[发明专利]确定和监测滚动轴承状态的方法与装置

说明书

技术领域

无

背景技术

滚动轴承的状态及磨损监测具有很重要的实际意义，因为根据以往经验，制造和处理设备中所出现的故障约有70％是由滚动轴承损坏引起的。

发明内容

本发明的目的是提供一种确定和监测滚动轴承状态的方法，这种方法特别简单、有效。此外，本发明的目的还在于提供一种用于支持上述特别简单而有效的方法的装置。

在方法方面，本发明用以达成上述目的的解决方案如下：一种确定和监测滚动轴承状态的方法，在所述滚动轴承工作期间，在超声波范围内的第一频带中检测声发射信号形式的第一传感器信号，在超声波范围内较低频率的第二频带中检测第二传感器信号，根据第一传感器信号的信号波形确定至少一个关于所述滚动轴承上正在形成的损伤的第一特性值，根据第二传感器信号的信号波形确定至少一个关于所述滚动轴承上已经形成的损伤的第二特性值，将所述至少一个第一特性值与至少一个与滚动轴承转速有关的第一参考值进行比较以及将所述至少一个第二特性值与至少一个与滚动轴承转速有关的第二参考值进行比较，以此来确定该滚动轴承的状态。

本发明的方法在超声波范围内的第一频带中检测声发射信号形式的第一传感器信号。“声发射”的英文为“Acoustic Emission(AE)”，是指一种固体内部突然释放能量而冲击激发产生弹性波的现象。以结构声形式在固体内部传播的声发射信号通常出现在约100kHz至1MHz的频率范围内。声发射信号对一个固体或物体的机械损伤极其敏感。也就是说，钢制滚动轴承损坏时会产生一个声发射信号，根据本发明方法的第一特征，在超声波范围内的第一频带中检测这个声发射信号。

此外，本发明还在超声波范围内较低频率(即＜100kHz的频率范围)的第二频带中检测第二传感器信号。所述第二传感器信号特定而言检测所谓的损伤频率，在旋转的滚动轴承上已经形成损伤的情况下，损伤频率因谐振激发而产生。

接下来，根据第一传感器信号的信号波形确定至少一个关于滚动轴承上正在形成的损伤的第一特性值。如上所述，钢(在此即构成滚动轴承的钢)损坏时会产生典型频率的声发射信号，该声发射信号就此指出滚动轴承上正在形成(即还将进一步发展)的损伤。进一步，再根据第二传感器信号的信号波形确定至少一个关于所述滚动轴承上已经形成的损伤的第二特性值。无论所述至少一个第一特性值还是所述至少一个第二特性值均优选根据相应传感器信号的包络线加以确定，因为这样可以减少所需处理的数据量，从而使所述方法得到简化。

接下来，将所述至少一个第一特性值与至少一个与滚动轴承转速有关的第一参考值进行比较以及将所述至少一个第二特性值与至少一个与滚动轴承转速有关的第二参考值进行比较，以此来确定该滚动轴承的状态。其优点在于，这样既可描述所述滚动轴承的实际状态，还可描述其状态的未来发展。第一和第二参考值都与滚动轴承的相应转速有关，因为事实表明，第一和第二传感器信号的振幅分别与滚动轴承的转速成比例。

用于与各特性值比较的参考值优选可以是通过对按已知方式已损坏或者正按已知方式损坏的滚动轴承进行参考测量而获得的值。在此情况下，当一特性值达到或超过相应的参考值时，这就直接表明滚动轴承上存在相应的损伤，从而达到精确描述滚动轴承状态的目的。作为替代方案，也可采用在滚动轴承无损状态下测得的值作为参考值。在此情况下，当至少一个特性值超过其所对应的参考值并且达到预定或可预定的超过程度时，滚动轴承就会被视为存在损坏风险或者已处于临界状态。

一般而言，本发明方法的优点在于可以特别简单的方式监测滚动轴承。举例而言，本发明的方法只需使用单独一个传感器就可完成，而且无论相关滚动轴承具体是何种型号或尺寸，都可用同一个传感器来监测。此外，通过对第一和第二传感器信号进行联合检测与分析，可以特别有效地确定滚动轴承的状态。在对滚动轴承状态进行可靠监测的基础上，判断滚动轴承是否需要予以维修或更换，或者预测滚动轴承在未来的何时需要这种维修或更换。