CN111610025A - 检测滚子轴承中的滚子体旋转的不规则性 - Google Patents

Abstract

实施例涉及一种用于检测滚子体(102)在滚子轴承(104)中旋转的不规则性的装置(100)，所述装置(100)包括：测量模块(106)，其可操作成提供表示滚子轴承(104)的轴承圈(112；118)的表面区域(110)的变形的变形信号(108；200)，其中，所述变形是由于滚子体(102)在所述表面区域(110)上的旋转；处理器模块(114)，其可操作成从变形信号(108)中提取一个或多个所关注的信号量，并且可操作成提供关于所提取的一个或多个所关注的信号量的统计信息(116)。

Description

检测滚子轴承中的滚子体旋转的不规则性

本申请是由SKF公司提交的题为“检测滚子轴承中的滚子体旋转的不规则性”、申请号为201280077007.2、申请日为2012年12月12日的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明的实施例涉及滚子轴承的状态监测，特别涉及用于检测滚子轴承中的滚子体旋转的不规则性的装置及方法。

背景技术

滚子轴承的状态监测日益重要，特别是在具有中等及较大尺寸的滚子轴承的应用中，例如在列车、风能转换器中或者在其它类型的发电厂中所使用的滚子轴承。

要被监测的运转状态的一个具体例子是监测轴承上的当前载荷，这对剩余使用寿命的计算、超载荷状态或欠载荷状态的发生等具有显著影响。然而，除了直接收集关于滚子轴承运转状态的信息之外，状态监测还可以用来确定关于实施特定滚子轴承的主要系统的有用信息。例如，如果汽车或火车的轮毂或车轮中的滚子轴承采用载荷传感，则可以确定车轮上的各个载荷，以便例如电子地控制提供给每个从动轮的功率的量或施加到每个车轮的制动功率的量。

尽管其不可否认的好处，但是滚子轴承的状态监测仅仅很少使用，因为用来将所确定的载荷或其他运转状态传输至监测电路的不同类型的传感器、评估电子器件和通信电子器件须单独地安装在滚子轴承上，用线连接在一起并且被提供有运转能量。将不同类型的传感器及相关的评估电子器件和能量来源单独地连接到滚子轴承可能相当地耗时并且很昂贵。此外，传统的解决方案需要原始测量或监测数据的过多评估。

因此，期望的概念是允许更有效地实现对滚子轴承的状态监测。

发明内容

本发明的实施例允许检测滚子体旋转的不规则性，例如由于保持架故障或分段保持架的不必要的行为或甚至滚子体的丢失。为此，可以测量在滚子轴承的侧面的应变和/或在围绕轴承圈的圆周的位置处的应变，以获得由于滚子通过所引起的应变变化。也就是说，实施例使用载荷传感，其使用在滚子轴承的内圈或外圈的某一位置由滚子通过所引起的应变变化。

根据本发明的一方面，提供了一种用于检测滚子体在滚子轴承中旋转的不规则性的方法。所述方法包括的步骤是提供表示滚子轴承的轴承圈的表面区域的变形的变形信号。由此，所述变形是由于在滚子轴承的操作期间滚子体在所述表面区域上的旋转。此外，所述方法包括的步骤是从变形信号中提取一个或多个所关注的信号量或部分，以及提供关于所提取的一个或多个所关注的信号量/部分的统计信息的步骤。

所述方法可以适用于任意的滚子轴承，比如径向或轴向轴承，包括滚珠轴承、圆柱滚子轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承、或球面滚子轴承。因此，滚子体或滚动元件可以由滚珠、滚针、圆锥滚子和球面滚子的组形成。例如，(深沟)滚珠轴承被设计成用于支撑主要径向载荷，而球面滚子轴承通常被设计成用于容纳重径向载荷以及重轴向载荷。在径向轴承中，内外轴承圈不仅同轴而且同心。也就是说，内圈同心地位于外圈内，并且内圈和外圈大致位于基本上垂直于旋转轴线的相同平面内。在径向轴承处于实际使用时由多个滚动元件穿过的路径与内外圈同心。内圈和外圈形成共面配置，并且相对于彼此同轴旋转。

在轴向轴承中，内圈和外圈布置成同轴但不同心。第一内圈位于大致垂直于旋转轴线的第一平面内，外圈位于大致垂直于旋转轴线并且与第一平面间隔开的第二平面内。在轴向轴承处于实际使用时由多个滚动元件穿过的路径与内外圈同轴，但是位于与第一平面和第二平面大致平行的另一平面内。

在实施例中，提供变形信号包括在滚子轴承的运转状态中通过联接到(内外)轴承圈的表面区域的变形传感器产生或测量变形信号。由此，所述变形传感器可以包括至少一个应变计，以在滚子体在滚子轴承的径向和/或轴向载荷下通过所述表面区域时测量表面区域的应变或机械变形。随着表面区域因通过滚子所传递的载荷而变形，表面区域上应变计的薄片可能会变形，导致其电阻发生变化。这种电阻变化(通常是使用Wheatstone电桥来测量的)由被称为量规因子的量而关联于所述应变。原则上，其他的传感器概念也是可以想象的，比如联接或连接到滚子轴承或其滚道并且通过其他物理量来测量变形的电感、电容、光学、或者磁性变形传感器。理想地，所得的变形信号将是正弦信号，其在受到机械载荷的滚子体通过联接到变形传感器的测量表面时具有变形峰。例如，当滚子元件间距存在不规则时，大致正弦测量信号将变得不规则，例如关于频率分量、信号幅度等。

尽管一些实施例针对提供关于形成滚道的轴承圈的内表面的弹性变形的变形信号，即关于大致平行于滚子轴承的旋转轴线的表面区域，但本发明的其他实施例包括确定大致垂直于滚子轴承的旋转轴线的表面区域的变形。这可能是特别的情况，当采用所谓的“侧载荷测量”时。当变形传感器可操作成确定大致垂直于旋转轴线的表面区域的变形，这可能是特别的情况。也就是说，在径向轴承的示例中，变形传感器将会可操作成提供表示轴承圈的沿径向延伸的侧面比如凸缘的变形的变形信号。测量模块的特别紧凑的实施方式可能通过采用侧载荷测量而变得可行，其基于在大致垂直于旋转轴线的轴承圈上表面区域的变形的感测及进一步处理。更一般地，由于侧载荷测量，可以采用基本上不同于平行于旋转轴线的任何表面的表面区域的变形。

这种表面区域的变形是由载荷随着通过轴承的滚动元件从内圈传递至外圈而引起的。特别是，当滚子元件通过邻近特定表面区域的区域时，通过滚动元件而被传递的载荷促使内圈或外圈发生弹性变形且因此轴承圈的表面区域发生变形。即使当滚子轴承上的主载荷的向量指入与表面区域的表面法线不同的方向时，可以在滚子轴承的机械特性特别是轴承圈的材料和尺寸以及滚动元件的数量、尺寸和材料已知时得出载荷向量的方向和强度的结论。例如，可以通过使用有限元分析方法(FEM)、在不同操作条件下(例如在不同的载荷向量方向、温度等)对滚子轴承的变形特性建模来执行载荷向量的确定。这个概念可以用来确定在径向轴承上以及在轴向轴承上的载荷。

在一些实施例中，提供变形信号(其可以包括在子步骤中测量变形信号)还可以包括将变形信号存储在存储设备中，用于随后的统计分析。出于这个原因，安装在或连接到在例如与风能设备的壳体相同的壳体中的滚子轴承的测量模块可以包括电子存储设备，比如半导体存储器。然后可以对所存储的变形信号样本进行分析来提取所关注的统计信息。

根据本发明的实施例，提供统计信息可以包括提供(基于变形信号)表示一个或多个所关注的变形信号量的概率分布的信号。概率分布可以被定义为将概率分配给随机试验的每个可能的结果。在本发明的上下文中，随机试验可以理解为多个滚动元件在滚子轴承或其两个轴承圈内旋转。为了确定信号量的概率分布的指示的目的，变形信号的总时间持续可以被细分成多个时间间隔。在这种情况下，提取一个或多个信号量的统计信息可以包括对于整个信号或对于每个时间间隔来说从变形信号振幅、相邻变形信号峰之间的时间差、相邻变形信号最大值之间的时间差、以及相邻变形信号最小值之间的时间差等的组中提取一个或多个信号参数。

根据特定的实施例，提供表示概率分布的信号可以包括分别确定表示一个或多个所关注的信号量的分布的一个或多个直方图。在统计学中，直方图是代表示出数据分布的印象。它是连续变量的概率分布的估计。直方图包括表格频率，示出为相邻的矩形，竖立在离散间隔(箱)上，面积等于在该间隔的观察频率。箱的高度还等于间隔的频率密度，即由间隔的宽度所划分的频率。直方图的总面积等于数据的数量。直方图还可以规格化显示相对频率。然后它表明落入若干类别的每个中的情况的比例，其中总面积等于1。这些类别通常被指定为变量的连续、非重叠的间隔。类别(间隔)应该是相邻的，并且经常被选择成是相同大小的。可以将直方图的矩形或箱绘制成使它们相互接触，以表示原始变量是连续的。也就是说，在实施例中，直方图可以关于来自信号振幅、相邻信号峰之间的时间差、相邻信号最大值之间的时间差、以及相邻信号最小值之间的时间差的组的信号参数的分布。通过查看正弦载荷传感或变形信号的各个波，某些特征可被存储，比如幅度和/或最大值的时间和最小值的时间。在已经聚集了大量的特性之后，对在这些测量的时间上的相对间距进行分析。在时间上的相对间距可以归因于滚子间距。通过仅存储或推进时间间距、峰-峰、最大值和最小值的直方图，要被存储或发送的数据的量可以大大减少。

在本发明的实施例中，提供一个或多个所关注的信号量的统计信息可以包括通过数据网络将所确定的统计信息例如直方图数据从联接到滚子轴承的测量节点发送到通信网络的远程评估节点。要指出的是，所确定的统计信息通常包括的数据远远少于原始变形信号。也就是说，实施例的一个优点在于，滚子间距数据可以以非常紧凑的方式(例如直方图)来表示，通过其来更容易地分析轴承的状态以及趋向随时间的变化。例如，各实施例还可以通过只发送统计信息但足够精确以登记不太可能的故障事件来解决采用原始数据使网络超载的问题。

可以通过有线或无线将统计信息从滚子轴承传送到评估节点。在后一种情况下，通信是特别灵活的，并且不必执行繁琐的电线线路安装，例如这可能有利于在移动的火车中使用。例如，就这方面用于发送统计信息的无线发射器可以对应于以下之一：由第三代合作伙伴计划(3GPP)标准化的作为全球移动通信系统(GSM)的移动通信系统或收发器、增强数据速率GSM演进(EDGE)、GSM EDGE无线电接入网络(GERAN)、通用陆地无线电接入网络(UTRAN)或演进UTRAN(E-UTRAN)例如通用移动电信系统(UMTS)、长期演进(LTE)或LTE高级(LTE-A)、或具有不同标准的移动通信系统，例如多标准无线电(MSR)、全球微波互连接入(WIMAX)IEEE802.16或无线局域网(WLAN)IEEE 802.11，通常基于时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)、码分多址(CDMA)、正交频分多址(OFDMA)或具有像滤波器组基于多载波(FBMC)系统的复用功能物理层的任何其它技术的任何系统。当然，还可以使用短距离通信系统，比如Nanotron(线性调频扩频)、ANT、DUST、无线HART(可寻址远程传感器协议)、ISA100(国际自动化学会)、蓝牙或ZigBee。

一些实施例包括安装在移动通信网络的装置内的一个或多个可编程电气控制电路，用于执行上述方法。这样的可编程电气控制电路，例如数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、或具有硬件加速器的通用处理器，需要相应地编程。因此，另外的实施例还提供了具有程序代码的计算机程序，用于在计算机程序在可编程的硬件设备上执行时实现该方法的实施例。

根据其他方面，提供了一种用于检测滚子体在滚子轴承中旋转的不规则性的装置。所述装置包括测量模块，其可操作成提供表示滚子轴承的轴承圈的表面区域的变形的变形信号，其中，所述变形是由于滚子体在所述表面区域上或沿着其的旋转。所述装置还包括处理器，其可操作成从变形信号中提取一个或多个所关注的信号量，并且可操作成提供关于所提取的一个或多个所关注的信号量的统计信息。由此，在一些实施例中，所述装置可以形成数据网络的第一节点，在所述装置的旁边，该第一节点还包括联接到所述装置的滚子轴承。第一网络节点可以是移动的网络节点。所述装置还可以包括发射器，其可操作成将统计信息发送到数据网络的远程第二节点，用于评估的目的。数据传输可以根据任何前述的通信概念发生。

一些实施例包括安装在用于检测不规则性的装置内的一个或多个可编程电气控制电路，用于执行上述相应方法的实施例。这样的可编程电气控制电路，例如数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、或具有硬件加速器的通用处理器，需要相应地编程。因此，另外的实施例还提供了具有程序代码的计算机程序，用于在计算机程序在可编程的硬件设备上执行时实现该方法的实施例。

概括地说，本发明的一些实施例提出使用统计信息(例如以直方图的形式)来平均各种信号特性，例如：

·作为用于滚子载荷的指标的信号幅度，

·作为用于保持架间隙影响的指标的峰-峰间距，

·作为保持架段的运动的指标的滚子间距(谷)。

附图说明

下面仅通过示例并参照附图对各装置和/或方法的一些实施例进行说明，其中：

图1a示出了连接到滚子轴承的内轴承圈的测量装置的示意性实施例；

图1b示出了用于检测在滚子轴承中旋转的滚子体之间的间距的不规则性的示例性方法的示意性流程图；

图2a示出了示例性的变形信号；

图2b示出了图2a的变形信号的放大部分；

图3a示出了关于变形信号的信号峰的时间间隔的直方图；

图3b示出了关于变形信号的信号谷的时间间隔的直方图；

图4a示出了关于变形信号的信号谷的时间间隔的另一直方图；

图4b示出了关于变形信号的信号谷的时间间隔的另一直方图；

图5示出了关于信号峰幅度应变的直方图；

图6示出了关于信号谷幅度应变的直方图；以及

图7示出了关于信号峰-峰应变的直方图。

具体实施方式

下面参照其中示出了某些示例性实施例的附图，对各个示例性实施例进行更加全面地说明。在附图中，为了清楚起见，各线条、层和/或区域的厚度可能被放大了。

因此，尽管各示例性实施例能够具有各种修改和备选形式，但其中的实施例通过各图中的示例示出，下面在本文中进行详细说明。然而，应该理解的是，没有意图要将各示例性实施例限制为所公开的特定形式，相反，各示例性实施例将涵盖落入本发明范围之内的所有修改、等同物和替代物。在整个附图中，相同的附图标记指代相同或相似的元件。

应该理解的是，当元件被称为“连接”或“联接”到另一元件时，其可以直接连接或联接到另一元件，或者可能存在中间元件。相反，当元件被称为“直接连接”或“直接联接”到另一元件时，不存在中间元件。用于描述各元件之间关系的其它词语应以类似的方式被解释(例如，“之间”与“直接之间”、“相邻”与“直接相邻”等)。

本文所用的术语仅是为了描述特定实施例的目的，并非旨在限制示例性实施例。如本文所用，单数形式“一”、“一个”和“特指的那个”旨在还包括复数形式，除非上下文清楚地另外指明。要进一步理解的是，术语“包括”在此使用时指定存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。

除非另有定义，否则本文所使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与由这些实施例所属技术领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。要进一步理解的是，术语(例如，在常用字典中所定义的那些)应该被解释为具有的含义与它们在相关领域的上下文中的含义相一致，并且不会以理想化或过于正式的意义被解释，除非本文明确地如此限定。

图1a示意性地示出了装置100的侧视图，该装置用于检测在滚子轴承104中旋转的滚子体102旋转的不规则性。

装置100包括测量模块106，其可操作或配置成提供指示滚子轴承104的内轴承圈112的表面区域110的变形的所测量的变形信号108。例如，所测量的变形信号108可以在线即在运行中提供，或者离线提供，例如通过访问已存储预先所测量的变形信号108的存储设备。由此，当滚子轴承被暴露到轴向和/或径向载荷时，表面区域110的弹性机械变形是由于滚子体102在所述轴承圈表面区域110上的旋转。此外，装置100包括处理器模块114，其可操作成从所测量的或原始的变形信号108中提取一个或多个所关注的信号量/部分，并且可操作成提供关于所提取的一个或多个所关注的信号量的统计信息116。由此，对比于原始变形信号108的数据量，统计信息116的数据量被压缩。

根据一些实施例，测量模块106可以包括变形传感器，用于测量或获取变形信号108。由此，所述变形传感器可以是基于电感、电容、光学、或应变计的变形传感器。图1a还示出了放置在滚子轴承104的内轴承圈112上的测量模块106或其变形传感器。然而，本发明的其他实施例还允许测量模块和/或其变形传感器放置在外轴承圈118的表面。示出的滚子轴承104可以是例如可以用于风力发电厂或火车的滚子轴承。也就是说，滚子轴承104的直径例如可以在0.1m至5m的范围内。

在一些实施例中，包括滚子轴承104、测量模块106和处理器模块114的装置100可以形成数据网络的第一(可移动)节点。在这种情况下，装置100还可以包括发射器电路(未示出)，其可操作成将统计信息116从第一(可移动)网络节点传送到数据网络的远程第二网络节点，用于进一步评估的目的。术语“远程”是指第二网络节点可以放置在与第一网络节点不同的地理位置。例如，第二网络节点可以放置在远离第一网络节点数十米、数百米甚至数千米。在一些实施例中，发射器(在图1a中未示出)可以是无线发射器，用于将从所测量的变形信号108中提取的统计数据116从第一网络节点无线地发送到第二网络节点。这在例如当第一网络节点连接到移动的车辆时可能是特别有用的。

装置100(已经参照图1a对其进行了说明)可以配置成执行方法150，用于检测在滚子轴承104中旋转的滚子体102旋转的不规则性。图1b示出了方法150的示例性流程图。

方法150包括第一步骤152，提供或测量变形信号108，其表示在滚子轴承104的运转状态期间轴承圈112的表面区域110的弹性变形。如已经说明的那样，弹性变形会发生在当轴承104暴露于机械载荷时滚子体102在所述表面区域110上围绕公共旋转轴线的旋转过程中。在接下来的步骤154中，一个或多个所关注的信号量或信号部分从所测量的变形信号108中被提取出来，以便获取关于所提取的一个或多个所关注的信号量的统计信息或属性116。在进一步的步骤156中，所提取的统计信息116例如可以被提供给远程网络节点，用于进一步评估或分析的目的。这可以例如通过将统计信息从联接到滚子轴承104的装置100发送到数据网络的远程评估节点来完成。

根据本发明的实施例，所提取的统计信息116可以包括表示一个或多个所关注的变形信号量的概率分布的一个或多个信号或量。在这种情况下，一个或多个所关注的变形信号量可以被视为随机变量，比如实际上特别是关于大滚子轴承，变形测量表明所测量的变形信号的幅度和/或频率的变化。虽然频率变化可以在频谱中以及在时间信号中看出，但这些实施例实现的期望是得到变形信号108的各个滚子分离及峰幅度的更加详细的分析。

图2a示出了由放置在固定内轴承圈的应变计所测量的示例性变形信号200。变形信号200被测量用于标称50转每分钟(rpm)的承载11400kN径向载荷的风力发电厂的大圆柱滚子轴承。图2a示出了时间间隔从约5至40秒的变形信号200。如可以看出，变形信号200大体呈正弦状，并且包括各种周期分量。信号200包括信号峰即本地信号最大值202以及信号谷即本地信号最小值204。这从图2b中的信号200的放大图示中变得更加明显。

由此，图2b示出了在从约20.75秒至21.30秒的时间间隔中图2a的变形信号200的信号部分。可以辨识出信号200的大体正弦状曲线以及信号幅度的变化。也就是说，信号最大值202和最小值204的绝对值随时间变化。除了变化的信号幅度之外，还可以观察到相邻的信号最大值202和/或相邻的信号最小值204之间变化的时间差，从而导致变形或测量信号200的不同频率分量。本发明的实施例建议提取信号峰202、204的信号幅度和/或时间间隔的压缩的统计信息，例如概率分布。

根据实施例，提供表示概率分布的信号可以包括确定分别表示一个或多个所关注的信号量(信号幅度、信号峰的时间间隔等)的分布的一个或多个直方图。在更一般的数学意义上，直方图是计数落入每个不相交类别(称为箱)的观察数量的函数，而直方图的图形仅仅是表示直方图的一种方式。因此，如果我们让n为观察的总数、k为箱的总数，则直方图m_i满足条件

在各个实施例中，这样的直方图可以关联于来自信号振幅、相邻信号峰202、204之间的时间差、相邻信号最大值202之间的时间差、以及相邻信号最小值204之间的时间差的组的信号200的信号参数的分布。

图3a示例性地示出了变形信号200的信号量或观察“峰的时间间隔”的直方图300。

直方图300的第一箱302置于0.0181s的箱中心，具有的箱边缘在-∞和0.0187s且具有的箱计数为296。也就是说，在296情况下，两个相邻信号峰之间的时间间隔低于0.0187s。直方图300的第二箱304置于0.0192s的箱中心，具有的箱边缘在0.0187s和0.0197s且具有的箱计数为764。也就是说，在764情况下，两个相邻信号峰之间的时间间隔在0.0187s和0.0197s之间。直方图300的第三箱306置于0.0203s的箱中心，具有的箱边缘在0.0197s和0.0208s且具有的箱计数为175。也就是说，在175情况下，两个相邻信号峰之间的时间间隔在0.0197s和0.0208s之间。前三个箱302至306表示两个相邻的滚子体102的时间间隔的概率分布。

直方图300的第四箱308置于0.0224s的箱中心，具有的箱边缘在0.0219s和0.0229s且具有的箱计数为228。也就是说，在228情况下，两个相邻信号峰之间的时间间隔在0.0219s和0.0229s之间。直方图300的第五箱310置于0.0235s的箱中心，具有的箱边缘在0.0229s和0.0240s且具有的箱计数为143。也就是说，在143情况下，两个相邻信号峰之间的时间间隔在0.0229s和0.0240s之间。由此，箱308和310表示两个相邻的轴承保持架段的时间间隔的概率分布。

直方图300的第六箱312置于0.0310s的箱中心，具有的箱边缘在0.0305s和0.0315s且具有的箱计数为10。由此，在箱312周围的箱表示保持架旋转的持续时间的概率分布。

图3b示例性地示出了用于变形信号200的信号量或观察“谷的时间间隔”的直方图350。可以清楚地看到，在该示例中，直方图350的核心区域由围绕0.02s的三个箱352、354和356形成。还有一些箱位于0.015s之下和0.025s之上，这表明类似于保持架旋转或两个相邻的轴承保持架段分离等的效果。

图4a和4b示出了用于两个不同变形信号的信号量或观察“谷的时间间隔”的示例性直方图400和450。尽管纵坐标关于事件或观察计数，但是横坐标关于标称滚子间距的百分比，其是对于图4a的0.022461s和对于图4b的0.019531s。可以看出，图4a的直方图示出的所测量的滚子间距的标准偏差比图4b大得多。

图3a至图4b可以被总结如下：大多数峰间隔0.0192秒(52.083Hz)。大多数谷间隔0.0197秒(50.76Hz)。转速是约50rpm，这在如果滚子将被均匀地间隔开的情况下给出48Hz的滚珠通过频率。相当数量的峰间隔0.0235秒，这是可归因于保持架段间隔的正常以上22.4％。每个保持架旋转的间隔大约是：比正常滚子间距多170％！在一个极端，这是：0.0385秒，这是多100％(滚子将装配在之间)。

图5示出了所测量的变形信号的信号量或观察“峰幅度”的示例性直方图500。尽管纵坐标关于事件计数，但横坐标关于因机械变形的所测量的应变。由此，应变可以限定为由应变计的原始长度所划分的长度变化，通常以每英寸的百万分英寸或微应变(μS)表示。

图6示出了用于所测量的变形信号的信号量或观察“谷幅度”的示例性直方图600。尽管纵坐标关于事件或观察计数，但横坐标再次关于以单位微应变(μS)的所测量的应变。

图7示出了用于所测量的变形信号的信号量或观察“峰-峰应变”的示例性直方图700。尽管纵坐标关于事件或观察计数，但横坐标再次关于以单位微应变(μS)的所测量的应变。

由此，正常的峰-峰应变例如在50rpm的轴承上的标称载荷为11400kN下大约是6μS。保持架段间隔表示应变的明确减少(看图6的谷统计)。示例性的极端峰-峰值可达到20μS。

概括地说，本发明的一些实施例提出直方图来平均各种特性，例如：

-作为用于滚子载荷的指标的幅度

-作为用于保持架间隙影响的指标的峰-峰

-作为用于保持架段的运动的指标的滚子间距(谷)

例如可以从直方图获得的全部是：

-用于幅度的最大计数

-用于峰-峰的最大计数

-在(frot/2)/(2*num rollers)以上的最大滚子间距，其中frot是旋转频率(例如50rpm)，num rollers是滚子体的数量。

各实施例的优点在于，滚子间距数据可以以非常紧凑的方式(例如，通过直方图)来表示，通过其来更容易地分析轴承的状态以及趋向随时间的变化。各实施例还可以通过只发送统计信息但足够精确以登记不太可能的事件来避免采用原始数据使网络超载。

说明书和附图仅说明本发明的原理。因此，要理解的是，本领域的技术人员将能够设计出各种布置，它们尽管没有在本文中明确地描述或示出，但体现了本发明的原理并且包括在其精神和范围之内。此外，本文所引用的所有示例主要旨在明确地仅用于教导的目的，以帮助读者理解本发明的原理和发明人所提出的用于促进本领域的概念，并且应被解释为不限于这些具体引用的示例和条件。此外，本文中引用本发明的原理、方面和实施例以及其中的具体示例的所有描述旨在包括其等同物。

表示为“用于..的装置”或“用于...的模块”的功能块(执行特定功能)应被分别理解为包括适于执行特定功能的电路的功能块。因此，“用于某物的装置”或“用于...的模块”还可被理解为“适于某物的装置”或“适于某物的模块”。因此，适于执行特定功能的装置或模块并不意味着这样的装置一定执行所述功能(在给定的时刻)。

在图中示出的各个元件(包括任何功能块)的功能可以通过使用专用硬件比如处理器以及能够执行与适当软件关联的软件的硬件而被提供。当由处理器提供时，这些功能可以由单个专用处理器、由单个共享处理器、或由多个单独的处理器(其中的一些可以是共享的)提供。此外，明确使用的术语“处理器”或“控制器”不应被解释为排他性地指能够执行软件的硬件，并且可以隐含地包括但不限于数字信号处理器(DSP)硬件、网络处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、以及非易失性存储器。还可以包括其他的硬件(常规的和/或定制的)。

本领域技术人员应该理解的是，本文中的任何方框图代表体现本发明原理的说明性电路的概念图。类似地，要理解的是，任何流程表、流程图、状态转换图、伪代码等表示可以实质性表示在计算机可读介质中且因此由计算机或处理器执行的各种处理，而无论这样的计算机或处理器是否被明确示出。

此外，以下的权利要求由此被结合到详细的说明书中，其中每个权利要求可以自身基于单独的实施例。尽管每个权利要求可以自身基于单独的实施例，但应注意的是——尽管从属权利要求可以在权利要求书中参照与一个或多个其它权利要求的特定组合——其它实施例还可以包括从属权利要求与每个其它从属权利要求的主题的组合。这样的组合在本文中被提出，除非指出特定组合并非所希望的。此外，所希望的是还包括从属于任何其他独立权利要求的权利要求的特征，即使该权利要求并没有直接从属于该独立权利要求。

要进一步指出的是，在说明书中或者在权利要求书中所公开的方法可以由具有用于执行这些方法的各个步骤的装置的设备来实现。

另外，要理解的是，在说明书或权利要求书中公开的多个步骤或功能的公开内容可能不被解释为在特定的顺序之内。因此，多个步骤或功能的公开内容不会将这些限制到特定的顺序，除非这样的步骤或功能因技术原因而是不可互换的。此外，在一些实施例中，单个步骤可以包括或者可以被分成多个子步骤。这样的子步骤可以包括该单个步骤公开内容的一部分，除非明确地排除。

附图标记列表

100 用于检测滚子体旋转的不规则性的装置

102 滚子体

104 滚子轴承

106 测量模块

108 变形信号

110 轴承圈的表面区域

112 内轴承圈

114 处理器模块

116 统计信息

118 外轴承圈

150 用于检测滚子体旋转的不规则性的方法

152 提供变形信号

154 从变形信号中提取一个或多个所关注的信号量

156 提供关于所提取的一个或多个所关注的信号量的统计信息

200 变形信号

202 信号最大值

204 信号最小值

300 峰的时间间隔的直方图

350 谷的时间间隔的第一直方图

400 谷的时间间隔的第二直方图

450 谷的时间间隔的第三直方图

500 峰幅度的直方图

600 谷幅度的直方图

700 峰-峰应变的直方图

Claims (15)

1.一种用于检测滚子体(102)在滚子轴承(104)中旋转的不规则性的方法(150)，所述方法(150)包括：

提供(152)表示滚子轴承(104)的轴承圈(112；118)的表面区域(110)的变形的变形信号(108；200)，其中，所述变形是由于滚子体(102)在所述表面区域(110)上的旋转；

所述表面区域是不同于平行于所述滚子轴承的旋转轴线的表面的表面区域；

从变形信号(108)中提取(154)一个或多个所关注的信号量；以及

提供(156)关于所提取的一个或多个所关注的信号量的统计信息(116)。

2.根据权利要求1所述的方法(150)，其中，提供(152)统计信息包括提供表示一个或多个所关注的信号量的概率分布的信号。

3.根据权利要求1或2所述的方法(150)，其中，提供(152)变形信号(108；200)包括在滚子轴承(104)的运转状态中通过联接到轴承圈(112；118)的表面区域(110)的变形传感器产生变形信号(108)，其中，所述变形传感器包括至少一个应变计。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法(150)，其中，提供(152)变形信号(108；200)包括确定大致垂直于滚子轴承(104)的旋转轴线的表面区域的变形。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法(150)，其中，提供(152)变形信号包括将变形信号(108；200)存储在存储设备中，用于随后的统计分析。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法(150)，其中，变形信号(108；200)的总时间持续被细分成多个时间间隔，并且其中，提取一个或多个信号量包括对于每个时间间隔来说从信号振幅、相邻信号峰之间的时间差、相邻信号最大值之间的时间差、以及相邻信号最小值之间的时间差的组中提取一个或多个信号参数。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法(150)，其中，提供(156)统计信息(116)包括分别确定表示一个或多个所关注的信号量的分布的一个或多个直方图(300；350；400；450；500；600；700)。

8.根据权利要求7所述的方法(150)，其中，直方图(300；350；400；450；500；600；700)相关于来自信号振幅、相邻信号峰之间的时间差、相邻信号最大值之间的时间差、以及相邻信号最小值之间的时间差的组的信号参数的分布。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法(150)，其中，提供(156)统计信息(116)包括通过数据网络将统计信息从联接到滚子轴承(104)的测量节点发送到网络的远程评估节点。

10.一种可编程的硬件设备，其中所述可编程的硬件设备包括具有程序代码的计算机程序，在所述计算机程序在可编程的硬件设备上被执行时用于执行如前述权利要求中任一项所述的方法(150)。

11.一种用于检测滚子体(102)在滚子轴承(104)中旋转的不规则性的装置(100)，所述装置(100)包括：

测量模块(106)，其可操作成提供表示滚子轴承(104)的轴承圈(112；118)的表面区域(110)的变形的变形信号(108；200)，其中，所述变形是由于滚子体(102)在所述表面区域(110)上的旋转；

所述表面区域是不同于平行于所述滚子轴承的旋转轴线的表面的表面区域；

处理器模块(114)，其可操作成从变形信号(108)中提取一个或多个所关注的信号量，并且可操作成提供关于所提取的一个或多个所关注的信号量的统计信息(116)。

12.根据权利要求11所述的装置(100)，其中，所述装置(100)形成数据网络的第一节点，并且其中，所述装置(100)还包括发射器，该发射器可操作成将统计信息(116)发送到数据网络的远程第二节点用于评估。

13.根据权利要求12所述的装置(100)，其中，所述发射器是无线发射器。

14.根据权利要求12或13所述的装置(100)，其中，在所述装置(100)的旁边，所述第一节点包括联接到所述装置的滚子轴承(104)。

15.根据权利要求11至14中任一项所述的装置(100)，其中，所述滚子轴承(104)是风力发电厂或车辆的滚子轴承，并且其中，所述装置(100)本地地联接到所述风力发电厂或车辆。

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