DE112017004678T5

DE112017004678T5 - Überwachungsverfahren und Überwachungsvorrichtung für die Restlebensdauer eines Lagers

Info

Publication number: DE112017004678T5
Application number: DE112017004678.5T
Authority: DE
Inventors: Lei Guo; Geifei Bu
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2016-09-19
Filing date: 2017-09-06
Publication date: 2019-06-13
Also published as: CN107843426B; WO2018050008A1; US10823638B2; CN107843426A; US20190250066A1

Abstract

Überwachungsverfahren und Überwachungsvorrichtung für die Restlebensdauer eines Lagers, wobei das Überwachungsverfahren Folgendes umfasst: die Bestimmung der Position und Größe von Mängeln eines Lagers im Betrieb des Lagers; und die Bestimmung eines Ausfallmodus des Lagers gemäß der Position der Mängel und den Einstellbedingungen sowie die Bestimmung einer Ausbreitungsrate und eines Ausfallwerts der Mängel im Ausfallmodus, wobei der Ausfallwert der Maximalwert ist, den die Mängel beim Ausfall des Lagers erreichen können; und wobei auf Grundlage der Größe, der Ausbreitungsrate und des Ausfallwerts der Mängel die Restlebensdauer des Lagers ermittelt wird. Mit der vorliegenden Lösung kann die verbleibende Nutzungs- und Lebensdauer eines Lagers bewertet werden, sodass vom Wartungspersonal im Voraus ein Wartungsplan erstellt und Gegenmaßnahmen eingeleitet werden können.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Lager und konkret ein Überwachungsverfahren und eine Überwachungsvorrichtung für die Restlebensdauer eines Lagers.
Allgemeiner Stand der Technik
Lager nehmen auf dem Gebiet der Maschinen einen wichtigen und unverzichtbaren Platz ein und ihre Betriebsbedingungen haben einen direkten Einfluss auf die Eigenschaften der Lager-Einsatzsysteme (d. h. die Maschinen und Geräte, in denen Lager eingesetzt werden). Daher muss der Zustand der Lager im Betrieb überwacht werden und eine Warnung erfolgen, wenn Unregelmäßigkeiten am Lager auftreten.
Verfahren des Stands der Technik für die Überwachung des Zustands von Wälzlagern auf das Auftreten von Unregelmäßigkeiten umfassen erstens solche, bei denen über die Erfassung der Lagertemperatur auf Unregelmäßigkeiten beim Zustand des Lagers geschlossen wird, wobei bei Erreichen eines vorgegebenen Schwellenwerts der Lagertemperatur Unregelmäßigkeiten beim Zustand des Lagers festgestellt werden und gleichzeitig eine Warnmeldung gegeben wird; und zweitens solche, bei denen über die Erfassung von Schwingungsparametern des Lagers, umfassend die Amplitude und Frequenz der Schwingungen, auf Unregelmäßigkeiten beim Zustand des Lagers geschlossen wird, wobei beim Überschreiten eines vorgegebenen Schwellenwerts der Schwingungsparameter Unregelmäßigkeiten beim Zustand des Lagers festgestellt werden und gleichzeitig eine Warnmeldung gegeben wird.
Die Nachteile der oben angeführten Verfahren sind wie folgt:
Wenn beim ersten Verfahren die Lagertemperatur den vorgegebenen Schwellenwert erreicht, haben die Mängel am Lager häufig bereits ihr Endstadium erreicht und das Lager ist mit anderen Worten bereits nahe an einem Ausfall oder dieser ist bereits eingetreten, sodass das Wartungspersonal mit diesem Verfahren nicht mehr in der Lage ist, im Voraus einen Wartungsplan aufzustellen und Gegenmaßnahmen einzuleiten.
Mit dem zweiten Verfahren ist es aufgrund der bei Schwingungen im Vergleich zur Temperatur höheren Empfindlichkeit in Bezug auf Mängel des Lagers möglich, das Auftreten von Mängeln am Lager in einem frühen Stadium festzustellen. Allerdings ist es mit diesem Verfahren schwierig, die verbleibende Nutzungs- und Lebensdauer eines Lagers zu bewerten, sodass das Wartungspersonal ebenfalls nicht in der Lage ist, mit diesem Verfahren im Voraus einen Wartungsplan aufzustellen und Gegenmaßnahmen einzuleiten.
Kurzdarstellung der Erfindung
Die von der vorliegenden Erfindung zu lösende Aufgabe ist die Verbesserung der Verfahren des Stands der Technik zur Überwachung eines Lagerzustands, die nicht geeignet sind, die Restlebensdauer des Lagers zu bewerten, weshalb das Wartungspersonal nicht in der Lage ist, im Voraus einen Wartungsplan aufzustellen und Gegenmaßnahmen einzuleiten.
Um die oben stehende Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung ein Überwachungsverfahren für die Restlebensdauer eines Lagers bereit, Folgendes umfassend: die Bestimmung der Position und Größe der Mängel eines Lagers im Betrieb des Lagers; die Bestimmung eines Ausfallmodus des Lagers gemäß der Position der Mängel und den Einstellbedingungen sowie die Bestimmung einer Ausbreitungsrate und eines Ausfallwerts der Mängel im Ausfallmodus, wobei der Ausfallwert der Maximalwert ist, den die Mängel beim Ausfall des Lagers erreichen können; und wobei auf Grundlage der Größe, der Ausbreitungsrate und des Ausfallwerts der Mängel die Restlebensdauer des Lagers ermittelt wird.
Wahlweise umfasst die Bestimmung der Position der Mängel eines Lagers Folgendes: die Erfassung eines Schwingungssignals des Lagers, wobei das Schwingungssignal eine Schwingungsfrequenz und -amplitude des Lagers umfasst; die Durchführung einer Frequenzbereichsanalyse zu dem Schwingungssignal, um die Position der Mängel zu bestimmen.
Wahlweise umfasst die Bestimmung der Position der Mängel eines Lagers Folgendes: die Erfassung eines Schallemissionssignals des Lagers, wobei das Schallemissionssignal eine Frequenz und eine Amplitude der vom Lager erzeugten Schallwellen umfasst; die Durchführung einer Frequenzbereichsanalyse zu dem Schallemissionssignal, um die Position der Mängel zu bestimmen.
Wahlweise umfasst die Bestimmung der Größe der Mängel Folgendes: die Bestimmung der relativen Drehzahl zwischen den Rollenkörpern und dem Innenring oder dem Außenring des Lagers; die Bestimmung der von den Rollenkörpern für das Passieren der Mängel benötigten Zeit; und die rechnerische Ermittlung der Größe der Mängel gemäß der relativen Drehzahl und der Zeit.
Wahlweise umfasst die Bestimmung der von den Rollenkörpern für das Passieren der Mängel benötigten Zeit Folgendes: die Erfassung eines Schwingungssignals des Lagers, wobei das Schwingungssignal eine Schwingungsfrequenz und -amplitude des Lagers umfasst; die Durchführung einer Zeitbereichsanalyse zu dem Schwingungssignal und die Bestimmung der von den Rollenkörpern für das Passieren der Mängel benötigten Zeit, wobei die Zeit das Zeitintervall zwischen dem Moment ist, in dem die Rollenkörper die Mängel erreichen und dem Moment, in dem sie diese wieder verlassen.
Wahlweise umfasst die Bestimmung der von den Rollenkörpern für das Passieren der Mängel benötigten Zeit Folgendes: die Erfassung eines Schallemissionssignals des Lagers, wobei das Schallemissionssignal eine Frequenz und eine Amplitude der vom Lager erzeugten Schallwellen umfasst; und die Durchführung einer Zeitbereichsanalyse zu dem Schallemissionssignal und die Bestimmung der von den Rollenkörpern für das Passieren der Mängel benötigten Zeit, wobei die Zeit das Zeitintervall zwischen dem Moment ist, in dem die Rollenkörper die Mängel erreichen und dem Moment, in dem sie diese wieder verlassen.
Wahlweise wird vor der Bestimmung der Position und Größe der Mängel eines Lagers das Lager weiterhin auf das Vorhandensein von Mängeln bewertet, wobei im Betrieb des Lagers Betriebsparameterwerte des Lagers erfasst werden und die Betriebsparameterwerte des Lagers die Temperatur des Lagers, die Schwingungsfrequenz und - amplitude des Lagers oder die Drehzahl des Lagers bzw. mehrere von diesen umfas-I sen; und wobei das Auftreten von Unregelmäßigkeiten bei einem oder mehreren dieser Betriebsparameterwerte als Vorhandensein von Mängeln am Lager bewertet wird. Wahlweise wird vor der Erfassung der Betriebsparameterwerte des Lagers weiterhin eine Messung der Betriebsparameterwerte des Lagers durchgeführt.
Wahlweise wird weiterhin eine Diagnose durchgeführt, ob bei den Betriebsparameterwerten Unregelmäßigkeiten vorliegen, wobei Standardwerte für die Betriebsparameter erfasst werden; und die Betriebsparameterwerte mit den Standardwerten für die Betriebsparameter verglichen werden, wobei bei einem Differenzwert und wenn der Differenzwert einen vorgegebenen Bereich überschreitet, für diesen Betriebsparameter das Vorhandensein von Unregelmäßigkeiten festgestellt wird.
Wahlweise wird bei einem Nichtvorhandensein von Mängeln am Lager eine Belastung des Lagers bestimmt; und gemäß der Belastung sowie der dynamischen Tragzahl des Lagers die Restlebensdauer des Lagers ermittelt.
Wahlweise umfasst die Bestimmung der Belastung des Lagers die Bestimmung einer äquivalenten Belastung, der das Lager im Betrieb ausgesetzt ist und die Verwendung der äquivalenten Belastung als Belastung.
Wahlweise umfasst die Bestimmung der Belastung des Lagers die Bestimmung einer Echtzeitbelastung, der das Lager im Betrieb ausgesetzt ist und die Verwendung der Echtzeitbelastung als Belastung.
Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin eine Überwachungsvorrichtung für die Restlebensdauer eines Lagers bereit, Folgendes umfassend: eine Mängelbestimmungseinheit, die verwendet wird, um im Betrieb eines Lagers die Position und Größe von Mängeln des Lagers zu bestimmen; eine Ausfallbestimmungseinheit, die verwendet wird, um gemäß der Position der Mängel und den Einstellbedingungen einen Ausfallmodus des Lagers zu bestimmen und im Ausfallmodus eine Ausbreitungsrate und einen Ausfallwert der Mängel zu bestimmen, wobei der Ausfallwert der Maximalwert ist, den die Mängel beim Ausfall des Lagers erreichen können; und eine erste Recheneinheit, die verwendet wird, um auf Grundlage der von der Mängelbestimmungseinheit bestimmten Größe der Mängel und der von der Ausfallbestimmungseinheit bestimmten Ausbreitungsrate und dem Ausfallwert die Restlebensdauer des Lagers zu ermitteln.
Wahlweise umfasst die Mängelbestimmungseinheit ein Schwingungserfassungsmodul, das verwendet wird, um ein Schwingungssignal des Lagers zu erfassen, wobei das Schwingungssignal eine Schwingungsfrequenz und -amplitude des Lagers umfasst; und ein Schwingungsanalysemodul, das verwendet wird, um zu dem vom Schwingungserfassungsmodul erfassten Schwingungssignal eine Frequenzbereichsanalyse durchzuführen, um die Position der Mängel zu bestimmen.
Wahlweise umfasst die Mängelbestimmungseinheit ein Schallwellenerfassungsmodul, das verwendet wird, um ein Schallemissionssignal des Lagers zu erfassen, wobei das Schallemissionssignal eine Frequenz und eine Amplitude der vom Lager erzeugten Schallwellen umfasst; und ein Schallwellenanalysemodul, das verwendet wird, um zu dem vom Schallwellenerfassungsmodul erfassten Schallemissionssignal eine Frequenzbereichsanalyse durchzuführen, um die Position der Mängel zu bestimmen.
Wahlweise umfasst die Mängelbestimmungseinheit weiterhin ein Drehzahlbestimmungsmodul, das verwendet wird, um die relative Drehzahl zwischen den Rollenkörpern und dem Innenring oder dem Außenring des Lagers zu bestimmen; ein Modul zur Bestimmung der benötigten Zeit, das verwendet wird, um die von den Rollenkörpern für das Passieren der Mängel benötigte Zeit zu bestimmen; und ein Rechenmodul, das verwendet wird, um auf Grundlage der vom Drehzahlbestimmungsmodul bestimmten relativen Drehzahl und der vom Modul zur Bestimmung der benötigten Zeit bestimmten Zeit die Größe der Mängel rechnerisch zu ermitteln.
Wahlweise umfasst das Modul zur Bestimmung der benötigten Zeit ein erstes Tochter-Analysemodul, das verwendet wird, um ein Schwingungssignals des Lagers zu erfassen, wobei das Schwingungssignal eine Schwingungsfrequenz und -amplitude des Lagers umfasst; und ein Tochter-Analysemodul, das verwendet wird, um zu dem vom ersten Tochter-Erfassungsmodul erfassten Schwingungssignal eine Zeitbereichsanalyse durchzuführen und die von den Rollenkörpern für das Passieren der Mängel benötigte Zeit zu bestimmen, wobei die Zeit das Zeitintervall zwischen dem Moment ist, in dem die Rollenkörper die Mängel erreichen und dem Moment, in dem sie diese wieder verlassen.
Wahlweise umfasst das Modul zur Bestimmung der benötigten Zeit ein zweites Tochter-Erfassungsmodul, das verwendet wird, um ein Schallemissionssignal des Lagers zu erfassen, wobei das Schallemissionssignal eine Frequenz und eine Amplitude der vom Lager erzeugten Schallwellen umfasst; und ein zweites Tochter-Analysemodul, das verwendet wird, um zu dem vom zweiten Tochter-Erfassungsmodul erfassten Schallemissionssignal eine Zeitbereichsanalyse durchzuführen und die von den Rollenkörpern für das Passieren der Mängel benötigte Zeit zu bestimmen, wobei die Zeit das Zeitintervall zwischen dem Moment ist, in dem die Rollenkörper die Mängel erreichen und dem Moment, in dem sie diese wieder verlassen.
Wahlweise gehört zum Umfang eine Mängelbewertungseinheit, die verwendet wird, um das Lager auf das Vorhandensein von Mängeln hin zu bewerten; wobei die Mängelbewertungseinheit Folgendes umfasst: ein Parametererfassungsmodul, das verwendet wird, um im Betrieb des Lagers Betriebsparameterwerte des Lagers zu erfassen, wobei die Parameter des Lagers die Temperatur des Lagers, die Schwingungsfrequenz und -amplitude des Lagers oder die Drehzahl des Lagers bzw. mehrere von diesen umfassen; und ein Feststellungsmodul, das verwendet wird, um beim Auftreten von Unregelmäßigkeiten bei einem oder mehreren der vom Parametererfassungsmodul erfassten Betriebsparameterwerte festzustellen, dass am Lager Mängel vorhanden sind.
Wahlweise gehört zum Umfang weiterhin eine Messeinheit, die verwendet wird, um vor der Erfassung der Betriebsparameterwerte des Lagers eine Messung der Betriebsparameterwerte des Lagers durchzuführen.
Wahlweise umfasst die Mängelbewertungseinheit weiterhin ein Standarderfassungsmodul, das verwendet wird, um Standardwerte für die Betriebsparameter zu erfassen; und das Feststellungsmodul wird weiterhin verwendet, um die vom Standarderfassungsmodul im Betrieb des Lagers erfassten Betriebsparameterwerte mit den Standardwerten für die Betriebsparameter zu vergleichen, wobei bei einem Differenzwert und wenn der Differenzwert einen vorgegebenen Bereich überschreitet, für diesen Betriebsparameter das Vorhandensein von Unregelmäßigkeiten festgestellt wird.
Wahlweise gehören zum Umfang weiterhin eine Belastungsbestimmungseinheit, die verwendet wird, um bei einem Nichtvorhandensein von Mängeln am Lager eine Belastung des Lagers zu bestimmen; und eine zweite Recheneinheit, die verwendet wird, um gemäß der von der Belastungsbestimmungseinheit bestimmten Belastung sowie der dynamischen Tragzahl des Lagers die Restlebensdauer des Lagers zu ermitteln.
Wahlweise wird die Belastungsbestimmungseinheit weiterhin für die Bestimmung einer äquivalenten Belastung verwendet, der das Lager im Betrieb ausgesetzt ist und für die Verwendung der äquivalenten Belastung als Belastung.
Wahlweise wird die Belastungsbestimmungseinheit weiterhin für die Bestimmung einer Echtzeitbelastung verwendet, der das Lager im Betrieb ausgesetzt ist und für die Verwendung der Echtzeitbelastung als Belastung.
Im Vergleich zum Stand der Technik weist die technische Lösung der vorliegenden Erfindung folgende Vorteile auf:
Wenn im Betrieb eines Lagers Mängel an dem Lager bestehen, wird anhand der Position der Mängel die Größe der Mängel bestimmt und gemäß der Position der Mängel und den Einstellbedingungen ein Ausfallmodus und ein Ausfallwert des Lagers sowie eine Ausbreitungsrate der Mängel bestimmt und zuletzt gemäß Größe, Ausbreitungsrate und Ausfallwert der Mängel die Restlebensdauer des Lagers rechnerisch ermittelt. Damit kann das Wartungspersonal gemäß der durch die Überwachung ermittelten Restlebensdauer des Lagers im Voraus einen Wartungsplan erstellen und Gegenmaßnahmen einleiten und so die Betriebssicherheit des Systems, in dem das Lager eingesetzt wird, erhöhen.
Figurenliste

1 zeigt eine schematische Darstellung des Überwachungsverfahrens im Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm des Überwachungsverfahrens im Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
3 zeigt eine schematische Darstellung der Überwachungsvorrichtung im Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
4 zeigt eine schematische Darstellung der Überwachungsvorrichtung in einem formveränderten Beispiel des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Ausführungsformen
Um die Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung noch deutlicher und leichter verständlich zu machen, wird im Folgenden in Verbindung mit den beigefügten Figuren zu den konkreten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung eine detaillierte Beschreibung gegeben.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Überwachungsverfahren für die Restlebensdauer eines Lagers bereit, das, wie in 1 gezeigt, folgende Schritte umfasst:

S10: die Bestimmung der Position der Mängel eines Lagers und die Bestimmung der Größe der Mängel im Betrieb des Lagers;
S20: die Bestimmung eines Ausfallmodus des Lagers für einen Arbeitszustand während des Betriebs gemäß der Position der Mängel und den Einstellbedingungen sowie die Bestimmung einer Ausbreitungsrate und eines Ausfallwerts der Mängel im Ausfallmodus, wobei der Ausfallwert der Maximalwert ist, den die Mängel beim Ausfall des Lagers erreichen können;
S30: die Ermittlung der Restlebensdauer des Lagers auf Grundlage der Größe, der Ausbreitungsrate und des Ausfallwerts der Mängel.

Dabei ist zu beachten, dass im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Lager in der Regel ein Wälzlager ist. Im Betrieb eines Wälzlagers liegt die wahrscheinlichste Position für das Auftreten eines Fehlers an den beim Rollen in Kontakt kommenden Rolloberflächen im Lagerinnern, welche die Rollbahn des Innenrings, die Rollbahn des Außenrings, die Rollenkörper und den Haltekäfig umfassen. Daher umfasst die Position der Mängel in der Regel den Innenring, den Außenring, die Rollenkörper und den Haltekäfig. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Verfahren zur Bestimmung der Restlebensdauer eines Lagers im Wesentlichen am Beispiel des Auftretens von Mängeln am Innen- und Außenring erläutert.
Die Einstellbedingungen beziehen sich in der Regel auf die in der Branche gesammelten Erfahrungen. In der Realität kann in der Regel, wenn die Position der Mängel bestimmt ist, ein Abgleich mit den aus den Erfahrungen der Branche gewonnenen Daten erfolgen und daraus ein Ausfallmodus abgeleitet werden und anschließend die Ausbreitungsrate und der Ausfallwert für die Mängel in diesem Ausfallmodus ermittelt werden. Der Ausfallmodus umfasst folgende Arten: Alterung durch Kontaktermüdung, Ausfall durch Abrieb, Ausfall durch Bruch, Ausfall durch plastische Verformung, Ausfall durch Korrosion etc.
Bei unterschiedlichen Ausfallmodi ist möglicherweise die Ausbreitungsrate der Mängel unterschiedlich und auch der Ausfallwert der Mängel, d. h. der größte Wert der Mängel, der vom Lager aufgenommen werden kann, ist unterschiedlich. In der Realität kann in einem konkreten Ausfallmodus anhand der in der Branche gesammelten Erfahrungsdaten die Ausbreitungsrate und der Ausfallwert der Mängel ermittelt werden. Wenn beispielsweise im Ausfallmodus durch Kontaktermüdung die Fläche der Mängel 5% bis 6% der Kontaktfläche erreicht, wird das als Ausfall des Lagers betrachtet und der Ausfallwert ist die Mängelfläche zu diesem Zeitpunkt.
Wenn die Größe der Mängel, die Ausbreitungsrate und der Ausfallwert bestimmt wurden, kann die Zeit berechnet werden, die für die Ausbreitung der Mängel bis zum Ausfallwert benötigt wird. Anschließend wird anhand der Drehzahl des Lagers und der für die Ausbreitung der Mängel bis zum Ausfallwert benötigten Zeit die verbleibende Anzahl an Umdrehungen des Lagers berechnet und man erhält somit die Restlebensdauer des Lagers. Oder man kann auch direkt auf Grundlage der für die Ausbreitung der Mängel bis zum Ausfallwert benötigten Zeit die Restlebensdauer des Lagers ermitteln.
Daraus ist ersichtlich, dass in der vorliegenden Lösung, wenn im Betrieb des Lagers Mängel am Lager bestehen, auf Grundlage der Position der Mängel die Größe der Mängel bestimmt wird, gleichzeitig gemäß der Position der Mängel und den Einstellbedingungen der Ausfallmodus und der Ausfallwert des Lagers sowie die Ausbreitungsrate der Mängel bestimmt wird und schließlich gemäß der Größe, der Ausbreitungsrate und dem Ausfallwert der Mängel die Restlebensdauer des Lagers rechnerisch ermittelt wird. Damit kann das Wartungspersonal anhand der durch die Überwachung ermittelten Restlebensdauer des Lagers im Voraus einen Wartungsplan erstellen und Gegenmaßnahmen einleiten und so die Betriebssicherheit des Systems, in dem das Lager eingesetzt wird, erhöhen.
Im Folgenden werden die Schritte S10 bis S30 detailliert beschrieben.
Schritt S10: die Bestimmung der Position der Mängel eines Lagers und die Bestimmung der Größe der Mängel im Betrieb des Lagers.
Bestimmung der Position der Mängel eines Lagers
In diesem Schritt kann die Position der Mängel des Lagers durch das Verfahren der Schwingungsanalyse, der Schallemissionsanalyse oder durch andere Verfahren ermittelt werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Verfahren zur Ermittlung der Position der Mängel anhand des Beispiels der Schwingungsanalyse und der Schallemissionsanalyse vorgestellt.
Bei der Schwingungsanalyse wird zunächst ein Schwingungssignal des Lagers erfasst, wobei das Schwingungssignal eine Schwingungsfrequenz und -amplitude des Lagers umfasst; und anschließend wird eine Frequenzbereichsanalyse zu dem Schwingungssignal durchgeführt, um die Position der Mängel zu bestimmen.
Bei der Schallemissionsanalyse wird zunächst ein Schallemissionssignal des Lagers erfasst, wobei das Schallemissionssignal eine Frequenz und eine Amplitude der vom Lager erzeugten Schallwellen umfasst; und anschließend wird eine Frequenzbereichsanalyse zu dem Schallemissionssignal durchgeführt, um die Position der Mängel zu bestimmen.
Bei der Schwingungsanalyse und der Schallemissionsanalyse sind das anfangs erfasste Schwingungssignal bzw. Schallemissionssignal in der Regel Zeitbereichssignale, die die Veränderung der Amplitude einer Schwingung oder einer Schallwelle in Abhängigkeit von der Zeit repräsentieren. Um die Position der Mängel zu bestimmen, muss das Zeitbereichssignal in ein Schwingungsspektrum oder ein Schallemissionsspektrum umgewandelt werden, wobei nach der Umwandlung die Fehlerfrequenz anhand des Spektrums analysiert wird: wenn die charakteristische Frequenz eines Bauteils nahe der Fehlerfrequenz liegt, weist dieses Bauteil Mängel auf. (Die Korrektheit der Beschreibung in diesem Absatz ist bitte durch den Erfinder zu bestätigen.)
Da Frequenzanalyse und Schallemissionsanalyse zur Analyse der Position von Mängeln in einem Lager auf dem vorliegenden technischen Gebiet bereits vertraute Techniken sind, werden sie hier nicht näher beschrieben.
(2) Bestimmung der Größe der Mängel: Die Bestimmung der Größe der Mängel kann über die folgenden Schritte S11 bis S13 durchgeführt werden.

S11: die Bestimmung der relativen Drehzahl zwischen den Rollenkörpern und dem Innenring oder dem Außenring des Lagers;
S12: die Bestimmung der von den Rollenkörpern für das Passieren der Mängel benötigten Zeit;
S13: die rechnerische Ermittlung der Größe der Mängel anhand der relativen Drehzahl und der Zeit.

In Schritt 11 muss bei der Bestimmung der relativen Drehzahl erstens die Umlaufdrehzahl der Rollenkörper bestimmt werden, d. h. die Geschwindigkeit, mit der die Rollenkörper um die Zentralachse des Lagers rotieren, und zweitens muss die Drehzahl des Bauteils bestimmt werden, an dem sich die Mängel befinden, beispielsweise die Drehzahl des Innenrings oder des Außenrings. Anschließend wird anhand der Drehzahl der Rollenkörper und der Drehzahl des Bauteils, an dem sich die Mängel befinden, die relative Drehzahl zwischen den Rollenkörpern und dem Bauteil, an dem sich die Mängel befinden, bestimmt.
In Schritt S12 kann die von den Rollenkörpern für das Passieren der Mängel benötigte Zeit über das Verfahren der Schwingungsanalyse, der Schallemissionsanalyse oder über andere Analyseverfahren bestimmt werden.
Bei der Schwingungsanalyse wird zunächst ein Schwingungssignal des Lagers erfasst, wobei das Schwingungssignal eine Schwingungsfrequenz und -amplitude des Lagers umfasst; anschließend wird zu dem Schwingungssignal eine Zeitbereichsanalyse durchgeführt und die von den Rollenkörpern für das Passieren der Mängel benötigte Zeit bestimmt, wobei die Zeit das Zeitintervall zwischen dem Moment ist, in dem die Rollenkörper die Mängel erreichen und dem Moment, in dem sie diese wieder verlassen.
Wie oben beschrieben, ist das anfangs ermittelte Schwingungssignal ein Zeitbereichssignal, d. h. die Verteilung der Amplitudenwerte der Schwingung in Abhängigkeit von der Zeit. Zu diesem Zeitbereichssignal wird eine Zeitbereichsanalyse durchgeführt. Wenn die Rollenkörper den Mängelbereich nicht passieren, zeigt das Zeitbereichssignal der Schwingung grundsätzlich eine regelmäßige Veränderung; wenn die Rollenkörper den Mängelbereich passieren, tritt am Zeitbereichssignal eine plötzliche Veränderung auf. Umgekehrt ausgedrückt weist das von den Rollenkörpern passierte Bauteil innerhalb jenes Zeitabschnitts Mängel auf, in dem sich das Zeitbereichssignal plötzlich ändert. Damit gibt dieser Zeitabschnitt die von den Rollenkörpern für das Passieren der Mängel benötigte Zeit an. (Die Korrektheit der Beschreibung in diesem Absatz ist bitte durch den Erfinder zu bestätigen.)
Bei der Analyse müssen anhand des Zeitbereichssignals der Anfangszeitpunkt und der Endzeitpunkt des Zeitabschnitts, in dem die plötzliche Veränderung auftritt, berechnet werden und anschließend wird die Zeitdifferenz zwischen dem Anfangszeitpunkt und dem Endzeitpunkt ermittelt, d. h. die von den Rollenkörpern für das Passieren der Mängel benötigte Zeit.
Bei der Schallemissionsanalyse wird zunächst ein Schallemissionssignal des Lagers erfasst, wobei das Schallemissionssignal eine Frequenz und Amplitude der vom Lager erzeugten Schallwellen umfasst; anschließend wird zu dem Schallemissionssignal eine Zeitbereichsanalyse durchgeführt und die von den Rollenkörpern für das Passieren der Mängel benötigte Zeit bestimmt, wobei die Zeit das Zeitintervall zwischen dem Moment ist, in dem die Rollenkörper die Mängel erreichen und dem Moment, in dem sie diese wieder verlassen.
Wie oben beschrieben, ist das anfangs ermittelte Schallemissionssignal ein Zeitbereichssignal, d. h. die Verteilung der Amplitudenwerte der Schallwellen in Abhängigkeit von der Zeit. Wenn die Rollenkörper den Mängelbereich nicht passieren, ist das Schallwellensignal relativ klein; wenn die Rollenkörper den Mängelbereich nicht passieren, verändert sich das Schallwellensignal plötzlich. Damit gibt der Zeitabschnitt, in dem die plötzliche Veränderung auftritt, die von den Rollenkörpern für das Passieren der Mängel benötigte Zeit an.
Weiterhin umfasst das vorliegende Ausführungsbeispiel vor dem Schritt S10 außerdem einen Schritt S100, in dem das Lager auf das Vorhandensein von Mängeln hin bewertet wird. Wenn die Bewertung lautet, dass am Lager Mängel vorhanden sind, werden die Schritte S10 bis S30 ausgeführt.
Konkret umfasst der Schritt S100 zur Bewertung des Lagers auf das Vorhandensein von Mängeln Folgendes:

S110: die Erfassung von Betriebsparameterwerten des Lagers im Betrieb des Lagers, wobei die Betriebsparameterwerte des Lagers die Temperatur des Lagers, die Schwingungsfrequenz und -amplitude des Lagers oder die Drehzahl des Lagers bzw. mehrere von diesen umfassen;
S120: die Bewertung, dass am Lager Mängel vorhanden sind, wenn bei einem oder mehreren dieser Betriebsparameterwerte Unregelmäßigkeiten auftreten.

Dabei wird vor der Erfassung der Betriebsparameterwerte des Lagers weiterhin ein Schritt zur Messung der Betriebsparameterwerte des Lagers durchgeführt. Beispielsweise kann mit einem Temperatursensor die Temperatur des Lagers gemessen werden, mit einem Schwingungsbeschleunigungssensor können die Schwingungsfrequenz und -amplitude des Lagers gemessen werden und mit einem Drehzahlsensor kann die Drehzahl des Lagers gemessen werden.
Der Schritt S120 umfasst weiterhin eine Diagnose zum Auftreten von Unregelmäßigkeiten bei den Betriebsparameterwerten, welche Folgendes umfasst:

S121: Die Erfassung von Standardwerten für die Betriebsparameter. Die Standardwerte beziehen sich in der Regel auf eine Erfassung von Werten für die einzelnen Betriebsparameter im ordnungsgemäßen Betrieb des Lagers. In der Regel gilt als Zeitpunkt eines ordnungsgemäßen Betriebs ein Zeitabschnitt kurz nach der Inbetriebnahme oder nach Abschluss einer Wartung des Lagers.
S122: Die Durchführung eines Vergleichs der Betriebsparameterwerte mit den Standardwerten für die Betriebsparameter, wobei bei einem Differenzwert und wenn dieser Differenzwert einen vorgegebenen Bereich überschreitet, für diesen Betriebsparameter das Auftreten von Unregelmäßigkeiten festgestellt wird.

Weiterhin wird in Schritt S100, wenn die Bewertung lautet, dass am Lager keine Mängel vorhanden sind, gemäß den folgenden Schritten S40 bis S50 die Restlebensdauer des Lagers berechnet.
S40: Eine Belastung des Lagers wird bestimmt.
S50: Gemäß der Belastung sowie der dynamischen Tragzahl des Lagers wird die Restlebensdauer des Lagers ermittelt. Dabei wird die dynamische Tragzahl nach dem in „ISO 281 Wälzlager - Dynamische Tragzahlen und nominelle Lebensdauer“ (im Folgenden kurz als „ISO 281“ bezeichnet) festgelegten Verfahren ermittelt.
In Schritt S40 kann die Belastung eine äquivalente Belastung oder eine Echtzeitbelastung sein. Dabei ist die äquivalente Belastung, auch als äquivalente dynamische Belastung bezeichnet, in der Regel die real auf ein Lager einwirkende Belastung, umgerechnet in eine hypothetische Belastung, die in derselben Richtung wirkt, wie die grundlegende dynamische Nennbelastung. Die Echtzeitbelastung ist die tatsächliche Belastung, der das Lager im Betrieb zu jedem Zeitpunkt ausgesetzt ist.
Wenn in Schritt S40 die äquivalente Belastung als Belastung verwendet wird, umfasst der Schritt S40 weiterhin die Bestimmung der äquivalenten Belastung, der das Lager im Betrieb ausgesetzt ist und die Verwendung der äquivalenten Belastung als Belastung.
Wenn in Schritt S40 die Echtzeitbelastung als Belastung verwendet wird, umfasst der Schritt S40 weiterhin die Bestimmung der Echtzeitbelastung, der das Lager im Betrieb ausgesetzt ist und die Verwendung der Echtzeitbelastung als Belastung.
In Schritt S50 muss vor der Berechnung der Restlebensdauer des Lagers zunächst die Ermüdungslebensdauer des Lagers berechnet werden. Die Ermüdungslebensdauer des Lagers kann gemäß der allgemeinen Formel in den aktuell gültigen Branchenstandards berechnet werden.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Ermüdungslebensdauer des Lagers über die in „ISO 281“ festgelegte allgemeine Formel für die Lagerlebensdauer ermittelt. Diese allgemeine Formel ist wie folgt: $\begin{matrix} L_{nm} = a_{1} a_{ISO} {(\frac{C}{p})}^{ε}, & wobei & a_{ISO} = f (\frac{e_{c} C_{u}}{P}, κ) . \end{matrix}$
Dabei ist L_nm die Ermüdungslebensdauer des Lagers, a₁ ist der auf der Zuverlässigkeit basierende Lebensdauerkorrekturkoeffizient, a_ISO ist der auf Faktoren wie Schmierung, Umgebung, Verunreinigungspartikeln, Montage etc. basierende Lebensdauerkorrekturkoeffizient, C_u ist die Ermüdungsbelastungsgrenze, e_C ist der Verunreinigungskoeffizient, κ ist das Viskositätsverhältnis, P ist die Belastung, der das Lager ausgesetzt ist, z. B. die äquivalente dynamische Belastung (d. h. die äquivalente Belastung) oder die Echtzeitbelastung und ε ist der nach dem Typ der Rollenkörper des Lagers bestimmte Index. Gemäß „ISO 281 Wälzlager - Dynamische Tragzahlen und nominelle Lebensdauer“ ist bei Kugeln als Rollenkörpern ε = 3 , und bei Zylinderrollen als Rollenkörpern $ε = \frac{10}{3}$
Nach der Berechnung der Ermüdungslebensdauer des Lagers kann gemäß der vom Lager bereits ausgeführten Zahl an Umdrehungen die Restlebensdauer des Lagers ermittelt werden.
Zusammenfassend zeigt Bild 2 ein Ablaufdiagramm zu dem Verfahren des vorliegenden Ausführungsbeispiels.
Aus dem Ablaufdiagramm ist erkennbar, dass im vorliegenden Ausführungsbeispiel zu Beginn des Betriebs des Lagers zunächst bestimmt wird, ob bei dem Lager Mängel vorhanden sind; falls ja, wird anhand der Größe der Mängel, der Ausbreitungsrate und dem Ausfallwert die Restlebensdauer des Lagers ermittelt, d. h. die Restlebensdauer wird über die Schritte S10 bis S30 ermittelt; falls keine Mängel vorhanden sind, wird die Restlebensdauer des Lagers gemäß der äquivalenten Belastung oder der Echtzeitbelastung ermittelt, d. h. die Restlebensdauer des Lagers wird über die Schritte S40 bis S50 ermittelt.
In einem anderen Ausführungsbeispiel können somit, wenn das Verfahren des vorliegenden Ausführungsbeispiels zur Bestimmung der Restlebensdauer des Lagers bei einem Vorhandensein von Mängeln verwendet werden soll, die Schritte S40 bis S50 eingespart werden.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel stellt weiterhin eine Überwachungsvorrichtung für die Restlebensdauer eines Lagers bereit, wobei die Überwachungsvorrichtung, wie in 3 gezeigt, Folgendes umfasst:

eine Mängelbestimmungseinheit 10, die verwendet wird, um im Betrieb des Lagers die Position von Mängeln und die Größe der Mängel des Lagers zu bestimmen;
eine Ausfallbestimmungseinheit 20, die verwendet wird, um gemäß der Position der Mängel und den Einstellbedingungen einen Ausfallmodus des Lagers für einen Arbeitszustand während des Betriebs zu bestimmen, sowie eine Ausbreitungsrate und einen Ausfallwert der Mängel im Ausfallmodus, wobei der Ausfallwert der Maximalwert ist, den die Mängel beim Ausfall des Lagers erreichen können;
eine erste Recheneinheit 30, die verwendet wird, um auf Grundlage der von der Mängelbestimmungseinheit 10 bestimmten Größe der Mängel sowie der von der Ausfallbestimmungseinheit 20 bestimmten Ausbreitungsrate und des Ausfallwerts die Restlebensdauer des Lagers zu ermitteln.

Dabei umfasst die erste Recheneinheit 30 die folgende Berechnungsformel: Restlaufzeit des Lagers = (Ausfallwert - Größe der Mängel) / Ausbreitungsrate. Anschließend kann anhand der Restlaufzeit des Lagers und der Drehzahl des Lagers die Restlebensdauer des Lagers berechnet werden, d. h. die verbleibende Zahl an Umdrehungen, die das Lager noch ausführen kann.
Wie oben beschrieben, können die Position und die Größe der Mängel des Lagers über das Verfahren der Schwingungsanalyse, der Schallemissionsanalyse oder andere Verfahren ermittelt werden. Bei Verwendung der Schwingungsanalyse umfasst die Mängelbestimmungseinheit 10 für die Bestimmung der Position der Mängel Folgendes:

ein Schwingungserfassungsmodul 11, das verwendet wird, um ein Schwingungssignal des Lagers zu erfassen, wobei das Schwingungssignal eine Schwingungsfrequenz und -amplitude des Lagers umfasst;
ein Schwingungsanalysemodul 12, das verwendet wird, um zu dem vom Schwingungserfassungsmodul 11 erfassten Schwingungssignal eine Frequenzbereichsanalyse durchzuführen, um die Position der Mängel zu bestimmen.

Weiterhin umfasst die Mängelbestimmungseinheit 10 für die Bestimmung der Größe der Mängel noch Folgendes:

ein Drehzahlbestimmungsmodul 13, das verwendet wird, um die relative Drehzahl zwischen den Rollenkörpern und dem Innenring oder dem Außenring des Lagers zu bestimmen;
ein Modul zur Bestimmung der benötigten Zeit 14, das verwendet wird, um die von den Rollenkörpern für das Passieren der Mängel benötigte Zeit zu bestimmen;
und ein Rechenmodul 15, das verwendet wird, um auf Grundlage der vom Drehzahlbestimmungsmodul 13 bestimmten relativen Drehzahl und der vom Modul zur Bestimmung der benötigten Zeit 14 bestimmten Zeit die Größe der Mängel rechnerisch zu ermitteln.

Bei Verwendung der Schwingungsanalyse umfasst das Modul zur Bestimmung der benötigten Zeit 14 für die Bestimmung der Größe der Mängel Folgendes:

ein erstes Tochter-Erfassungsmodul 141, das verwendet wird, um ein Schwingungssignal des Lagers zu erfassen, wobei das Schwingungssignal eine Schwingungsfrequenz und -amplitude des Lagers umfasst;
und ein erstes Tochter-Analysemodul 142, das verwendet wird, um zu dem vom ersten Tochter-Erfassungsmodul 141 erfassten Schwingungssignal eine Zeitbereichsanalyse durchzuführen und die von den Rollenkörpern für das Passieren der Mängel benötigte Zeit zu bestimmen, wobei die Zeit das Zeitintervall zwischen dem Moment ist, in dem die Rollenkörper die Mängel erreichen und dem Moment, in dem sie diese wieder verlassen.

In anderen Ausführungsbeispielen umfasst die Mängelbestimmungseinheit 10, wie in 4 gezeigt, bei Verwendung der Schallemissionsanalyse zur Bestimmung der Position und Größe der Mängel eines Lagers für die Bestimmung der Position der Mängel Folgendes:

ein Schallwellenerfassungsmodul 11', das verwendet wird, um ein Schallemissionssignal des Lagers zu erfassen, wobei das Schallemissionssignal eine Frequenz und eine Amplitude der vom Lager erzeugten Schallwellen umfasst;
und ein Schallwellenanalysemodul 12', das verwendet wird, um zu dem vom Schallwellenerfassungsmodul erfassten Schallemissionssignal eine Frequenzbereichsanalyse durchzuführen, um die Position der Mängel zu bestimmen.

Bei Verwendung der Schallemissionsanalyse umfasst das Modul zur Bestimmung der benötigten Zeit 14, wie in 4 gezeigt, für die Bestimmung der Größe der Mängel Folgendes:

ein zweites Tochter-Erfassungsmodul 141', das verwendet wird, um ein Schallemissionssignal des Lagers zu erfassen, wobei das Schallemissionssignal eine Frequenz und eine Amplitude der vom Lager erzeugten Schallwellen umfasst;
und ein zweites Tochter-Analysemodul 142', das verwendet wird, um zu dem vom zweiten Tochter-Erfassungsmodul 141' erfassten Schallemissionssignal eine Zeitbereichsanalyse durchzuführen und die von den Rollenkörpern für das Passieren der Mängel benötigte Zeit zu bestimmen, wobei die Zeit das Zeitintervall zwischen dem Moment ist, in dem die Rollenkörper die Mängel erreichen und dem Moment, in dem sie diese wieder verlassen.

Wie weiter in 3 gezeigt, umfasst im Betrieb des Lagers und wenn im Voraus nicht bekannt ist, ob am Lager bereits Mängel aufgetreten sind, die Überwachungsvorrichtung weiterhin eine Mängelbewertungseinheit 100, die verwendet wird, um das Lager auf das Vorhandensein von Mängeln hin zu bewerten.
Dabei umfasst die Mängelbewertungseinheit 100 Folgendes:

ein Parametererfassungsmodul 101, das verwendet wird, um im Betrieb des Lagers Betriebsparameterwerte des Lagers zu erfassen, wobei die Parameter des Lagers die Temperatur des Lagers, die Schwingungsfrequenz und -amplitude des Lagers oder die Drehzahl des Lagers bzw. mehrere von diesen umfassen;
und ein Feststellungsmodul 102, das verwendet wird, um bei einem Auftreten von Unregelmäßigkeiten bei einem oder mehreren der vom Parametererfassungsmodul 101 erfassten Betriebsparameterwerte festzustellen, dass am Lager Mängel vorhanden sind.

Um im Betrieb des Lagers alle Betriebsparameterwerte zu erfassen, umfasst die Überwachungsvorrichtung weiterhin eine Messeinheit T, die verwendet wird, um vor der Erfassung der Betriebsparameterwerte des Lagers eine Messung der Betriebsparameterwerte des Lagers durchzuführen. Die Messeinheit T kann einen Temperatursensor, einen Schwingungsbeschleunigungssensor, einen Drehzahlsensor etc. umfassen, um die Temperatur, die Schwingungsfrequenz und -amplitude und die Drehzahl des Lagers zu messen und die gemessenen Signale an das Parametererfassungsmodul 101 weiterzuleiten.
Um die einzelnen Standardwerte für die Betriebsparameter des Lagers zu erfassen und zu bewerten, ob die Betriebsparameterwerte Unregelmäßigkeiten aufweisen, umfasst die Mängelbewertungseinheit 100 weiterhin ein Standarderfassungsmodul 103, das verwendet wird, um Standardwerte für die Betriebsparameter zu erfassen.
Das Feststellungsmodul 102 wird weiterhin verwendet, um die vom Standarderfassungsmodul 103 im Betrieb des Lagers erfassten Betriebsparameterwerte des Lagers mit den Standardwerten für die Betriebsparameter zu vergleichen, wobei bei einem Differenzwert, und wenn der Differenzwert einen vorgegebenen Bereich überschreitet, für diesen Betriebsparameter das Vorhandensein von Unregelmäßigkeiten festgestellt wird.
Wenn das Feststellungsmodul 102 feststellt, dass am Lager Mängel vorhanden sind, dann wird über die Mängelbestimmungseinheit 10, die Ausfallbestimmungseinheit 20 und die erste Recheneinheit 30 die Restlebensdauer des Lagers berechnet. Wenn das Feststellungsmodul 102 feststellt, dass am Lager keine Mängel vorhanden sind, dann wird die Restlebensdauer über die Belastung des Lagers berechnet.
Konkret umfasst die Überwachungsvorrichtung weiterhin Folgendes: eine Belastungsbestimmungseinheit 40 und eine zweite Recheneinheit 50, die verwendet werden, um bei einem Nichtvorhandensein von Mängeln die Restlebensdauer des Lagers zu berechnen.
Dabei wird die Belastungsbestimmungseinheit 40 verwendet, um bei einem Nichtvorhandensein von Mängeln am Lager die Belastung des Lagers zu bestimmen. Die zweite Recheneinheit 50 wird verwendet, um gemäß der von der Belastungsbestimmungseinheit 40 bestimmten Belastung und der dynamischen Tragzahl des Lagers die Restlebensdauer des Lagers zu ermitteln.
Dabei kann die Belastung eine äquivalente Belastung oder eine Echtzeitbelastung sein. Daher wird, wenn eine äquivalente Belastung als Belastung für die Berechnung der Restlebensdauer dient, die Belastungsbestimmungseinheit 40 verwendet, um die äquivalente Belastung, der das Lager im Betrieb ausgesetzt ist, zu bestimmen und die äquivalente Belastung als Belastung zu verwenden.
Wenn eine Echtzeitbelastung als Belastung für die Berechnung der Restlebensdauer dient, wird die Belastungsbestimmungseinheit 40 weiterhin verwendet, um die Echtzeitbelastung, der das Lager im Betrieb ausgesetzt ist, zu bestimmen und die Echtzeitbelastung als Belastung zu verwenden.
Obwohl die vorliegende Erfindung wie obenstehend offengelegt wurde, ist sie doch nicht darauf beschränkt. Ein beliebiger Fachmann des technischen Gebiets kann, ohne Idee und Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen, alle Arten von Veränderungen und Korrekturen vornehmen. Daher gilt als Schutzumfang der vorliegenden Erfindung der in den Patentansprüchen festgelegte Umfang.

Claims

Ein Überwachungsverfahren für die Restlebensdauer eines Lagers, dadurch gekennzeichnet, dass es Folgendes umfasst: die Bestimmung der Position der Mängel eines Lagers und der Größe der Mängel im Betrieb des Lagers; die Bestimmung eines Ausfallmodus des Lagers gemäß der Position der Mängel und den Einstellbedingungen sowie die Bestimmung einer Ausbreitungsrate und eines Ausfallwerts der Mängel im Ausfallmodus, wobei der Ausfallwert der Maximalwert ist, den die Mängel beim Ausfall des Lagers erreichen können; und wobei auf Grundlage der Größe, der Ausbreitungsrate und des Ausfallwerts der Mängel die Restlebensdauer des Lagers ermittelt wird.
Überwachungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Position der Mängel des Lagers Folgendes umfasst: die Erfassung eines Schwingungssignals des Lagers, wobei das Schwingungssignal eine Schwingungsfrequenz und -amplitude des Lagers umfasst: die Durchführung einer Frequenzbereichsanalyse zu dem Schwingungssignal, um die Position der Mängel zu bestimmen.
Überwachungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Position der Mängel des Lagers Folgendes umfasst: die Erfassung eines Schallemissionssignals des Lagers, wobei das Schallemissionssignal eine Frequenz und eine Amplitude der vom Lager erzeugten Schallwellen umfasst; die Durchführung einer Frequenzbereichsanalyse zu dem Schallwellensignal, um die Position der Mängel zu bestimmen.
Überwachungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Größe der Mängel des Lagers Folgendes umfasst: die Bestimmung einer relativen Drehzahl zwischen den Rollenkörpern und dem Innenring oder dem Außenring des Lagers; die Bestimmung der von den Rollenkörpern für das Passieren der Mängel benötigten Zeit; die rechnerische Ermittlung der Größe der Mängel gemäß der relativen Drehzahl und der Zeit.
Überwachungsverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der von den Rollenkörpern für das Passieren der Mängel benötigten Zeit Folgendes umfasst: die Erfassung eines Schwingungssignals des Lagers, wobei das Schwingungssignal eine Schwingungsfrequenz und -amplitude des Lagers umfasst; und die Durchführung einer Zeitbereichsanalyse zu dem Schwingungssignal zur Bestimmung der von den Rollenkörpern für das Passieren der Mängel benötigten Zeit, wobei die Zeit das Zeitintervall zwischen dem Moment ist, in dem die Rollenkörper die Mängel erreichen und dem Moment, in dem sie diese wieder verlassen.
Überwachungsverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der von den Rollenkörpern für das Passieren der Mängel benötigten Zeit Folgendes umfasst: die Erfassung eines Schallemissionssignals des Lagers, wobei das Schallemissionssignal eine Frequenz und eine Amplitude der vom Lager erzeugten Schallwellen umfasst; , und die Durchführung einer Zeitbereichsanalyse zu dem Schallwellensignal zur Bestimmung der von den Rollenkörpern für das Passieren der Mängel benötigten Zeit, wobei die Zeit das Zeitintervall zwischen dem Moment ist, in dem die Rollenkörper die Mängel erreichen und dem Moment, in dem sie diese wieder verlassen.
Überwachungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses vor der Bestimmung der Position der Mängel des Lagers und der Größe der Mängel weiterhin eine Bewertung zum Vorhandensein von Mängeln am Lager umfasst: wobei im Betrieb des Lagers Betriebsparameterwerte des Lagers erfasst werden und die Betriebsparameterwerte des Lagers die Temperatur des Lagers, die Schwingungsfrequenz und -amplitude des Lagers oder die Drehzahl des Lagers bzw. mehrere von diesen umfassen; und ein Auftreten von Unregelmäßigkeiten bei einem oder mehreren dieser Betriebsparameterwerte als Vorhandensein von Mängeln am Lager bewertet wird.
Überwachungsverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dieses vor der Erfassung der Betriebsparameterwerte des Lagers weiterhin eine Messung der Betriebsparameterwerte des Lagers umfasst.
Überwachungsverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin eine Diagnose zum Vorhandensein von Unregelmäßigkeiten bei den Betriebsparameterwerten umfasst: wobei Standardwerte für die Betriebsparameter erfasst wird; und die Betriebsparameterwerte mit den Standardwerten für die Betriebsparameter verglichen werden, wobei bei einem Differenzwert, und wenn dieser Differenzwert einen vorgegebenen Bereich überschreitet, für diesen Betriebsparameter das Vorhandensein von Unregelmäßigkeiten festgestellt wird.
Überwachungsverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass beim Nichtvorhandensein von Mängeln am Lager: eine Belastung des Lagers bestimmt wird; und gemäß der Belastung des Lagers sowie der dynamischen Tragzahl des Lagers die Restlebensdauer des Lagers ermittelt wird.
Überwachungsverfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Belastung des Lagers Folgendes umfasst: die Bestimmung einer äquivalenten Belastung, der das Lager im Betrieb ausgesetzt ist und die Verwendung der äquivalenten Belastung als Belastung.
Überwachungsverfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der Belastung des Lagers Folgendes umfasst: die Bestimmung einer Echtzeitbelastung, der das Lager im Betrieb ausgesetzt ist und die Verwendung der Echtzeitbelastung als Belastung.
Eine Überwachungsvorrichtung für die Restlebensdauer eines Lagers, dadurch gekennzeichnet, dass sie Folgendes umfasst: eine Mängelbestimmungseinheit, die verwendet wird, um im Betrieb des Lagers die Position von Mängeln eines Lagers zu bestimmen und um die Größe der Mängel zu bestimmen; eine Ausfallbestimmungseinheit, die verwendet wird, um gemäß der Position der Mängel und den Einstellbedingungen einen Ausfallmodus des Lagers sowie eine Ausbreitungsrate und einen Ausfallwert der Mängel im Ausfallmodus zu bestimmen, wobei der Ausfallwert der Maximalwert ist, den die Mängel beim Ausfall des Lagers erreichen können; eine erste Recheneinheit, die verwendet wird, um auf Grundlage der von der Mängelbestimmungseinheit bestimmten Größe der Mängel sowie der von der Ausfallbestimmungseinheit bestimmten Ausbreitungsrate und des Ausfallwerts die Restlebensdauer des Lagers zu ermitteln.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Mängelbestimmungseinheit Folgendes umfasst: ein Schwingungserfassungsmodul, das verwendet wird, um ein Schwingungssignal des Lagers zu erfassen, wobei das Schwingungssignal eine Schwingungsfrequenz und -amplitude des Lagers umfasst; ein Schwingungsanalysemodul, das verwendet wird, um zu dem vom Schwingungserfassungsmodul erfassten Schwingungssignal eine Frequenzbereichsanalyse durchzuführen, um die Position der Mängel zu bestimmen.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Mängelbestimmungseinheit Folgendes umfasst: ein Schallwellenerfassungsmodul, das verwendet wird, um ein Schallemissionssignal des Lagers zu erfassen, wobei das Schallemissionssignal eine Frequenz und eine Amplitude der vom Lager erzeugten Schallwellen umfasst; ein Schwingungsanalysemodul, das verwendet wird, um zu dem vom Schallwellenerfassungsmodul erfassten Schallemissionssignal eine Frequenzbereichsanalyse durchzuführen, um die Position der Mängel zu bestimmen.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Mängelbestimmungseinheit weiterhin Folgendes umfasst: ein Drehzahlbestimmungsmodul, das verwendet wird, um die relative Drehzahl zwischen den Rollenkörpern und dem Innenring oder dem Außenring des Lagers zu bestimmen; ein Modul zur Bestimmung der benötigten Zeit, das verwendet wird, um die von den Rollenkörpern für das Passieren der Mängel benötigte Zeit zu bestimmen; und ein Rechenmodul, das verwendet wird, um auf Grundlage der vom Drehzahlbestimmungsmodul bestimmten relativen Drehzahl und der vom Modul zur Bestimmung der benötigten Zeit bestimmten Zeit die Größe der Mängel rechnerisch zu ermitteln.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul zur Bestimmung der benötigten Zeit Folgendes umfasst: ein erstes Tochter-Erfassungsmodul, das verwendet wird, um ein Schwingungssignal des Lagers zu erfassen, wobei das Schwingungssignal eine Schwingungsfrequenz und -amplitude des Lagers umfasst; ein erstes Tochter-Analysemodul, das verwendet wird, um zu dem vom ersten Tochter-Erfassungsmodul erfassten Schwingungssignal eine Zeitbereichsanalyse durchzuführen und die von den Rollenkörpern für das Passieren der Mängel benötigte Zeit zu bestimmen, wobei die Zeit das Zeitintervall zwischen dem Moment ist, in dem die Rollenkörper die Mängel erreichen und dem Moment, in dem sie diese wieder verlassen.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul zur Bestimmung der benötigten Zeit Folgendes umfasst: ein zweites Tochter-Erfassungsmodul, das verwendet wird, um ein Schallemissionssignal des Lagers zu erfassen, wobei das Schallemissionssignal eine Frequenz und eine Amplitude der vom Lager erzeugten Schallwellen umfasst; ein zweites Tochter-Analysemodul, das verwendet wird, um zu dem vom zweiten Tochter-Erfassungsmodul erfassten Schallemissionssignal eine Zeitbereichsanalyse durchzuführen und die von den Rollenkörpern für das Passieren der Mängel benötigte Zeit zu bestimmen, wobei die Zeit das Zeitintervall zwischen dem Moment ist, in dem die Rollenkörper die Mängel erreichen und dem Moment, in dem sie diese wieder verlassen.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet sie weiterhin eine Mängelbewertungseinheit umfasst, die verwendet wird, um das Lager auf das Vorhandensein von Mängeln zu bewerten; wobei die Mängelbewertungseinheit Folgendes umfasst: ein Parametererfassungsmodul, das verwendet wird, um im Betrieb des Lagers Betriebsparameterwerte des Lagers zu erfassen, wobei die Parameter des Lagers die Temperatur des Lagers, die Schwingungsfrequenz und -amplitude des Lagers oder die Drehzahl des Lagers bzw. mehrere von diesen umfassen; und ein Feststellungsmodul, das verwendet wird, um bei einem Auftreten von Unregelmäßigkeiten bei einem oder mehreren der vom Parametererfassungsmodul erfassten Betriebsparameterwerte festzustellen, dass am Lager Mängel vorhanden sind.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin eine Messeinheit umfasst, die verwendet wird, um vor der Erfassung der Betriebsparameterwerte des Lagers eine Messung der Betriebsparameterwerte des Lagers durchzuführen.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Mängelbewertungseinheit weiterhin Folgendes umfasst: ein Standarderfassungsmodul, das verwendet wird, um Standardwerte für die Betriebsparameter zu erfassen; wobei das Feststellungsmodul weiterhin verwendet wird, um die vom Standarderfassungsmodul im Betrieb des Lagers erfassten Betriebsparameterwerte mit den Standardwerten für die Betriebsparameter zu vergleichen, wobei bei einem Differenzwert, und wenn der Differenzwert einen vorgegebenen Bereich überschreitet, für diesen Betriebsparameter das Vorhandensein von Unregelmäßigkeiten festgestellt wird.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin Folgendes umfasst: eine Belastungsbestimmungseinheit, die verwendet wird, um bei einem Nichtvorhandensein von Mängeln am Lager eine Belastung des Lagers zu bestimmen; eine zweite Recheneinheit, die verwendet wird, um gemäß der von der Belastungsbestimmungseinheit bestimmten Belastung sowie der dynamischen Tragzahl des Lagers die Restlebensdauer des Lagers zu ermitteln.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastungsbestimmungseinheit weiterhin für Folgendes verwendet wird: die Bestimmung einer äquivalenten Belastung, der das Lager im Betrieb ausgesetzt ist und die Verwendung der äquivalenten Belastung als Belastung.
Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastungsbestimmungseinheit weiterhin für Folgendes verwendet wird: die Bestimmung einer Echtzeitbelastung, der das Lager im Betrieb ausgesetzt ist und die Verwendung der Echtzeitbelastung als Belastung.