軸承監(jiān)控方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種用于預(yù)測(cè)軸承(12)剩余壽命的方法包括以下步驟：使用至少一個(gè)傳感器(14)獲得有關(guān)一個(gè)或更多個(gè)影響所述軸承(12)剩余壽命的因子的數(shù)據(jù)，獲得唯一地識(shí)別所述軸承(12)的識(shí)別數(shù)據(jù)(16)，使用工業(yè)無線協(xié)議自至少一個(gè)傳感器(14)傳送數(shù)據(jù)和/或?qū)?shù)據(jù)傳送至至少一個(gè)傳感器(14)，以及將所述的有關(guān)一個(gè)或更多個(gè)影響所述軸承(12)剩余壽命的因子的數(shù)據(jù)和所述識(shí)別數(shù)據(jù)(16)作為已記錄的數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)庫(20)中。
【專利說明】軸承監(jiān)控方法和系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于監(jiān)控軸承的方法、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。

【背景技術(shù)】
[0002]軸承經(jīng)常用在關(guān)鍵性的應(yīng)用中，它們?cè)谑褂弥械墓收蠒?huì)對(duì)于最終用戶造成重大的商業(yè)損失。因此，能夠預(yù)測(cè)軸承的剩余壽命是很重要的，從而計(jì)劃干預(yù)、在某種程度上避免使用中的故障，同時(shí)使得出問題的機(jī)械停止工作以替換軸承所帶來的損失最小化。
[0003]滾動(dòng)元件軸承的剩余壽命通常由運(yùn)作使用中的交變應(yīng)力造成的運(yùn)作表面的疲勞決定。滾動(dòng)元件軸承的疲勞失效由滾動(dòng)元件表面和相應(yīng)的軸承座圈表面的累計(jì)的剝落或點(diǎn)蝕引起。剝落和點(diǎn)蝕可導(dǎo)致一個(gè)或更多個(gè)滾動(dòng)元件的咬死，這會(huì)依次產(chǎn)生過多的熱量、壓力和摩擦。
[0004]按照與它們所應(yīng)用到的應(yīng)用中的預(yù)期工作類型一致的計(jì)算出或預(yù)測(cè)出的剩余平均壽命，軸承被選擇用于特殊的應(yīng)用。軸承剩余壽命長度可以通過考慮速度、載荷、潤滑條件等標(biāo)稱運(yùn)行條件預(yù)測(cè)出。例如，所謂的“L-10壽命”是平均壽命時(shí)長，在這段時(shí)長內(nèi)至少90%的特定組的軸承在特定載荷條件下仍將工作。但是，由于若干原因，這種壽命預(yù)測(cè)對(duì)于維護(hù)計(jì)劃來說被認(rèn)為是不足的。
[0005]一個(gè)原因在于實(shí)際運(yùn)作條件可能與標(biāo)稱條件完全不同。另一個(gè)原因在于，軸承的剩余壽命可能在根本上被短期事件或未計(jì)劃事件、例如過載、潤滑失效、安裝誤差等危及。而另一個(gè)原因在于，即使在使用中精確復(fù)制了標(biāo)稱運(yùn)作條件，疲勞過程固有的隨機(jī)特性也會(huì)在大致上相同的軸承的實(shí)際剩余壽命方面引起的大的統(tǒng)計(jì)學(xué)變化。
[0006]為了改進(jìn)維護(hù)計(jì)劃，常見做法是監(jiān)控與運(yùn)作使用中軸承所受到的振動(dòng)和溫度相關(guān)的物理量的值，從而能夠檢測(cè)即將發(fā)生的失效的最初跡象。這種監(jiān)控通常被稱作“狀態(tài)監(jiān)控”。
[0007]狀態(tài)監(jiān)控帶來多方面的益處。第一個(gè)益處是用戶以受控的方式被警告軸承狀態(tài)上的惡化，由此使得商業(yè)影響最小化。第二個(gè)益處是狀態(tài)監(jiān)控幫助識(shí)別不好的安裝或不好的操作實(shí)踐，例如未對(duì)準(zhǔn)、不平衡、高振動(dòng)等，如果不做校正將減少軸承的剩余壽命。
[0008]歐洲專利申請(qǐng)公開EP 1164550描述了狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)例，該系統(tǒng)用于監(jiān)控情況，例如在機(jī)器部件、例如軸承中是否存在反常。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種用于監(jiān)控軸承的改進(jìn)的方法。
[0010]該目的通過一種方法實(shí)現(xiàn)，該方法包括以下步驟:獲得有關(guān)一個(gè)或更多個(gè)影響所述軸承剩余壽命的因子的數(shù)據(jù)、獲得唯一地識(shí)別所述軸承的識(shí)別數(shù)據(jù)、使用工業(yè)無線協(xié)議自至少一個(gè)傳感器傳送數(shù)據(jù)和/或?qū)?shù)據(jù)傳送至至少一個(gè)傳感器，以及，將所述的有關(guān)一個(gè)或更多個(gè)影響所述軸承剩余壽命的因子的數(shù)據(jù)和所述識(shí)別數(shù)據(jù)作為已記錄的數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)庫中。
[0011]這樣的方法可用來提供可能導(dǎo)致軸承損壞的退化的潤滑狀態(tài)的早期預(yù)警，和/或可能指示對(duì)于軸承的滾道表面的肉眼可見的損壞(例如由不平衡、未對(duì)準(zhǔn)、碰撞、疲勞或摩擦引起)的振動(dòng)的早期預(yù)警，和/或可能指示導(dǎo)致軸承咬死的故障最后階段的溫度的早期預(yù)警。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述工業(yè)無線協(xié)議基于IEE802.15.4。IEE802.15.4是詳細(xì)說明了用于低傳輸率個(gè)人無線區(qū)域網(wǎng)(LR-WPANs)的物理層和介質(zhì)入口(media access)控制的標(biāo)準(zhǔn)。它由電氣和電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)802.15工作組維護(hù)。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述至少一個(gè)傳感器附連于所述軸承的內(nèi)環(huán)或外環(huán)。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述的獲得有關(guān)一個(gè)或更多個(gè)影響軸承剩余壽命的因子的數(shù)據(jù)的步驟在以下時(shí)期的其中一個(gè)的至少部分時(shí)間內(nèi)實(shí)行:在所述軸承的制造期間、在所述軸承的制造以后并且在所述軸承的使用以前、在所述軸承的使用期間、在所述軸承沒有在使用中的時(shí)期、在所述軸承的運(yùn)輸期間。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，所述的有關(guān)一個(gè)或更多個(gè)影響所述軸承剩余壽命的因子的數(shù)據(jù)包括有關(guān)以下至少其中之一的量級(jí)和/或嚴(yán)重性數(shù)據(jù):振動(dòng)、溫度、滾動(dòng)接觸力/應(yīng)力、高頻率應(yīng)力波、潤滑劑狀態(tài)、滾動(dòng)表面損壞、運(yùn)行速度、負(fù)載的載荷、潤滑狀態(tài)、濕度、接觸濕氣或離子流體、受到機(jī)械震動(dòng)、腐蝕、疲勞損壞、磨損。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施方式，所述的獲得所述識(shí)別數(shù)據(jù)的步驟包括從與所述軸承相關(guān)的可機(jī)讀識(shí)別器獲得所述識(shí)別數(shù)據(jù)。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，電子裝置被用在所述的將所述數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)庫中的步驟里。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施方式，所述方法包括使用所述已記錄的數(shù)據(jù)和數(shù)學(xué)的剩余壽命預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)所述軸承的剩余壽命的步驟(即，用于預(yù)測(cè)它何時(shí)需要或期待維修、更換或翻新(重新制造)軸承)。這種方法允許在提供了軸承歷史和用量的全面審視的信息的基礎(chǔ)之上進(jìn)行軸承剩余壽命的定量預(yù)測(cè)。有關(guān)影響軸承剩余壽命的一個(gè)或更多個(gè)因子的數(shù)據(jù)得到累積，然后使用軸承的歷史記錄和數(shù)學(xué)的剩余壽命預(yù)測(cè)模型來預(yù)測(cè)在其壽命周期中任一點(diǎn)的它的剩余壽命。隨著更多數(shù)據(jù)的積累，剩余壽命預(yù)測(cè)可以在其壽命周期的任一后續(xù)點(diǎn)被更新。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施方式，所述方法包括改變用于預(yù)測(cè)軸承剩余壽命的數(shù)學(xué)的剩余壽命預(yù)測(cè)模型的一個(gè)或更多個(gè)參數(shù)、或者改變用于預(yù)測(cè)軸承剩余壽命的數(shù)學(xué)的剩余壽命預(yù)測(cè)模型選擇的步驟。相同的軸承可關(guān)于其剩余壽命期間的不同時(shí)間的不同壽命循環(huán)模型被評(píng)估。例如，在軸承的重新翻新之前和之后所使用的壽命循環(huán)模型可以不同，如果它用于其中的應(yīng)用是不同的情況下。改變模型不是問題，因?yàn)檩S承的完整的歷史是已知的且在軸承的唯一的識(shí)別數(shù)據(jù)下是可獲得的。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，軸承是滾動(dòng)元件軸承。滾動(dòng)軸承可以是圓柱滾子軸承、球形滾子軸承、圓環(huán)滾子軸承、錐形滾子軸承、圓錐滾子軸承或滾針軸承中的任一種。
[0021]本發(fā)明還涉及一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，它包括計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序包含計(jì)算機(jī)程序編碼裝置，配置用于使計(jì)算機(jī)或處理器執(zhí)行存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀媒介或載波上的根據(jù)本發(fā)明前述任一種實(shí)施方式中所述的方法的步驟。
[0022]本發(fā)明還涉及一種用于監(jiān)控軸承的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:至少一個(gè)傳感器，其配置用于獲得有關(guān)一個(gè)或更多個(gè)影響所述軸承剩余壽命的因子的數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)還包括:至少一個(gè)識(shí)別傳感器，其配置用于獲得唯一地識(shí)別所述軸承的識(shí)別數(shù)據(jù)；傳送裝置，其配置成用工業(yè)無線協(xié)議自至少一個(gè)傳感器傳送數(shù)據(jù)和/或?qū)?shù)據(jù)傳送至至少一個(gè)傳感器；以及數(shù)據(jù)處理單元，其配置用于將所述的有關(guān)一個(gè)或更多個(gè)影響所述軸承剩余壽命的因子的數(shù)據(jù)和所述識(shí)別數(shù)據(jù)作為已記錄的數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)庫中。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述工業(yè)無線協(xié)議基于IEE802.15.4。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，所述至少一個(gè)傳感器附連于所述軸承的內(nèi)環(huán)或外環(huán)。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述的配置用于獲得有關(guān)一個(gè)或更多個(gè)影響所述軸承剩余壽命的因子的數(shù)據(jù)的至少一個(gè)傳感器被配置成在以下時(shí)期的其中一個(gè)的至少部分時(shí)間內(nèi)獲得所述數(shù)據(jù):在所述軸承的制造期間、在所述軸承的制造以后并且在所述軸承的使用以前、在所述軸承的使用期間、在所述軸承沒有在使用中的時(shí)期、在所述軸承的運(yùn)輸期間。這樣可以創(chuàng)建軸承的完整歷史記錄。因此，由于在軸承整個(gè)壽命期間累積剩余壽命數(shù)據(jù)，從它制造一開始直至現(xiàn)在，在它壽命周期任一點(diǎn)都可以能夠關(guān)于單獨(dú)軸承剩余壽命進(jìn)行更準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)。根據(jù)所應(yīng)用的特定的數(shù)學(xué)壽命周期模型，最終用戶被通知包括建議何時(shí)更換或翻新軸承的相關(guān)信息。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，所述的有關(guān)一個(gè)或更多個(gè)影響所述軸承剩余壽命的因子的數(shù)據(jù)包括有關(guān)以下至少其中之一的量級(jí)和/或嚴(yán)重性數(shù)據(jù):振動(dòng)、溫度、滾動(dòng)接觸力/應(yīng)力、高頻率應(yīng)力波、潤滑劑狀態(tài)、滾動(dòng)表面損壞、運(yùn)行速度、負(fù)載的載荷、潤滑狀態(tài)、濕度、接觸濕氣或離子流體、受到機(jī)械震動(dòng)、腐蝕、疲勞損壞、磨損。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施方式，所述至少一個(gè)識(shí)別傳感器包括配置用于從與所述軸承相關(guān)的可機(jī)讀識(shí)別器獲得所述識(shí)別數(shù)據(jù)的讀取機(jī)。在其制造期間可機(jī)讀識(shí)別器可應(yīng)用于軸承。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述數(shù)據(jù)處理單元配置用于電子地記錄所述數(shù)據(jù)。
[0029]根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方式，系統(tǒng)包括預(yù)測(cè)單元，預(yù)測(cè)單元配置為使用已記錄的數(shù)據(jù)和數(shù)學(xué)的剩余壽命預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)軸承的剩余壽命。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施方式，隨著新數(shù)據(jù)由至少一個(gè)傳感器獲得并且/或者被數(shù)據(jù)處理單元記錄，預(yù)測(cè)單元被配置用于使用數(shù)學(xué)的剩余壽命預(yù)測(cè)模型和新數(shù)據(jù)更新剩余壽命預(yù)測(cè)，新數(shù)據(jù)涉及影響軸承剩余壽命的一個(gè)或更多個(gè)因子和/或涉及一個(gè)或更多個(gè)相似或大致上相同的軸承。比如使用從多個(gè)軸承收集的數(shù)據(jù)，例如長期的和/或基于相似或大致上相同軸承的測(cè)試的記錄可以得以采用。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，軸承是滾動(dòng)元件軸承。滾動(dòng)軸承可以是圓柱滾子軸承、球形滾子軸承、圓環(huán)滾子軸承、錐形滾子軸承、圓錐滾子軸承或滾針軸承中的任一種。
[0032]根據(jù)本發(fā)明所述的方法、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品可被用來監(jiān)測(cè)用在機(jī)動(dòng)車、航空、鐵路、采礦業(yè)、風(fēng)力、海洋、金屬制造和其它機(jī)械應(yīng)用中的至少一個(gè)軸承的剩余壽命，這些應(yīng)用要求高耐磨性和/或增加的疲勞和抗張強(qiáng)度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]參考附圖，通過非限制性的實(shí)例，將在下文中進(jìn)一步解釋本發(fā)明，其中:
[0034]圖1表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式所述的系統(tǒng)，
[0035]圖2是表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的方法的步驟的流程圖，以及
[0036]圖3表示滾動(dòng)元件軸承，其剩余壽命可使用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式所述的系統(tǒng)或方法預(yù)測(cè)。
[0037]應(yīng)當(dāng)注意的是，附圖不是按比例繪制，并且出于清楚起見，某些特征的尺寸被夸大了。
[0038]此外，只要沒有沖突存在，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的任何特征可與本發(fā)明的任何其它實(shí)施方式的任何其它特征組合。

【具體實(shí)施方式】
[0039]圖1表示在軸承12使用期間用于監(jiān)控它們的系統(tǒng)10。圖示實(shí)施方式表示兩個(gè)滾動(dòng)元件軸承12，但是，根據(jù)本發(fā)明所述的系統(tǒng)10可用于預(yù)測(cè)任何類型的、并且不需要具有相同類型或大小的一個(gè)或更多個(gè)軸承12的剩余壽命。系統(tǒng)10包括多個(gè)傳感器14，例如聲發(fā)射傳感器和/或加速計(jì)，配置用于獲得有關(guān)一個(gè)或更多個(gè)影響每個(gè)軸承12的剩余壽命的因子的數(shù)據(jù)。傳感器14可與軸承12結(jié)合，它可被附連到軸承的內(nèi)環(huán)或外環(huán)或者附連到軸承殼體，它可被放置在軸承12附近或距離軸承遠(yuǎn)程放置。來自一個(gè)軸承12的數(shù)據(jù)可使用一個(gè)或更多個(gè)傳感器14自動(dòng)地獲取。
[0040]滾動(dòng)接觸力例如可通過應(yīng)變傳感器14記錄，該應(yīng)變傳感器14位于軸承外環(huán)的外表面或側(cè)面上，或是軸承內(nèi)環(huán)的內(nèi)表面或內(nèi)側(cè)面上。這樣的應(yīng)變傳感器14可以是電阻式的或者用嵌入在軸承12內(nèi)的光學(xué)纖維的拉伸。
[0041]傳感器14可嵌入在軸承環(huán)中或在外部地附連于軸承殼體從而監(jiān)控潤滑劑狀態(tài)。潤滑劑可能以若干方式被污染物降級(jí)。例如，由于其含水率或腐蝕材料(例如，酸、鹽等)的夾帶，潤滑劑膜也許未能保護(hù)軸承12免受腐蝕。作為另一個(gè)實(shí)例，潤滑劑膜可能被對(duì)于軸承滾道有磨蝕作用的固體材料污染。潤滑劑膜也可能受到過量的載荷、潤滑劑的低粘度或潤滑劑被顆粒材料污染、或者潤滑劑的缺乏的危害。在潤滑膜不起作用的情況下，潤滑膜的狀態(tài)可通過檢測(cè)傳播通過軸承環(huán)和周圍結(jié)構(gòu)的高頻率應(yīng)力波來評(píng)估。
[0042]系統(tǒng)10還包括至少一個(gè)識(shí)別傳感器，配置用于獲得唯一地識(shí)別每個(gè)軸承12的識(shí)別數(shù)據(jù)16。識(shí)別數(shù)據(jù)16可從與軸承12相關(guān)聯(lián)的可機(jī)讀識(shí)別器獲得，并且優(yōu)選地設(shè)置在軸承12本身上從而使其屬于軸承12，即使軸承12被移動(dòng)到不同的位置或軸承12被翻新。這樣的機(jī)讀識(shí)別器的實(shí)例是被雕刻、粘合、物理結(jié)合、或其它方式地固定到軸承的標(biāo)記，或是位于軸承上的凸起或其它變形的樣式。這樣的識(shí)別器可機(jī)械地、光學(xué)地、電子地或其它方式地通過機(jī)器可讀。識(shí)別數(shù)據(jù)16例如可以是牢固地附連于軸承12的序列號(hào)或電子設(shè)備、例如射頻識(shí)別(RFID)標(biāo)簽。RFID標(biāo)簽的電路可接收它的來自入射的電磁輻射的動(dòng)力，所述入射的電磁輻射由外部源產(chǎn)生，例如數(shù)據(jù)處理單元18或由數(shù)據(jù)處理單元18控制的另外的設(shè)備(未示出)。
[0043]數(shù)據(jù)使用工業(yè)無線協(xié)議被傳送至至少一個(gè)傳感器14或自至少一個(gè)傳感器14傳送。數(shù)據(jù)可在傳感器14之間和/或傳感器和系統(tǒng)10的另一部件之間傳遞，所述另一部件例如是數(shù)據(jù)處理單元18、數(shù)據(jù)庫20或者在系統(tǒng)10外部的部件。
[0044]如果采用合適的無線通信協(xié)議，例如IEEE802.15.4中所描述的，那么安裝在點(diǎn)上的新軸承將宣告其存在并且出于該目的而開發(fā)的軟件將通信其唯一的數(shù)字身份。然后合適的數(shù)據(jù)庫功能使該身份和位置與軸承先前的歷史聯(lián)系起來。
[0045]這樣的識(shí)別數(shù)據(jù)16使得軸承12的最終用戶或供應(yīng)者能夠驗(yàn)證特定的軸承是真實(shí)商品還是偽造產(chǎn)品。非法的軸承制造商例如可能試圖通過提供以虛假商標(biāo)包裝的、次等的軸承欺騙最終用戶或原始設(shè)備制造商(0ΕΜ)，從而給出一種軸承是來自可靠來源的正品的印象。用舊的軸承可能被翻新然后販賣并且沒有它們已被翻新的提示，并且舊的軸承可能被清理、拋光并且販賣，而買家無法得知軸承的實(shí)際使用時(shí)間。但是假如給予軸承虛假的身份，根據(jù)本發(fā)明所述的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的檢查可顯露出差異。例如，偽造產(chǎn)品的身份將不會(huì)出現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫中，或者在其識(shí)別數(shù)據(jù)名義下獲得的剩余壽命數(shù)據(jù)將與被檢查的虛假的軸承不一致。根據(jù)本發(fā)明所述的系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，指示出每個(gè)合法軸承的使用時(shí)間以及該軸承是否被翻新過。由此，根據(jù)本發(fā)明所述的系統(tǒng)可幫助軸承的鑒定。
[0046]所述系統(tǒng)10包括至少一個(gè)數(shù)據(jù)處理單元18，配置用于將有關(guān)一個(gè)或更多個(gè)影響每個(gè)軸承12的剩余壽命的因子的數(shù)據(jù)和識(shí)別數(shù)據(jù)16作為已記錄的數(shù)據(jù)電子記錄在數(shù)據(jù)庫20中。
[0047]數(shù)據(jù)庫20可由軸承12的制造商維護(hù)。因此，成批的相似或大致上相同的軸承12的每一個(gè)軸承12可被追蹤到。在數(shù)據(jù)庫20中收集的整批軸承12的剩余壽命數(shù)據(jù)使得制造商能夠推斷出進(jìn)一步的信息，例如關(guān)于使用類型或環(huán)境相對(duì)剩余壽命變化率之間的關(guān)系，從而進(jìn)一步改進(jìn)對(duì)于最終用戶的服務(wù)。
[0048]數(shù)據(jù)庫20可包括在軸承的制造以后和在軸承12的運(yùn)輸期間從至少一個(gè)傳感器14獲得的數(shù)據(jù)。至少一個(gè)傳感器14(不一定要與軸承12使用中時(shí)所利用的至少一個(gè)傳感器14相同)可以登記在這期間軸承受到的力的量級(jí)、化學(xué)物的種類和濃度、潮濕的程度等。
[0049]該系統(tǒng)還可選地包括預(yù)測(cè)單元22，配置用于使用已記錄的數(shù)據(jù)和數(shù)學(xué)的剩余壽命預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)每個(gè)軸承12的剩余壽命。
[0050]應(yīng)當(dāng)注意的是，不是所有的系統(tǒng)10的部件都必須要位于軸承12附近。系統(tǒng)10的部件可通過有線或無線的方式、或者兩者結(jié)合的方式通信，并且位于任何合適的位置。例如，包含已記錄的數(shù)據(jù)20和多個(gè)數(shù)學(xué)的剩余壽命預(yù)測(cè)模型25的數(shù)據(jù)庫可位于遠(yuǎn)程位置并且通過例如服務(wù)器24與至少一個(gè)數(shù)據(jù)處理單元18通信，所述數(shù)據(jù)處理單元18與軸承12位于相同或不同的地方。
[0051]至少一個(gè)數(shù)據(jù)處理單元18可選地預(yù)處理來自傳感器14的識(shí)別數(shù)據(jù)16和信號(hào)。信號(hào)可以被變換、重定格式或另外地被處理從而產(chǎn)生代表檢測(cè)到的量級(jí)的使用壽命數(shù)據(jù)。至少一個(gè)數(shù)據(jù)處理單元18例如可布置成通過通信網(wǎng)絡(luò)，例如電信網(wǎng)絡(luò)或因特網(wǎng)與識(shí)別數(shù)據(jù)16和剩余壽命數(shù)據(jù)通信。服務(wù)器24可將數(shù)據(jù)記入數(shù)據(jù)庫20同時(shí)與識(shí)別數(shù)據(jù)16相關(guān)聯(lián)，由此通過久而久之累積使用壽命數(shù)據(jù)來建立軸承12的歷史。
[0052]應(yīng)當(dāng)指出的是，至少一個(gè)數(shù)據(jù)處理單元18、預(yù)測(cè)單元22和/或數(shù)據(jù)庫20不必須要是分開的單元，而是可以任何合適的方式組合。例如，個(gè)人電腦可被用于執(zhí)行涉及本發(fā)明的方法。
[0053]傳感器14被配置用于獲得有關(guān)一個(gè)或更多個(gè)影響所述軸承12剩余壽命的因子的數(shù)據(jù)。例如，傳感器14可配置用于獲得有關(guān)以下至少其中之一的量級(jí)和/或嚴(yán)重性數(shù)據(jù):振動(dòng)、溫度、滾動(dòng)接觸力/應(yīng)力、高頻率應(yīng)力波、潤滑劑狀態(tài)、滾動(dòng)表面損壞、運(yùn)行速度、負(fù)載的載荷、潤滑狀態(tài)、濕度、接觸濕氣或離子流體、受到機(jī)械震動(dòng)、腐蝕、疲勞損壞、磨損。
[0054]傳感器14可配置成在以下時(shí)期的其中一個(gè)的至少部分時(shí)間內(nèi)獲得所述數(shù)據(jù):在所述軸承的制造期間、在所述軸承的制造以后并且在所述軸承的使用以前、在所述軸承的使用期間、在所述軸承沒有在使用中的時(shí)期、在所述軸承的運(yùn)輸期間。數(shù)據(jù)可周期性地、大致上持續(xù)地、隨機(jī)地、應(yīng)要求地、或在任何合適時(shí)間獲得。此外，數(shù)據(jù)處理單元18可從例如用戶或軸承的制造商、從除了系統(tǒng)的其中一個(gè)傳感器14之外的源頭獲得有關(guān)一個(gè)或更多個(gè)影響軸承12剩余壽命的因子的數(shù)據(jù)。
[0055]這樣可以創(chuàng)建軸承的完整歷史記錄。因此，由于在軸承整個(gè)壽命期間累積剩余壽命數(shù)據(jù)，從它制造一開始直至現(xiàn)在，在它壽命周期任一點(diǎn)都可以能夠關(guān)于單獨(dú)軸承剩余壽命進(jìn)行更準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)。根據(jù)所應(yīng)用的特定的數(shù)學(xué)壽命周期模型，最終用戶被通知包括建議何時(shí)更換或翻新軸承的相關(guān)信息。
[0056]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，預(yù)測(cè)單元22可配置成使用涉及一個(gè)或更多個(gè)相似或大致上相同的軸承12的已記錄的數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)軸承12或軸承類型的剩余壽命。由此可得到軸承12或軸承的類型的平均剩余壽命。
[0057]隨著新數(shù)據(jù)由至少一個(gè)傳感器14獲得并且/或者被數(shù)據(jù)處理單元18記錄，預(yù)測(cè)單元22可被配置為使用數(shù)學(xué)的剩余壽命預(yù)測(cè)模型和新數(shù)據(jù)更新剩余壽命預(yù)測(cè)，新數(shù)據(jù)涉及影響軸承12剩余壽命的一個(gè)或更多個(gè)因子和/或涉及一個(gè)或更多個(gè)相似或大致上相同的軸承12。這樣的更新可周期性地、大致上連續(xù)地、隨意地應(yīng)要求地進(jìn)行或者在任何合適的時(shí)候進(jìn)行。
[0058]系統(tǒng)10可被布置成基于唯一地識(shí)別軸承12的數(shù)據(jù)16、從例如存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫25中的多個(gè)數(shù)學(xué)的剩余壽命預(yù)測(cè)模型中選擇特定的剩余壽命預(yù)測(cè)模型。預(yù)測(cè)單元22可另外地、或可替代地配置成接收有關(guān)以下至少其中之一的輸入:數(shù)學(xué)的剩余壽命預(yù)測(cè)模型的一個(gè)或更多個(gè)參數(shù)、來自例如用戶或另一預(yù)測(cè)單元的數(shù)學(xué)的剩余壽命預(yù)測(cè)模型選擇。
[0059]一旦已經(jīng)進(jìn)行了軸承12的軸承狀況評(píng)估和剩余壽命的預(yù)測(cè)26，它可能在用戶界面上顯示，并且/或者發(fā)送給用戶、軸承制造商、數(shù)據(jù)庫和/或另外的預(yù)測(cè)單元22。關(guān)于通過系統(tǒng)10建議何時(shí)維護(hù)、更換或翻新一個(gè)或更多個(gè)被監(jiān)控的軸承12以及軸承狀況的通知可以任何合適方式進(jìn)行，例如通過通信網(wǎng)絡(luò)、郵件或電話、信件、傳真、警報(bào)信號(hào)或者拜訪制造商代表。
[0060]軸承狀況評(píng)估或軸承12的剩余壽命的預(yù)測(cè)26可用于告知用戶他/她何時(shí)應(yīng)該更換軸承12。當(dāng)干涉成本(包括勞力、材料以及例如設(shè)備產(chǎn)出的損失)通過暗含在繼續(xù)運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)成本方面的減少而被證明是正確的，對(duì)更換軸承12的干涉被證明是正確的。風(fēng)險(xiǎn)成本可計(jì)算為一方面在使用中故障的概率以及另一方面由于這種使用中的故障引起的財(cái)務(wù)損失的乘積。
[0061]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，所述系統(tǒng)可配置用于從例如用戶獲得有關(guān)軸承12剩余壽命的數(shù)據(jù)，并且用于將該數(shù)據(jù)與軸承12的剩余壽命預(yù)測(cè)26 —起發(fā)送到數(shù)學(xué)的剩余壽命預(yù)測(cè)模型開發(fā)者，從而可以進(jìn)行數(shù)學(xué)的剩余壽命預(yù)測(cè)模型的改進(jìn)或者改變。
[0062]圖2表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式所述的方法的步驟。所述方法包括以下步驟:獲得唯一地識(shí)別軸承的識(shí)別數(shù)據(jù)、獲得有關(guān)影響軸承剩余壽命的一個(gè)或更多個(gè)因子的數(shù)據(jù)、記錄該數(shù)據(jù)并且可選地使用已記錄的數(shù)據(jù)和數(shù)學(xué)的剩余壽命預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)軸承剩余壽命。使用例如基于IEE802.15.4的工業(yè)無線協(xié)議，數(shù)據(jù)被傳送到至少一個(gè)傳感器和/或從至少一個(gè)傳感器被傳送，該傳感器獲得有關(guān)影響軸承剩余壽命的一個(gè)或更多個(gè)因子的數(shù)據(jù)和/或識(shí)別數(shù)據(jù)。通過至少一個(gè)傳感器所得到的數(shù)據(jù)、識(shí)別數(shù)據(jù)、已記錄的數(shù)據(jù)和/或剩余壽命預(yù)測(cè)也可使用例如基于IEE802.15.4的工業(yè)無線協(xié)議，被傳達(dá)到系統(tǒng)的任何其它部件或系統(tǒng)之外、到用戶和/或軸承制造商。
[0063]應(yīng)當(dāng)理解的是，這些步驟并不必需要按照?qǐng)D2所示的順序?qū)嵭校强梢匀魏魏线m的順序?qū)嵭?。例如，識(shí)別數(shù)據(jù)可以在有關(guān)影響軸承剩余壽命的一個(gè)或更多個(gè)因子的任何數(shù)據(jù)被獲得和/或儲(chǔ)存之前被記錄。在任何合適的時(shí)間，用于進(jìn)行軸承壽命預(yù)測(cè)的數(shù)學(xué)的剩余壽命預(yù)測(cè)模型可被選擇或改變并且預(yù)測(cè)可被更新。
[0064]圖3示意性地表示可使用根據(jù)本發(fā)明所述的系統(tǒng)和方法監(jiān)控的軸承12的實(shí)例。圖3表示滾動(dòng)元件軸承12，包括內(nèi)環(huán)28、外環(huán)30和成組的滾動(dòng)元件32。可以使用根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式所述的系統(tǒng)和方法監(jiān)控的軸承12的內(nèi)環(huán)28和/或外環(huán)30，可以具有任何大小并且具有任何承載能力。內(nèi)環(huán)28和/或外環(huán)30例如可以具有直至幾米的直徑以及直至數(shù)千噸的承載能力。
[0065]在權(quán)利要求范圍內(nèi)的本發(fā)明的進(jìn)一步的修改對(duì)于技術(shù)人員來說是明顯的。即使權(quán)利要求指向用于監(jiān)控軸承的方法、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，這樣的方法、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)程序可被用于預(yù)測(cè)旋轉(zhuǎn)機(jī)械，例如齒輪的一些其它部件。
【權(quán)利要求】
1.一種用于監(jiān)控軸承(12)的方法，包括以下步驟: 使用至少一個(gè)傳感器(14)獲得有關(guān)一個(gè)或更多個(gè)影響所述軸承(12)剩余壽命的因子的數(shù)據(jù)， 其特征在于， 它還包括以下步驟 獲得唯一地識(shí)別所述軸承(12)的識(shí)別數(shù)據(jù)(16)， 使用工業(yè)無線協(xié)議自至少一個(gè)傳感器(14)傳送數(shù)據(jù)和/或?qū)?shù)據(jù)傳送至至少一個(gè)傳感器(14),以及 將所述的有關(guān)一個(gè)或更多個(gè)影響所述軸承(12)剩余壽命的因子的數(shù)據(jù)和所述識(shí)別數(shù)據(jù)(16)作為已記錄的數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)庫(20)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述工業(yè)無線協(xié)議基于122802.15.4。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述至少一個(gè)傳感器(14)附連于所述軸承(12)的內(nèi)環(huán)(28)或外環(huán)(30)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述的獲得有關(guān)一個(gè)或更多個(gè)影響軸承(12)剩余壽命的因子的數(shù)據(jù)的步驟在以下時(shí)期的其中一個(gè)的至少部分時(shí)間內(nèi)實(shí)行:在所述軸承的制造期間、在所述軸承的制造以后并且在所述軸承的使用以前、在所述軸承的使用期間、在所述軸承(12)沒有在使用中的時(shí)期、在所述軸承(12)的運(yùn)輸期間。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述的有關(guān)一個(gè)或更多個(gè)影響所述軸承(12)剩余壽命的因子的數(shù)據(jù)包括有關(guān)以下至少其中之一的量級(jí)和/或嚴(yán)重性數(shù)據(jù):振動(dòng)、溫度、滾動(dòng)接觸力/應(yīng)力、高頻率應(yīng)力波、潤滑劑狀態(tài)、滾動(dòng)表面損壞、運(yùn)行速度、負(fù)載的載荷、潤滑狀態(tài)、濕度、接觸濕氣或離子流體、受到機(jī)械震動(dòng)、腐蝕、疲勞損壞、磨損。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述的獲得所述識(shí)別數(shù)據(jù)(16)的步驟包括從與所述軸承(12)相關(guān)的可機(jī)讀識(shí)別器獲得所述識(shí)別數(shù)據(jù)(16)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，電子裝置被用在所述的將所述數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)庫(20)中的步驟里。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，它包括使用所述已記錄的數(shù)據(jù)和數(shù)學(xué)的剩余壽命預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)所述軸承(12)的剩余壽命的步驟。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述軸承(12)是滾動(dòng)元件軸承(12)。
10.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其特征在于，它包括計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序包含計(jì)算機(jī)程序編碼裝置，配置用于使計(jì)算機(jī)或處理器執(zhí)行存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀媒介或載波上的根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法的步驟。
11.一種用于監(jiān)控軸承(12)的系統(tǒng)(10)包括: 至少一個(gè)傳感器(14),其配置用于獲得有關(guān)一個(gè)或更多個(gè)影響所述軸承(12)剩余壽命的因子的數(shù)據(jù)， 其特征在于，它還包括: 至少一個(gè)識(shí)別傳感器(14),其配置用于獲得唯一地識(shí)別所述軸承(12)的識(shí)別數(shù)據(jù)(16), 傳送裝置，其配置成使用工業(yè)無線協(xié)議自至少一個(gè)傳感器(14)傳送數(shù)據(jù)和/或?qū)?shù)據(jù)傳送至至少一個(gè)傳感器(14)，以及 數(shù)據(jù)處理單元(18)，其配置用于將所述的有關(guān)一個(gè)或更多個(gè)影響所述軸承(12)剩余壽命的因子的數(shù)據(jù)和所述識(shí)別數(shù)據(jù)(16)作為已記錄的數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)庫(20)中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述工業(yè)無線協(xié)議基于IEE802.15.4。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述至少一個(gè)傳感器(14)附連于所述軸承(12)的內(nèi)環(huán)(28)或外環(huán)(30)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，配置用于獲得有關(guān)一個(gè)或更多個(gè)影響所述軸承(12)剩余壽命的因子的數(shù)據(jù)的所述至少一個(gè)傳感器(14)被配置成在以下時(shí)期的其中一個(gè)的至少部分時(shí)間內(nèi)獲得所述數(shù)據(jù):在所述軸承的制造期間、在所述軸承的制造以后并且在所述軸承的使用以前、在所述軸承的使用期間、在所述軸承(12)沒有在使用中的時(shí)期、在所述軸承(12)的運(yùn)輸期間。
15.根據(jù)權(quán)利要求11至14的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述的有關(guān)一個(gè)或更多個(gè)影響所述軸承(12)剩余壽命的因子的數(shù)據(jù)包括有關(guān)以下至少其中之一的量級(jí)和/或嚴(yán)重性數(shù)據(jù):振動(dòng)、溫度、滾動(dòng)接觸力/應(yīng)力、高頻率應(yīng)力波、潤滑劑狀態(tài)、滾動(dòng)表面損壞、運(yùn)行速度、負(fù)載的載荷、潤滑狀態(tài)、濕度、接觸濕氣或離子流體、受到機(jī)械震動(dòng)、腐蝕、疲勞損壞、磨損。
16.根據(jù)權(quán)利要求11至15的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述至少一個(gè)識(shí)別傳感器(14)包括配置用于從與所述軸承(12)相關(guān)的可機(jī)讀識(shí)別器獲得所述識(shí)別數(shù)據(jù)(16)的讀取機(jī)。
17.根據(jù)權(quán)利要求11至16中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理單元(18)配置用于電子地記錄所述數(shù)據(jù)。
18.根據(jù)權(quán)利要求11至17的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，它包括預(yù)測(cè)單元(22)，其配置為用所述已記錄的數(shù)據(jù)和數(shù)學(xué)的剩余壽命預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)所述軸承(12)的剩余壽命。
19.根據(jù)權(quán)利要求11至18中的任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(10)，其特征在于，所述軸承(12)是滾動(dòng)元件軸承(12)。
【文檔編號(hào)】G01M13/04GK104335023SQ201380025002
【公開日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2013年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月24日
【發(fā)明者】K.漢密爾頓, B.默里 申請(qǐng)人:Skf公司