais de acordo com a presente invenção, em conformidade com a especificação dimensionalmente ASS 1934/1 número de parte M81934/1-16C016 tendo um pino revestido de cerâmica como o membro de desgaste giratório. Acabamento da superfície do pino 10-14 Ra. Condições de ensaio: Tensão de rolamento: 25.000 psi Carga: unidirecional Oscilação: + 25 ° de rotação, a 100 ° total por ciclo Frequência: 0,5 Hz Duração: 0,03556mm (0,014”)-0,508 mm (0,020”) de desgaste

[052] Testes suspensos antes de atingir contato de superfície metal com metal entre os rolamentos de pino e radiais. Como mostrado na FIG. 9 desgaste através do sistema de sensor de acordo com a presente invenção (amostras 1 e 2) não apresenta nenhum aumento significativo na taxa de desgaste do sistema e, na verdade, retardou depois do sinal do sensor ser recebido, o que é surpreendente, uma vez que o circuito em si não é um material tipicamente utilizado para uma camada de desgaste de rolamento deslizante.

Claims

1. Rolamento (11) com um sensor (10) configurado para transmitir de forma sem fio informação compreendendo: uma superfície de desgaste de rolamento (15) incluindo um sensor de superfície de desgaste, em que o referido sensor de superfície de desgaste (13a) inclui um ou mais fios de conexão (13) para transmitir um sinal de dados do referido sensor de superfície de desgaste (13a) indicativo do estado de desgaste da superfície de desgaste de rolamento (15), CARACTERIZADO pelo fato de que os referidos um ou mais fios de conexão (13) se estendem para fora da referida superfície de desgaste (15) e estão conectados a um comunicador de radiofrequência (12) para transmitir um sinal de dados a partir do referido sensor (13a) indicativo do estado de desgaste da referida superfície de desgaste do rolamento (15); em que o referido comunicador de radiofrequência (12) e o referido sensor (13a) são fixos um em relação ao outro, de modo que os referidos fios de conexão (13) não estão flexionados a falhas.

2. Rolamento (11), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que as referidas superfícies de desgaste de rolamento (15) compreendem uma primeira camada de desgaste de rolamento (15W) e uma segunda camada de desgaste de rolamento (15R) e o referido sensor de superfície de desgaste de rolamento (13a) é posicionado abaixo da referida primeira camada de desgaste (15W) e acima da referida segunda camada de desgaste (15R).

3. Rolamento (11), de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida primeira camada de desgaste de rolamento (15W) tem uma espessura que é maior do que a referida segunda camada de superfície de desgaste de rolamento (15R).

4. Rolamento (11), de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida primeira camada de desgaste (15W) de rolamento tem uma espessura de 0,0508 mm (0,002”) a 0,508 mm (0,020”).

5. Rolamento (11), de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida segunda camada de desgaste de rolamento (15R) tem uma espessura de 0,0254 mm (0,001”) a 2,54 mm (0,10”).

6. Rolamento (11), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o rolamento (11) é um rolamento radial, uma rolamento esférico, um rolamento deslizante, um rolo de pista.

7. Rolamento (11), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o referido comunicador de radiofrequência (12) é uma etiqueta RIFD ativa com a sua própria fonte de energia.

8. Rolamento (11), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o referido comunicador de radiofrequência (12) é uma etiqueta RFID passiva sem a sua própria fonte de energia.

9. Rolamento (11), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida superfície de desgaste de rolamento (15) compreende uma resina termoplástica ou termofixa.

10. Rolamento (11), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o referido rolamento (11) é posicionado sobre uma extremidade de haste (13) que é capaz de ajustar o seu comprimento.