CN109690097B - 轴承和用于监测磨损和/或测量载荷的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种轴承、尤其是滚动轴承,其包括静止的第一轴承圈和第二轴承圈,第二轴承圈以能够围绕第一轴承圈的纵向轴线转动的方式布置。该轴承具有至少一个第一传感器和第二传感器,并且第一传感器和第二传感器是非接触式测量传感器。第一传感器和第二传感器每一者具有传感器表面,其中,第一传感器布置为与至少部分圆周向的基准边缘相对,并且第二传感器布置为与基准表面相对。第一传感器设置为用于测量传感器表面与基准边缘之间的重叠度,并且第二传感器设置为用于测量传感器表面与基准表面之间的距离、尤其是径向距离。
Description
背景技术
轴承用于例如通过彼此同心布置的两个轴承圈来使结构部件相对于彼此可移动地被引导,其中一个轴承圈以转动固定的方式布置,并且轴承圈直接或间接地彼此抵靠着滚动。根据轴承的尺寸和构造,可以吸收相当大的力。由于这种轴承通常安装在难以接近的位置,因此期望事先确认需要维修轴承(例如由于磨损),以便将由于维修而导致的轴承停机时间保持得尽可能短。磨损通常包括材料的磨耗或损坏,比如裂纹或剥落,特别是在吸收力的表面处尤其如此。
例如从EP 0922 870 A1中已知,将接触销安装在轴承圈的孔中,接触销以一定的游隙(比如十分之一毫米)突出进入相对定位的轴承圈的凹槽中。如果磨损足够大,使得相对定位的轴承圈与接触销接触,则该销向相应的装置传递指示需要维修的信号。这里的缺点在于,已知的方案仅可以定性地识别需要维修,即识别是否存在磨损,但不允许任何定量的磨损测量。
此外,例如从公开文献WO 2008/135 123 A1、EP 529 354 B1和DE 10 2007 020940 B3中已知,在滚动轴承的保持架上设置高频线圈,由此线圈在与保持架相对定位的轴承圈的表面中感应出涡流。通过测量涡流密度,可以判断距表面的径向距离,从而对径向方向上的负载或磨损进行测量。这里的缺点在于仅检测到距离的径向变化。通过这些***不能识别轴向方向上的载荷或磨损。
最后,从WO 2014/090 347A1中已知,设置至少一个传感器,该传感器以与轴承圈的非阶梯状轮廓相对的非接触方式进行测量。该传感器可以是电感传感器、电容传感器、超声传感器或涡流传感器。由于比如斜坡或V形轮廓的非阶梯状轮廓,也可以检测到轴向位移。然而,这里的缺点在于,在由磨损或负载的情况所引起的径向和轴向位移结合的情况下,径向分量和轴向分量不能清楚地彼此分离,因为在这两种情况下,一个或多个传感器都检测到沿着非阶梯状轮廓的距离的改变。在各种情况下,都必须非常精确地制造轮廓,并且必须相对于非阶梯状轮廓非常精确地调节轴承或至少传感器,这需要相当大的劳动耗费。
发明内容
因此,本发明提出要解决的一个问题在于,提供一种具有传感器的轴承,其具有简单且紧凑的构造并能够在正在进行的操作期间全面监测磨损(尤其是磨损的定量测量)以及测量负载。此外,提供了相应的方法用于监测磨损和/或测量负载。
该问题通过如下轴承、尤其是滚动轴承来解决,该轴承包括静止的第一轴承圈和第二轴承圈,第二轴承圈以能够相对于第一轴承圈围绕纵向轴线转动的方式布置,其中,该轴承至少具有第一传感器和第二传感器,其中,第一传感器和第二传感器是非接触式测量传感器,其中,第一传感器和第二传感器每一者具有传感器表面,其中,第一传感器布置为与至少部分圆周向的基准边缘相对,其中,第二传感器布置为与基准表面相对,其中,第一传感器设置为用于测量传感器表面与基准边缘之间的重叠度,其中,第二传感器设置为用于测量传感器表面与基准表面之间的距离、尤其是径向距离。
根据本发明的轴承相对于现有技术具有如下优点,即轴承圈的磨损和作用在轴承圈上的负载两者可以以精确且非接触的方式来测量,其中特别有利的是,径向磨损和轴向磨损两者可以彼此清楚地区分。由于使用以不同方式测量的两个传感器,所以可以将轴承圈的相对径向位移与相对轴向位移清楚地区别开来。替代地或另外地,根据本发明的传感器还可以以相同的方式检测作用在轴承上的负载分别作为轴向力和径向力。在本申请的上下文中、并且尤其是关于第二轴承圈时,径向是指相对于纵向轴线(即,转动轴线)的径向方向。相应地,轴向具体是指平行于纵轴线的方向。基准边缘优选地是台阶形的。传感器表面特别优选为在无负载或静态初始条件下与基准边缘相对定位,使得基准边缘基本居中地布置在到传感器表面上的投影中。相较于传感器表面的与基准边缘的较低部分相对定位的部分(即,定位在距传感器表面较大距离处的部分)或相邻区域,重叠度表示传感器表面的与该边缘的较高区域相对定位的部分。在图形方面,径向投影中的基准边缘将传感器表面划分成两个区域,对应于基准边缘的具有小距离的区域的第一区域,以及对应于基准边缘的具有较大距离的区域的第二区域。在初始条件下,重叠度优选为50%。这有利地使得轴承圈在两个轴向方向上的最大可能相对位移成为可能,其中该相对位移由磨损或负载引起。优选地,基准边缘的与传感器表面具有更大距离的区域至少部分地对应于基准表面。第二传感器测量轴承圈彼此间的径向距离,并因此测量轴承圈的相对径向位移,该相对径向位移由磨损永久地引起或由作用载荷暂时地引起。通过这种方式,可以以简单和紧凑的方式提供可靠且至少部分冗余的测量***。本领域技术人员理解,第一传感器和第二传感器最终都进行距离测量。具体地,对与基准边缘的重叠度的测量还以对距基准边缘的较高和较低区域的距离的(组合)测量为前提,即,具体轴承圈的相对轴向位移以及由此的轴向磨损同样通过径向距离测量来间接地确定。
参考附图,可以在说明书中找到本发明的有利实施例和修改。
根据本发明的一个优选实施例,提出第一轴承圈是外圈而第二轴承圈是内圈,其中,内圈优选同心地、至少部分地布置在外圈内部。通过这种方式,有利地提供了一种转动轴承,其中避免了不平衡并使得简单的测量成为可能,因为(至少在无负载初始条件下)在内圈圆周上的每个点处都存在与外圈的恒定距离。
根据本发明的一个优选实施例,提出将第一传感器和第二传感器设置在第一轴承圈上。通过这种方式,有利地可以更容易地提供传感器的布线和/或数据传输。最特别优选地,第一传感器和/或第二传感器至少部分地布置在第一轴承圈和/或第二轴承圈中的孔中。更优选地,第一传感器和/或第二传感器固定在孔中,例如,其通过形状配合、力锁合和/或材料与材料的结合、尤其是胶合和/或螺纹紧固连接到孔。这以特别有利的方式提供了特别紧凑的轴承,尤其是可以在静态的(即,静止的)轴承元件中提供传感器,使得可以毫无问题地完成传感器的布线,例如从外部通过外圈的孔,传感器被牢固地连接到轴承圈,从而有利地确保其正确定向。
根据本发明的另一优选实施例,提出基准边缘和基准表面分别设置在与第一传感器和第二传感器相对定位的轴承圈上。特别优选地,基准边缘和基准表面与相应的轴承圈制造为单件。最特别优选地,轴承圈具有至少部分圆周向的凹槽,由此该凹槽至少部分地包围基准边缘和/或基准表面。这种凹槽优选具有至少6mm至最大18mm的宽度、尤其是恒定的宽度。优选地,该凹槽包括第一轴承圈或第二轴承圈的运行表面。这里,运行表面具体是第一轴承圈或第二轴承圈和/或一个或多个滚动元件沿着其滚动的表面,因此是暴露于特别大的磨损的表面。特别优选地,运行表面至少部分地包括基准表面。优选地,基准边缘和/或基准表面完全地进行环绕。仅部分环绕的基准边缘或基准表面是可取的,例如,在摆动轴承中,其中第一轴承圈和第二轴承圈不围绕彼此进行完全转动。由于运行表面的至少部分的集成,可以有利地最小化所需的设计空间并同时在最重负载位置处进行磨损或负载测量。
根据另一优选实施例,提出轴承是多排式滚动轴承、尤其是三排式滚动转动连接、特别优选为回转环。轴承优选旨在用于风力涡轮机、隧道掘进机、起重机、石油钻井机和/或石油输送平台。这种轴承非常大,例如外圈具有至少1m、优选至少1.5m、特别优选至少5m并且最特别优选至少20m、尤其优选25m的外径,并且其难以在安装条件下使用,从而在此特别期望并有利地精确监测磨损。本领域技术人员了解,例如在三排式滚动转动连接中,还可以另外在第一轴承圈与第二轴承圈之间设置第三轴承圈。本发明的原理可以应用于任何给定数量的轴承圈,由此可以选择仅在第一轴承圈中布置根据本发明的第一传感器和第二传感器,或者在同一轴承圈或另外的轴承圈中布置另外的第一传感器和第二传感器。
根据另一优选实施例,提出第一传感器和/或第二传感器是电容测量传感器、电感测量传感器、超声传感器和/或涡流传感器。在本发明的上下文中,特别优选的是,第一传感器和第二传感器是涡流传感器。这样的涡流传感器被设计成检测涡流密度,并且其优选包括励磁线圈,尤其是高频线圈,用于通过施加交变电流来生成电磁场。该磁场在所研究的材料中感应出涡流,该材料尤其至少部分导电。涡流传感器检测由涡流转而生成的磁场。磁场被涡流传感器与填充有例如空气和/或润滑剂的材料之间的间隙衰减,即磁场强度的可测量幅值减小。由此,可以确定涡流传感器的传感器表面与材料之间的距离。涡流传感器尤其使得能够以微米范围内的分辨率进行0.1μm至10mm范围内的距离测量。因此,根据一个优选的修改提出,轴承、尤其是第一轴承圈和/或第二轴承圈至少部分地由导电材料制成。涡流传感器有利地对污垢和温度波动不敏感,并且其非接触式测量过程不会导致磨损。因此,通过使用涡流传感器,特别有利地可以进行精确且容易的磨损监测和/或负载测量。
根据另一优选实施例,提出第一传感器和/或第二传感器的传感器表面是传感器的端面,其中,该端面尤其具有圆形形状。特别优选地,第一传感器和/或第二传感器是基本杆状的,其中,端面,即传感器表面,具体布置为平行于基准表面和/或基准边缘或相邻区域。在设置包围基准边缘和/或基准表面的凹槽的情况下,传感器表面的尺寸优选与凹槽的尺寸协调。例如,在凹槽具有12mm宽度的情况下,设置具有至多12mm直径的圆形传感器表面。
根据另一优选实施例,提出在初始条件下,即尤其是在无负载的条件下,第一传感器和/或第二传感器位于距基准边缘或基准表面至少5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或10mm的距离处。特别优选地,第一传感器具有的距基准边缘的较高区域的距离与第二传感器具有的距基准表面的距离相同。最特别优选地,第一传感器的传感器表面设置成与轴承圈齐平。通过这种方式,有利地使对于轴承的操作可以有足够的轴承圈距离,同时仍然确保精确的测量。
根据一个优选实施例,提出沿着第一轴承圈和/或第二轴承圈的圆周布置多个第一传感器和/或第二传感器。通过这种方式,特别有利地使磨损监测和/或负载测量的技术冗余成为可能,从而提高了磨损监测和/或负载测量的可靠性。此外,可以有利地通过这种方式在所有方向上可靠地检测负载。
本发明的另一主题是用于利用根据本发明的轴承来监测磨损和/或测量负载的方法,其中,在轴承的操作期间,尤其是在第二轴承圈相对于第一轴承圈转动期间,第一传感器至少暂时测量传感器表面与基准边缘之间的重叠度,并且第二传感器至少暂时测量传感器表面与基准表面之间的距离。
根据本发明的方法具体通过距离测量有利地实现了精确且简单的磨损监测和/或负载测量。通过这种方式,可以有利地及时识别维修的需要,从而最小化停机时间和/或与磨损相关的损坏,并且更好地分析轴承的负载情况;例如,以便更好地设计轴承。
根据一个优选实施例,提出如果测量值大于预定值,则第一传感器和/或第二传感器具体向控制单元发送信息。通过这种方式,可以有利地针对磨损提供预先警告。
根据另一优选实施例,提出第一传感器和/或第二传感器连续地或以预定的时间间隔来进行测量。特别优选地,第一传感器和/或第二传感器在内圈或外圈的每一全转测量至少一次。然而,最特别优选地,第一传感器和/或第二传感器在操作中连续测量,但优选仅以预定时间间隔、尤其是每转一次和/或当超过预定阈值时传递其测量数据。这使得能够以有利的方式进行安全且连续的磨损监测或负载测量,然而其中有效地提供了数据传输。此外,由于测量值的有规律的传输,可以有利地确保对传感器的功能的检查。如果发射器中的一个不再发送任何测量数据,则可以推断出故障。
根据本发明的方法的另一优选实施例,提出第一传感器和/或第二传感器在第二轴承圈和/或滚动元件的每一全转中至少进行两次至一千次测量之间的次数(即,例如两次、四次、五次、十次、一百次等)。通过这种方式,可以有利地防止总是测量相同的点而可能检测不到其他点处的负载或磨损。特别优选地,第一传感器和/或第二传感器以时间间隔、尤其是规则的间隔进行测量,由此第二轴承圈的一次全转的转动时间不是时间间隔的整数倍。通过这种方式,可以有利地在长时间的测量过程中测量和检查轴承圈的每个点。这也有利地使得能够区分磨损和负载,因为磨损总是发生在轴承圈的相同的测量点处,而负载总是由相同的传感器来检测。因此,如果设置多个第一传感器和/或第二传感器,则传感器将根据第二轴承圈的转动连续地检测到局部磨损和局部损坏,而在作用在轴承上的负载情况下,传感器将测量到基本上恒定的测量值。
根据本发明的方法的另一优选实施例,提出第一传感器和/或第二传感器所测量的数据进行处理、尤其是滤波,使得磨损与负载引起的变形区别开来。这有利地使得负载测量、尤其是与磨损测量或监测区别开来成为可能。本领域技术人员理解,磨损尤其引起轴承圈相对于彼此的恒定的相对位移,而另一方面,负载引起暂时变形并因此引起暂时的相对位移。此外,磨损可能引起材料的均匀剥蚀,从而导致第一轴承圈与第二轴承圈的沿着轴承圈的基本整个圆周的距离基本恒定的变化,而负载尤其具有负载方向,使得最大绝对距离变化发生在轴承圈圆周的两个相对侧,而在其他位置处仅发生较小的绝对距离变化。优选地,为此目的,轴承具有沿着圆周分布的多个第一传感器和第二传感器。因此,如先前段落所述,通过评估所有传感器的测量值,可以有利地将磨损与负载情况区分开。
根据本发明的方法的又一优选实施例,提出轴承包括多个第一传感器和/或多个第二传感器,这些第一传感器和/或多个第二传感器优选地布置为沿着第一轴承圈的圆周分布,其中,第一传感器和/或第二传感器互连和/或测量数据被评估,使得第一轴承圈相对于第二轴承圈的倾斜被识别出来。具体地,发生这种倾斜使得第二轴承圈具有新的转动轴线,从而与轴承或第一轴承圈的纵向轴线或原始转动轴线成角度。通过对所有传感器的测量值进行评估,指示出轴向和径向相对位移的分布。倾斜可以通过轴承圈的轴向和径向相对位移的组合来表示,并且具体由于并非沿着圆周布置的所有传感器都测量相同的位移所以上述倾斜不同于纯轴向平行的轴向或径向相对位移。相反,例如,沿着圆周彼此错开180°的传感器将检测不同的位移方向。通过这种方式,可以特别有利地检测轴承圈的与磨损和/或负载相关的倾斜。由于倾斜可能导致对轴承的严重损坏,因此期望且有利的是及时识别这种倾斜。
本发明的进一步的细节、特征和益处将从附图以及借助于附图对优选实施例的以下描述中显现。附图仅示出本发明的示例性实施例,其不限制本发明的本质概念。
附图说明
图1示出根据本发明的一个示例性实施例的轴承的立体剖视图。
具体实施方式
在各个图中,相同的部分总是用相同的附图标记表示,因此通常仅引用或提及一次。
图1示出根据本发明的一个示例性实施例的轴承的立体剖视图。这里的轴承是回转环,例如但不限于在风力涡轮机中使用的回转环。这种回转环具有例如约2.5m的外径。当然,其他应用领域和其他轴承设计,比如具有相互啮合的齿而非滚动体或者摆动轴承而非转动轴承,也是可行的。
轴承具有静态的、即固定或静止的第一轴承圈1(这里是外圈1)以及同心地布置在外圈1中的第二轴承圈2(这里是内圈2)。这里,内圈2能够围绕从内圈2的中心穿过的转动轴线或纵向轴线转动,即,内圈2能够相对于外圈1转动。在外圈1中设置有彼此间隔并在径向方向上延伸的两个连续孔,第一传感器3和第二传感器4布置在这些孔中。在本示例中,传感器3、4是涡流传感器。传感器3、4是基本杆状的并例如通过胶合固定在孔中。传感器3、4具有在此为圆形的端面,该端面对应于传感器表面7。
第一传感器和第二传感器相对于内圈2布置成使得第一传感器3与基准边缘5的中部相对定位。如这里所示出的,基准边缘5优选为阶梯形,并且在边缘处具体成90°角。基准边缘5邻接两个区域,一个区域与传感器表面7的距离小,而一个区域与传感器表面7的距离大。这两个区域定位成彼此平行且平行于第一传感器3的传感器表面7。
第二传感器4布置成使得其与基准表面6相对定位,其中,第二传感器4的传感器表面7定向为平行于基准表面6。基准表面6可以是运行表面,即,例如第一轴承圈1和第二轴承圈2在其上相对于彼此滚动或者相对于与第一轴承圈1及第二轴承圈2接触的滚动体而滚动的表面。这里,基准边缘5和基准表面6彼此相邻并形成为凹槽的一部分,该凹槽具有例如约12mm至15mm的宽度。因此,第一传感器3和第二传感器4在此具有约12mm至15mm的直径,其中具体地,第一传感器3与第二传感器4的设计相同,使得第二传感器4装配到凹槽中而基准边缘5并未处于第二传感器4的传感器表面7的径向投影中。这意味着第二传感器仅测量距基准表面6的距离。
除了用于具体通过测量磁场来检测涡流密度的传感器单元之外,涡流传感器优选包括在施加交变电流时生成高频场的励磁线圈。这些高频场在被探测的材料(即,在这种情况下,在基准边缘5的区域中的材料或在基准表面6的区域中的材料)中感应出涡流。这些转而又生成磁场,这些磁场被涡流传感器检测到。磁场被基准边缘5与第一传感器3的传感器表面7之间的距离或者基准表面6与第二传感器4的传感器表面7之间的距离衰减,即,可检测的磁场强度具体具有较小的幅值。材料与传感器3、4之间的间隙可以例如是空气间隙和/或至少部分地填充有润滑剂。因此,通过涡流测量,可以确定材料与传感器3、4之间的距离。基准边缘5和基准表面6或者这些区域中的材料至少部分导电,即至少部分地由导电材料制成。通过这种方式,第二传感器4可以测量其端面(即传感器表面7)与基准表面6之间的距离。然后,该距离的变化(例如距离的减小)表明磨损或作用在轴承上的负载。
第一传感器3测量基准边缘5与传感器表面7的重叠度。由于基准边缘5处于第一传感器3的传感器表面7区域的径向投影中,所以第一传感器3部分地测量距基准边缘5的较高区域的较小距离以及部分地测量距基准边缘5的较低区域的较大距离。因此,重叠度指示传感器表面7的哪个部分与基准边缘的哪个区域重叠,或者换句话说,基准边缘5位于传感器表面7上的径向投影中的何处。这通过与基准边缘5的两个区域的组合距离测量来表示。在轴向负载下或在轴向磨损下,第一轴承圈1和第二轴承圈2在轴向方向上相对于彼此移位,即,基准边缘5的位置相对于传感器表面7改变。因此,重叠度改变。具体地,通过考虑由第二传感器4测量的距基准表面6的距离(优选对应于距基准边缘5的下部区域的距离),因此可以确定关于轴向(相对)位移的信息。
本领域技术人员理解,通过多个第一传感器3和/或多个第二传感器4的适当互连,进一步的测量成为可能,比如对内圈2与外圈1之间倾斜的测量。例如,在围绕(原始的)纵向或转动轴线的点倾斜的情况下,围绕圆周偏移180°布置的两个第一传感器3将测量重叠度的相反变化。另一方面,在最佳情况下(即,在传感器相对于倾斜轴线的最佳定向中),转而彼此偏移180°但与前述第一传感器3成90°布置的两个另外的第一传感器3将测量在重叠度上没有变化或至少相同的变化。
具体地,通过第一传感器3和第二传感器4的测量结果的组合,可以明确划分成轴向位移分量和径向位移分量。
附图标记表
1 第一轴承圈,外圈
2 第二轴承圈,内圈
3 第一传感器
4 第二传感器
5 基准边缘
6 基准表面
7 传感器表面
Claims (18)
1.一种轴承,包括静止的第一轴承圈(1)和第二轴承圈(2),所述第二轴承圈(2)以能够围绕纵向轴线相对于所述第一轴承圈(1)转动的方式布置,其中,所述轴承至少具有第一传感器(3)和第二传感器(4),其中,所述第一传感器(3)和所述第二传感器(4)是非接触式测量传感器,其中,所述第一传感器(3)和所述第二传感器(4)每一者具有传感器表面(7),其特征在于,所述第一传感器(3)布置为与至少部分圆周向的基准边缘(5)相对,其中,所述第二传感器(4)布置为与基准表面(6)相对,其中,所述第一传感器(3)设置为用于测量所述传感器表面(7)与所述基准边缘(5)之间的重叠度,其中,所述第二传感器(4)设置为用于测量所述传感器表面(7)与所述基准表面(6)之间的距离。
2.根据权利要求1所述的轴承,其特征在于,所述第二传感器(4)设置为用于测量所述传感器表面(7)与所述基准表面(6)之间的径向距离。
3.根据权利要求2所述的轴承,其特征在于,所述第一传感器(3)和/或所述第二传感器(4)的所述传感器外表面(7)是所述传感器(3,4)的端面。
4.根据权利要求3所述的轴承,其特征在于,所述端面具有圆形形状。
5.根据前述权利要求1-4中任一项所述的轴承,其特征在于,所述第一传感器(3)和/或所述第二传感器(4)是电容测量传感器、感应测量传感器、超声传感器和/或涡流传感器。
6.根据前述权利要求1-4中任一项所述的轴承,其特征在于,沿着所述第一轴承圈(1)和/或所述第二轴承圈(2)的圆周布置多个所述第一传感器(3)和/或所述第二传感器(4)。
7.根据前述权利要求1-4中任一项所述的轴承,其特征在于,所述第一传感器(3)和/或所述第二传感器(4)至少部分地布置在所述第一轴承圈(1)和/或所述第二轴承圈(2)中的孔中。
8.根据前述权利要求1-4中任一项所述的轴承,其特征在于,所述轴承是滚动轴承。
9.根据前述权利要求8所述的轴承,其特征在于,所述轴承是多排式滚动轴承。
10.根据前述权利要求9所述的轴承,其特征在于,所述轴承是三排式滚动转动连接。
11.根据前述权利要求9所述的轴承,其特征在于,所述轴承为回转环。
12.一种用于利用根据前述权利要求1-11中任一项所述的轴承来监测磨损和/或测量负载的方法,其中,在所述轴承的操作期间,所述第一传感器(3)至少暂时测量所述传感器表面(7)与所述基准边缘(5)之间的重叠度,并且所述第二传感器(4)至少暂时测量所述传感器表面(7)与所述基准表面(6)之间的距离。
13.根据权利要求12所述的方法,其特征在于:所述操作期间包括所述第二轴承圈(2)相对于所述第一轴承圈(1)转动期间。
14.根据权利要求12-13中任一项所述的方法,其特征在于,所述第一传感器(3)和/或所述第二传感器(4)所测量的数据被进行处理,使得磨损与负载引起的变形区分开。
15.根据权利要求14所述的方法,其特征在于,所述处理包括滤波。
16.根据权利要求12-13中任一项所述的方法,其中,所述第一传感器(3)和/或所述第二传感器(4)连续地或以预定时间间隔进行测量。
17.根据权利要求12-13中任一项所述的方法,其中,所述轴承包括多个所述第一传感器(3)和/或多个所述第二传感器(4),其中,所述第一传感器(3)和/或所述第二传感器(4)互连和/或测量数据以被评估以识别所述第一轴承圈(1)相对于所述第二轴承圈(2)的倾斜。
18.根据权利要求17所述的方法,多个所述第一传感器(3)和/或多个所述第二传感器(4)沿着所述第一轴承圈(1)的圆周分布布置。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017208410B3 (de) * | 2017-05-18 | 2018-08-16 | Zf Friedrichshafen Ag | Kugelgelenk |
EP3570084B1 (de) * | 2018-05-16 | 2020-07-08 | LTN Servotechnik GmbH | Vorrichtung zum übertragen von optischen signalen zwischen zwei drehbaren baueinheiten |
CN110361194A (zh) * | 2019-08-07 | 2019-10-22 | 东北大学秦皇岛分校 | 一种基于电感测量的径向滑动轴承磨损量的在线检测装置 |
DE202019104826U1 (de) * | 2019-09-02 | 2019-09-26 | Tsubaki Kabelschlepp GmbH | Vorrichtung umfassend eine Energieführungskette und eine Gleitauflage |
DE102019123951B3 (de) | 2019-09-06 | 2020-08-20 | Universität Rostock | Verfahren und System zur Bestimmung von Positionsverlagerungen |
DE102019217085A1 (de) * | 2019-11-06 | 2021-05-06 | Aktiebolaget Skf | Lager mit zumindest einem segmentierten Ring und Zusammenbauplatten |
DE102019218884B4 (de) * | 2019-12-04 | 2024-02-15 | Thyssenkrupp Ag | Großwälzlager und Verfahren zur Verschleißmessung |
DE102020200032A1 (de) * | 2020-01-03 | 2021-07-08 | Thyssenkrupp Ag | Wälzlager mit Positionsbestimmungseinrichtung |
DE102020103421A1 (de) | 2020-02-11 | 2021-08-12 | Liebherr-Components Biberach Gmbh | Wälzlager mit Überwachungsvorrichtung |
DE102020206560A1 (de) | 2020-05-26 | 2021-12-02 | Thyssenkrupp Ag | Ovalisierungsbegrenzungsverfahren sowie Steuerungsvorrichtung |
DE102020206785B4 (de) | 2020-05-29 | 2024-02-15 | Thyssenkrupp Ag | Wälzlager mit einem Sensor und Montagewerkzeug |
DE102021111369A1 (de) | 2021-05-03 | 2022-11-03 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Vorrichtung und Verfahren zum Einstellen eines vorgespannten Rundtischlagers |
BE1030695B1 (de) | 2022-07-07 | 2024-02-06 | thyssenkrupp rothe erde Germany GmbH | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung eines Verschleißzustands eines Großwälzlagers |
DE102022206974A1 (de) | 2022-07-07 | 2024-01-18 | Thyssenkrupp Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung eines Verschleißzustands eines Großwälzlagers |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6330710A (ja) * | 1986-07-16 | 1988-02-09 | エスカ−エフ ゲ−エムベ−ハ− | ころがり軸受の直径方向のゆとりを測定する測定装置 |
EP1528356A2 (de) * | 2003-10-28 | 2005-05-04 | Liebherr-Werk Biberach GmbH | Vorrichtung zur Überwachung von Grosswälzlagern |
CN100516799C (zh) * | 2003-07-18 | 2009-07-22 | Skf股份公司 | 滚动件轴承上的负载测量方法以及传感器配置 |
CN102036869A (zh) * | 2008-03-31 | 2011-04-27 | 勃姆巴迪尔运输有限公司 | 特别是用于轨道车辆的车轮组的测量轴承 |
WO2011066928A1 (en) * | 2009-12-04 | 2011-06-09 | Aktiebolaget Skf (Publ) | Bearing minitoring using a fiber bragg grating |
CN103210291A (zh) * | 2010-11-15 | 2013-07-17 | Ntn株式会社 | 带有传感器的车轮用轴承 |
CN105423889A (zh) * | 2015-12-24 | 2016-03-23 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 转轴的轴向位移检测方法和装置及磁悬浮轴承*** |
EP3015659A1 (en) * | 2014-10-29 | 2016-05-04 | Rolls-Royce plc | Bearing apparatus for a gas turbine and method of determining the load on such a bearing apparatus |
Family Cites Families (30)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5248939A (en) * | 1990-02-22 | 1993-09-28 | The Torrington Company | Apparatus for sensing the direction and speed of a steering wheel shaft using hall effect sensors in a detachable sensor mounting |
DE4128807A1 (de) | 1991-08-30 | 1993-03-04 | Hoesch Ag | Vorrichtung zum ueberwachen von waelzlagern |
DE19755000C1 (de) | 1997-12-11 | 1999-03-04 | Krupp Ag Hoesch Krupp | Verschleißmessvorrichtung für Großwälzlager |
DE19919007B4 (de) | 1999-04-27 | 2005-03-24 | Fag Kugelfischer Ag | Einrichtung zum Messen von Lagerdaten |
JP2002340922A (ja) * | 2001-01-25 | 2002-11-27 | Nsk Ltd | 車輪用回転検出装置 |
NL1018301C2 (nl) * | 2001-06-15 | 2002-12-17 | Skf Ab | Sensor in King-pin. |
ATE551538T1 (de) * | 2001-11-22 | 2012-04-15 | Nsk Ltd | Mit sensor ausgestattetes rollenlager und vorrichtung zur erfassung des drehzustands |
NL1019828C2 (nl) * | 2002-01-24 | 2003-07-25 | Skf Ab | Rotatiesnelheidsensor. |
US6772648B2 (en) * | 2002-10-18 | 2004-08-10 | The Timken Company | Method and apparatus for determining bearing parameters |
JP2005345277A (ja) | 2004-06-03 | 2005-12-15 | Nsk Ltd | 監視装置及び監視方法 |
JP4942665B2 (ja) * | 2005-02-01 | 2012-05-30 | ザ ティムケン カンパニー | 保持器にマウントされたセンサを備える軸受 |
US20060245677A1 (en) * | 2005-04-28 | 2006-11-02 | Nsk Corporation | Device for determining axial force, bearing unit having a device for determining axial force, and method determining axial force |
EP1980819A1 (en) * | 2006-01-31 | 2008-10-15 | Ntn Corporation | Bearing device for drive wheel |
DE102006028294A1 (de) | 2006-06-20 | 2007-12-27 | Schaeffler Kg | Radiallageranordnung mit einer diese zentrierenden Spannringanordnung |
JP2008019933A (ja) * | 2006-07-12 | 2008-01-31 | Nsk Ltd | センサ付軸受装置及び軸受システム |
JP4888074B2 (ja) * | 2006-11-16 | 2012-02-29 | 株式会社ジェイテクト | 車輪用転がり軸受装置 |
DE102007020938B8 (de) | 2007-05-04 | 2009-04-23 | Rothe Erde Gmbh | Vorrichtung zum Erkennen und Überwachen von Schäden bei Wälzlagern |
DE102007020940B3 (de) | 2007-05-04 | 2008-12-11 | Rothe Erde Gmbh | Vorrichtung zum Erkennen und Überwachen von Schäden bei Wälzlagern |
WO2009021721A2 (de) | 2007-08-14 | 2009-02-19 | Rothe Erde Gmbh | Verfahren und lager zur lagerung von drehbaren geräten, insbesondere eines medizinischen scanners |
DE102007043392A1 (de) * | 2007-09-12 | 2009-03-19 | Schaeffler Kg | Messanordnung für eine gelagerte Welle |
CN100526823C (zh) | 2008-02-23 | 2009-08-12 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 电涡流空调冷媒线性传感器及其工作方法 |
DE102008046357A1 (de) | 2008-09-09 | 2010-03-11 | Schaeffler Kg | Sensoranordnung zur Bestimmung einer Kenngröße für den Verschleiß eines Wälzlagers und Windkraftanlage |
DE102008063598A1 (de) * | 2008-12-18 | 2010-08-05 | Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg | Wälzlagerung zweier zumindest axial zueinander verschiebbarer Bauteile, insbesondere für Getriebe-Schaltelemente |
DE102009044542B3 (de) * | 2009-11-16 | 2011-05-19 | Ina - Drives & Mechatronics Gmbh & Co. Ohg | Wälzlager mit einer Sensoreinheit |
US8880359B2 (en) * | 2011-09-29 | 2014-11-04 | Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg | Transmission sensing and measurement system |
DE102012024269A1 (de) | 2012-12-12 | 2014-06-12 | Imo Holding Gmbh | Momentenlager mit Abstandssensorik |
FR3018569B1 (fr) * | 2014-03-11 | 2016-12-09 | Skf Ab | Roulement instrumente et procede de fabrication d'un tel roulement instrumente |
DE102014106587B4 (de) | 2014-05-09 | 2019-06-06 | Thyssenkrupp Ag | Wälzlager, insbesondere Vierpunktlager oder Doppelvierpunktlager für Windkraftanlagen |
JP6028055B2 (ja) * | 2015-03-04 | 2016-11-16 | 上銀科技股▲分▼有限公司 | モーターを有する減速機 |
JP6682931B2 (ja) * | 2016-03-16 | 2020-04-15 | 日本精工株式会社 | トルク測定装置付回転伝達装置 |
-
2016
- 2016-08-30 DE DE102016116113.6A patent/DE102016116113A1/de not_active Withdrawn
-
2017
- 2017-08-24 EP EP17764340.0A patent/EP3507513B1/de active Active
- 2017-08-24 CN CN201780052687.5A patent/CN109690097B/zh active Active
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- 2017-08-24 US US16/328,974 patent/US10738826B2/en active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6330710A (ja) * | 1986-07-16 | 1988-02-09 | エスカ−エフ ゲ−エムベ−ハ− | ころがり軸受の直径方向のゆとりを測定する測定装置 |
CN100516799C (zh) * | 2003-07-18 | 2009-07-22 | Skf股份公司 | 滚动件轴承上的负载测量方法以及传感器配置 |
EP1528356A2 (de) * | 2003-10-28 | 2005-05-04 | Liebherr-Werk Biberach GmbH | Vorrichtung zur Überwachung von Grosswälzlagern |
CN102036869A (zh) * | 2008-03-31 | 2011-04-27 | 勃姆巴迪尔运输有限公司 | 特别是用于轨道车辆的车轮组的测量轴承 |
WO2011066928A1 (en) * | 2009-12-04 | 2011-06-09 | Aktiebolaget Skf (Publ) | Bearing minitoring using a fiber bragg grating |
CN103210291A (zh) * | 2010-11-15 | 2013-07-17 | Ntn株式会社 | 带有传感器的车轮用轴承 |
EP3015659A1 (en) * | 2014-10-29 | 2016-05-04 | Rolls-Royce plc | Bearing apparatus for a gas turbine and method of determining the load on such a bearing apparatus |
CN105423889A (zh) * | 2015-12-24 | 2016-03-23 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 转轴的轴向位移检测方法和装置及磁悬浮轴承*** |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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EP3507513A1 (de) | 2019-07-10 |
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