CH617267A5

CH617267A5 - Method and device for detecting the wear on the bearings of a rotating shaft

Info

Publication number: CH617267A5
Application number: CH823477A
Authority: CH
Inventors: Alfred Genot
Original assignee: Semt
Priority date: 1976-09-24
Filing date: 1977-07-05
Publication date: 1980-05-14
Also published as: BE856765A; NL7708537A; IT1082867B; AU514618B2; BR7705163A; DK293677A; FR2365780A1; ES461451A1; AU2686177A; DD131056A5; GB1572281A; PL110168B1; NO772398L; CS202076B2; SE7708174L; PL200815A1; JPS5342065A; FI772790A; DE2742413A1

Abstract

In line with the bearings (11) of a crankshaft (10) of a diesel engine of a ship, are placed sensors (C) for continuously detecting the radial positions of the surfaces of the bearings of the shaft (10) and for producing signals representing these positions. The signals are supplied to an analog or digital processing circuit (16). The signals received are compared to each other and to reference values by the circuit (16). An alarm or signalling circuit (18) is triggered by the processing circuit (16) when at least one of the signals becomes greater than or equal to the corresponding reference value. Thus the requirement for periodic inspection in order to prevent damage to the shaft is avoided. <IMAGE>

Description

L'invention concerne un procédé et un dispositif de détection d'usure des paliers d'un arbre rotatif, et en particulier de l'arbre-manivelle ou du vilebrequin d'un moteur Diesel de forte puissance, par exemple d'un moteur Diesel semi-rapide destiné à un navire. The invention relates to a method and a device for detecting wear of the bearings of a rotary shaft, and in particular of the crankshaft or the crankshaft of a high power diesel engine, for example a diesel engine. semi-rapid intended for a ship.

On sait en effet que l'usure des paliers d'un arbre-manivelle d'un moteur Diesel de forte puissance, par exemple destiné à un navire, pose des problèmes techniques très importants, qui peuvent avoir des conséquences extrêmement graves. En effet, une usure très faible des surfaces des paliers d'un tel arbre-manivelle peut provoquer un désalignement de l'arbre, se traduisant par sa rupture. Une surveillance et un entretien constant des paliers de l'arbre-manivelle ne permettent pas de façon totalement sûre d'éviter cet accident. C'est pourquoi on est souvent conduit à prévoir une inspection périodique, par exemple toutes les trois mille heures, des paliers de l'arbre-manivelle. Toutefois, cette inspection doit être réalisée par un technicien spécialisé disposant d'un outillage particulier, et elle demande beaucoup de temps et des moyens importants. It is known in fact that the wear of the bearings of a crankshaft of a high power diesel engine, for example intended for a ship, poses very important technical problems, which can have extremely serious consequences. Indeed, very little wear on the bearing surfaces of such a crankshaft can cause a misalignment of the shaft, resulting in its rupture. Constant monitoring and maintenance of the crankshaft bearings does not completely prevent this accident. This is why it is often necessary to provide for a periodic inspection, for example every three thousand hours, of the bearings of the crankshaft. However, this inspection must be carried out by a specialized technician with special tools, and it requires a lot of time and significant resources.

Cette inspection périodique demande donc beaucoup de temps et d'argent, et elle représente de plus une contrainte gênante pour l'armateur d'un navire. On a toutefois considéré jusqu'à présent que cette inspection périodique était un moindre mal, si elle permettait d'éviter la rupture de l'arbre-manivelle à un moment quelconque du fonctionnement du moteur, où le navire peut se trouver en pleine mer. This periodic inspection therefore requires a great deal of time and money, and it also represents a troublesome constraint for the owner of a ship. However, it has so far been considered that this periodic inspection is a lesser harm, if it makes it possible to prevent the crankshaft from breaking at any time during operation of the engine, where the ship may be at sea.

L'invention a précisément pour objet de pallier ces inconvénients, au moyen d'un procédé et d'un dispositif de détection automatique d'usure des paliers d'un tel arbre-manivelle. The object of the invention is precisely to overcome these drawbacks, by means of a method and of a device for automatically detecting wear of the bearings of such a crankshaft.

L'invention propose donc un procédé de détection d'usure des paliers d'un tel arbre rotatif, caractérisé en ce qu'il consiste à détecter et à repérer les positions radiales des surfaces de palier de l'arbre, à comparer des positions à des positions de référence, et à commander un signal d'alarme ou de signalisation lorsque l'écart entre une position radiale détectée et une position de référence correspondante devient supérieur ou égal à une valeur déterminée. The invention therefore provides a method of detecting wear of the bearings of such a rotary shaft, characterized in that it consists in detecting and locating the radial positions of the bearing surfaces of the shaft, in comparing positions with reference positions, and to command an alarm or signaling signal when the difference between a detected radial position and a corresponding reference position becomes greater than or equal to a determined value.

L'invention propose également un dispositif pour la mise en œuvre dudit procédé, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens, destinés à être placés au droit des paliers de l'arbre, pour détecter de façon continue les positions radiales des surfaces de paliers de l'arbre et pour produire des signaux représentant ces positions, un circuit de traitement analogique ou numérique recevant ces signaux et les comparant entre eux et à des valeurs de référence, et un circuit d'alarme ou de signalisation qui est déclenché par le circuit de traitement lorsque l'un au moins des signaux est supérieur ou égal à une valeur de référence correspondante. The invention also provides a device for implementing said method, characterized in that it comprises means, intended to be placed in line with the bearings of the shaft, for continuously detecting the radial positions of the bearing surfaces of the tree and to produce signals representing these positions, an analog or digital processing circuit receiving these signals and comparing them with each other and with reference values, and an alarm or signaling circuit which is triggered by the circuit processing when at least one of the signals is greater than or equal to a corresponding reference value.

On comprend que ce procédé et ce dispositif de détection d'usure selon l'invention, permettent de se dispenser de l'inspection périodique précitée, dont le prix de revient était très élevé, et qu'ils permettent de garantir de façon beaucoup plus sûre le fonctionnement correct de l'arbre rotatif. It is understood that this method and this wear detection device according to the invention make it possible to dispense with the aforementioned periodic inspection, the cost price of which was very high, and that they make it possible to guarantee in a much safer manner. the correct functioning of the rotary shaft.

En particulier, le procédé et le dispositif selon l'invention permettent de détecter dès sa naissance l'apparition d'un défaut, et de surveiller de façon continue le développement de ce défaut, et vérifier qu'il reste inférieur à une valeur critique lorsqu'il n'est pas possible d'y remédier immédiatement. In particular, the method and the device according to the invention make it possible to detect from the outset the appearance of a defect, and to continuously monitor the development of this defect, and verify that it remains below a critical value when 'It is not possible to remedy this immediately.

L'invention sera mieux comprise au cours de la description explicative qui va suivre, faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: The invention will be better understood during the explanatory description which follows, given with reference to the appended schematic drawings given solely by way of example illustrating an embodiment of the invention and in which:

la figure unique représente schématiquement un dispositif selon l'invention de détection d'usure des paliers d'un arbre-manivelle d'une machine thermique. the single FIGURE schematically represents a device according to the invention for detecting wear of the bearings of a crankshaft of a thermal machine.

Dans le dessin, on a représenté de façon très schématique un arbre-manivelle, ou vilebrequin, tel que par exemple celui d'un moteur Diesel semi-rapide de forte puissance, comprenant un grand nombre de cylindres, qui est destiné à équiper un navire. Cet arbre-manivelle 10 comprend un certain nombre de paliers 11 au moyen desquels il est supporté en rotation, et des manetons 12 sur lesquels seront montées les bielles du moteur. In the drawing, there is shown very schematically a crankshaft, or crankshaft, such as for example that of a high power semi-fast diesel engine, comprising a large number of cylinders, which is intended to equip a ship . This crankshaft 10 comprises a number of bearings 11 by means of which it is supported in rotation, and crank pins 12 on which the engine connecting rods will be mounted.

Des capteurs de proximité C sont montés au droit des paliers de l'arbre 10, en étant par exemple disposés à l'intérieur des chapeaux de paliers 13 (représentés ici très schématiquement par une zone hâchurée), dans un logement correspondant, ou bien ces capteurs de proximité C peuvent être disposés juste à côté des chapeaux de palier, tout en étant cependant en regard s Proximity sensors C are mounted in line with the bearings of the shaft 10, being for example arranged inside the bearing caps 13 (represented here very schematically by a hatched area), in a corresponding housing, or else these proximity sensors C can be placed right next to the bearing caps, while being opposite

10 10

15 15

20 20

25 25

30 30

35 35

40 40

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de la surface du palier, selon les cas. Avantageusement, les capteurs de proximité C seront disposés juste au-dessus des surfaces de paliers de l'arbre 10, sensiblement à la verticale de l'axe longitudinal 14 de l'arbre, c'est-à-dire à l'endroit où les défauts détectés peuvent avoir une amplitude maximale. of the bearing surface, as appropriate. Advantageously, the proximity sensors C will be arranged just above the bearing surfaces of the shaft 10, substantially vertical to the longitudinal axis 14 of the shaft, that is to say where the faults detected may have a maximum amplitude.

Ces capteurs de proximité C sont du type sans contact avec la surface de palier à laquelle ils sont associés, et peuvent être par exemple des capteurs disponibles dans le commerce, tel que le capteur TW 12 commercialisé par Vibromètre, à induction variable, ou le capteur KD 2300 à variation de champ, commercialisé par Kaman. These proximity sensors C are of the type without contact with the bearing surface to which they are associated, and may for example be commercially available sensors, such as the TW 12 sensor marketed by vibrometer, with variable induction, or the sensor KD 2300 with field variation, marketed by Kaman.

Ces capteurs sont reliés par des conducteurs 15 aux entrées d'un circuit 16 de traitement numérique ou analogique, qui compare en continu les signaux émis par les capteurs C à des valeurs de référence correspondantes qui lui sont fournies par un circuit 17. La sortie du circuit dé traitement 16 est reliée à un circuit 18 d'alarme ou de signalisation, comme indiqué sur le dessin. These sensors are connected by conductors 15 to the inputs of a digital or analog processing circuit 16, which continuously compares the signals emitted by the sensors C with corresponding reference values supplied to it by a circuit 17. The output of the processing circuit 16 is connected to an alarm or signaling circuit 18, as indicated in the drawing.

Un défaut quelconque d'un des paliers 11 de l'arbre rotatif 10, tel par exemple qu'un mauvais graissage, peut se traduire par une usure relativement très faible du revêtement de surface du palier correspondant, ce qui provoque l'apparition de criques ou de fissures dans le palier, et peut conduire à la rupture de l'arbre au bout d'un certain temps. Les capteurs C mesurent en continu la distance qui les sépare de la surface en rotation des paliers 11 correspondants, et transmettent au circuit de traitement 16 des signaux électriques représentant cette distance. Dans le circuit 16, les valeurs ou amplitudes de ces signaux sont comparées de façon continue à des valeurs de référence, représentant par exemple un seuil critique, et dès que l'un des signaux devient égal ou supérieur à une valeur de référence correspondante, c'est-à-dire lorsque le seuil critique est atteint, le circuit de traitement 16 commande par l'intermédiaire du circuit 18 le déclenchement d'une alarme. Any defect in one of the bearings 11 of the rotary shaft 10, such as poor lubrication for example, can result in relatively very little wear of the surface coating of the corresponding bearing, which causes cracks to appear. or cracks in the bearing, and can lead to the shaft breaking after a while. The sensors C continuously measure the distance which separates them from the rotating surface of the corresponding bearings 11, and transmit electrical signals representing this distance to the processing circuit 16. In circuit 16, the values or amplitudes of these signals are continuously compared with reference values, representing for example a critical threshold, and as soon as one of the signals becomes equal to or greater than a corresponding reference value, c that is to say when the critical threshold is reached, the processing circuit 16 controls via the circuit 18 the triggering of an alarm.

La ou les valeurs de référence peuvent représenter la valeur moyenne des positions des surfaces de palier de l'arbre, s dans un état normal correspondant à une usure normale à la fin de la période de «rodage» d'un arbre neuf. On détermine alors les écarts entre les surfaces de palier et cette valeur moyenne et on compare ces écarts entre eux. Tant qu'ils restent sensiblement égaux entre eux et inférieurs à une valeur io critique prédéterminée, ils sont sans gravité pour la tenue de l'arbre-manivelle et ne représentent qu'une usure uniforme et normale pour laquelle il n'est pas nécessaire de déclencher une alarme. Par contre, lorsque ces écarts diffèrent sensiblement entre eux, ou qu'ils deviennent supérieurs ou égaux au seuil 15 critique prédéterminé, l'alarme est déclenchée. The reference value (s) may represent the average value of the positions of the bearing surfaces of the shaft, s in a normal state corresponding to normal wear at the end of the "running-in" period of a new shaft. The differences between the bearing surfaces and this average value are then determined and these differences are compared with each other. As long as they remain substantially equal to each other and less than a predetermined critical value, they are of no gravity for the holding of the crankshaft and represent only uniform and normal wear for which it is not necessary to trigger an alarm. On the other hand, when these deviations differ significantly from each other, or when they become greater than or equal to the predetermined critical threshold, the alarm is triggered.

Le circuit 18 est donc conçu de façon à pouvoir comparer les amplitudes des signaux des capteurs C à une valeur de référence représentant une position moyenne, à une valeur critique représentant un seuil à ne pas dépasser, et à comparer 20 également entre elles les amplitudes de ces signaux. Ces amplitudes et/ou les résultats des comparaisons peuvent être affichés en continu sur le circuit 18. The circuit 18 is therefore designed so as to be able to compare the amplitudes of the signals from the sensors C to a reference value representing a mean position, to a critical value representing a threshold not to be exceeded, and to also compare the amplitudes of these signals. These amplitudes and / or the results of the comparisons can be displayed continuously on the circuit 18.

Dans le mode de réalisation préférentiel de l'invention, la détection des distances séparant les capteurs C des surfaces 2s rotatives des paliers correspondants se fait de façon continue, ainsi que le traitement de ces signaux dans le circuit 16. Toutefois, ce traitement pourrait être discontinu, ou périodique, si on le désirait. In the preferred embodiment of the invention, the detection of the distances separating the sensors C from the rotating surfaces 2s of the corresponding bearings is done continuously, as well as the processing of these signals in the circuit 16. However, this processing could be discontinuous, or periodic, if desired.

Il est donc clair que l'invention permet d'éviter des con-30 traintes excessivement gênantes et coûteuses dans le cas des moteurs d'un navire, tout en garantissant, de façon beaucoup plus sûre que dans le passé, la sécurité de fonctionnement des moteurs. It is therefore clear that the invention makes it possible to avoid excessively troublesome and costly constraints in the case of the engines of a ship, while guaranteeing, in a much safer manner than in the past, the operating safety of the engines.

B B

1 feuille dessins 1 sheet of drawings

Claims

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1. A method of detecting wear on the bearings of a rotary shaft, characterized in that it consists in detecting and locating the radial positions of the bearing surfaces (11) of the shaft (10), in comparing these positions to reference positions, and to command an alarm or signaling signal when the deviation between a detected radial position and a corresponding reference position becomes greater than or equal to a determined value.

2. Method according to claim 1, characterized in that it consists in determining a reference value corresponding to normal average wear, in comparing with this reference value and with another reference value representing a critical threshold the detected positions of bearing surfaces, to compare the detected positions with each other, and to trigger an alarm (18) when at least one of the detected positions differs significantly from the first reference value and / or from the other detected positions and / or when it becomes equal to the critical threshold.

2

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the upper radial positions of the bearing surfaces are detected.

4. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the above-mentioned detection and comparison operations are carried out continuously.

5. Device for implementing the method according to claim 1, characterized in that it comprises means (C), intended to be placed in line with the bearings (11) of the shaft (10), for detecting continuously the radial positions of the bearing surfaces of the shaft (10) and to produce signals representing these positions, an analog or digital processing circuit (16) receiving these signals and comparing them with each other and with reference values, and an alarm or signaling circuit (18) which is triggered by the processing circuit (16) when at least one of the signals is greater than or equal to a corresponding reference value.

6. Device according to claim 5, characterized in that the detection means are proximity sensors (C), for example of the variable induction type.

7. Device according to claim 5, characterized in that the detection means are proximity sensors (C), for example of the type with magnetic field variation.

8. Device according to one of claims 5 to 7, characterized in that the detection means (C) are housed in corresponding orifices of the caps (13) of the bearing or else next to these caps (13).

9. Device according to claim 8, characterized in that the detection means (C) are placed just above the bearing surfaces of the shaft (10).

10. Application of the method according to claim 1, to the detection of wear of the bearings of the crankshaft of a diesel engine.