CN112912707B - 用于传动装置的改进的运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于具有多个传动装置组件(12、12.1、12.2)的传动装置(10)的运行方法(100)。在第一步骤(110)中实现传动装置(10)的运行状态(20)的建立以及第一传动装置组件(12、12.1)的相应的机械应力(25)的检测。在第二步骤(120)中实现根据确定的机械应力(25)对用于第一损伤机制(38)的第一传动装置组件(12、12.1)的损伤量()的确定。在第三步骤(130)中在第一损伤机制()的损伤累积模型(30)中实现损伤量(35)到损伤总和(43)的添加。在第四步骤(140)中实现根据第一损伤累积模型(38)对第一传动装置组件(12、12.1)的模型剩余使用寿命模型(36)的确定以及对用于模型剩余使用寿命(36)的发生概率(57)的确定。在本发明中根据对照组件(62)的数据集(64)确定用于模型剩余使用寿命(36)的发生概率(57)，对照组件在结构方面与第一传动装置组件(12、12.1)相同地设计。本发明还涉及相应的计算机程序产品(80)、配属的控制单元(40)、监视系统(90)和传动装置应用(95)。

Description

用于传动装置的改进的运行方法

技术领域

本发明涉及一种用于传动装置的运行方法，利用该运行方法可以预测传动装置组件的可能的失效时间。本发明还涉及一种计算机程序产品，利用该计算机程序产品可以实现要求保护的运行方法。本发明还涉及一种用于传动装置的控制单元，其配备有相应的计算机程序产品。本发明还涉及一种具有这种控制单元的监视系统。本发明还涉及一种可以耦联到这种监视系统的传动装置以及一种配备有相应的传动装置的传动装置应用。

背景技术

从US 2012/0029838 A1已知一种风力发电机的传动装置，其装备有多个加速度传感器和转速传感器。这些用于生成描述至少一个轴的振动状态和转速的测量数据。加速度传感器和转速传感器连接到控制单元，该控制单元由计算机程序评估。计算机程序基于此确定传动装置的现有损伤状况。

文献US 7,606,673 B2公开了一种用于分析轴承的振动的方法。在此，确定退化因子，并将其与平均故障持续时间(也称为mean-time-to-failure，或简称MTTF)相结合。由此确定减少的平均故障持续时间(也称为reduced-mean-time-to-failure，或简称为RMTTF)。反过来，根据频率分析中的判别式确定退化因子。轴承的故障概率也根据RMTTF确定。另外，在US 7,606,673 B2的方法中，将轴承故障的即将发生的财务后果和当前维修成本确定并显示给用户。

文献DE 10 2007 017 614 A1公开了一种用于传动装置的运行方法，其中为传动装置的旋转组件确定损伤累积。此外确定负荷集合。将要分析的组件分为多个部分，并相应地确定各个负荷集合。

当运行传动装置应用、特别是风力发电机或工业应用时，期望对传动装置组件的即将发生的故障以及相关的影响评估进行更加精确的预测。已知的用于预测组件故障的方法的缺点在于，其预测精度不能满足不断增长的要求。需要一种对传动装置中的传动装置组件的即将发生的故障进行更可靠的预测的方法，该方法能以简单且低成本的方式来实施。

发明内容

该目的通过根据本发明的运行方法来实现。该运行方法用于运行包括多个传动装置组件的传动装置。在此，传动装置组件例如理解为正齿轮、锥齿轮、行星齿轮、行星齿轮架、齿圈、太阳轮、与其相关的轴或轴线、密封件、滑动和滚动轴承、转矩支柱、螺栓、轴毂连接件、滑键连接件、短齿部或壳体组件。在根据本发明的方法中，在第一步骤中创建传动装置的运行状态。运转状态在此是传动装置的状态，在该状态中尤其可以通过传感器数据描述传动装置的机械状态。该状态可以是固定的运行状态，也可以是过渡过程，例如加速阶段。在运行状态中实现第一传动装置组件的机械应力的检测。机械应力对应于当前的工作条件。第一传动装置组件的这种机械应力例如可以是太阳轴的扭转应力、作用在滑动轴承上的径向力或行星齿轮的转速。与行星齿轮的转速的情况一样，可以直接或间接地通过物理模型从直接检测的测量数据中得出机械应力。例如，这可以是太阳轴上的扭转应力，该扭转应力是通过应变计由其表面上的应变确定的。在第二步骤中，根据确定的机械应力来确定用于第一损伤机制的损伤量。第一传动装置组件上的机械应力的增大和减小例如可以作为消耗寿命的应力、也就是损伤量在所谓的低循环疲劳(缩写为LCF)或者所谓的高循环疲劳的范畴中被检测或者评估。替代地或附加地，第一损伤机制也可以设计为齿部处的点蚀、磨损或齿断裂。根据本发明，为至少一个第一损伤机制确定损伤量。第一损伤机制、即损伤过程的类型在此是可设定的，其中该设定可以通过算法、表格或用户输入来实现。

在第三步骤中，在第一损伤机制的第一损伤累积模型中实现损伤量到损伤总和的添加。这种类型的损伤累积模型可用于多种损伤机制、例如根据Palmgren和Miner的线性损伤累积。添加应理解为在相应的损伤累积模型的范畴中的加法，以便在第三步骤中由损伤量确定第一损伤机制的进程。由现有的损伤总和出发实现第四步骤。在第四步骤中，根据第一损伤累积模型实现了对第一传动装置组件的模型剩余使用寿命的确定。模型剩余使用寿命在此根据用于第一损伤模型的现有理论来描述。在此考虑到预测的损伤总和，在该损伤总和的情况下在理论上预期造成第一传动装置组件的故障。根据用于确定模型剩余使用寿命的第一损伤机制的理论模型，还确定了达到第一传动装置组件的模型剩余使用寿命的发生概率。该发生概率例如描述了第一传动装置组件将达到预测的模型剩余使用寿命的概率。

根据本发明，模型剩余使用寿命的发生概率是根据从对照组件收集的数据集来确定的。对照组件在结构方面与第一传动装置组件基本相同。为了收集数据集，对照组件受到或承受应力并且检测了损伤行为、特别是相应对照组件的故障。根据多个对照组件和相应的数据集，可以通过统计评估确定对照组件和第一传动装置组件的最大损伤总和、即直至故障的可容许的损伤。这继而允许做出关于第一传动装置组件实际承受的最大损伤总和的概率的报告、以及进而关于第一传动装置组件可以达到模型剩余使用寿命的发生概率的报告。因此，根据本发明的方法使得可以将在结构上相同的对照组件所获得的经验转移到所使用的第一传动装置组件上。确定的模型剩余使用寿命和/或相应的发生概率可以例如在屏幕或显示器上显示给用户以监视传动装置的运行。在诸如风力发电机或工业应用之类的长寿命传动装置应用的运行过程中，预测传动装置组件故障的准确性会提高。要求的运行方法越长，由于在对照组件上的经验增长，其预测就越精确。由于随着岁月的增长对传动装置应用的普遍增加的维修脆弱性，通过根据本发明的方法使传动装置应用的维修更容易规划并且因此更经济。由此，传动装置的经济上有利的使用寿命总体上得以延长。

在要求保护的运行方法中，还可以实现第五步骤，在该第五步骤中，如果模型剩余使用寿命低于可调节的第一阈值和/或发生概率低于可调节的第二阈值，则输出警报。因此，低于第一阈值可以警告传动装置组件可能的短期故障。低于第二阈值表明，现在已经不太可能达到可设定的期望的剩余使用寿命。通过组合第一阈值和第二阈值，用户可以设置警报配置，该警报配置通过避免不可预见的故障而允许传动装置的有利运行。由此，总的来说，传动装置的还更可靠和经济的运行是可能的。

此外，根据对照组件的数据集确定模型剩余使用寿命的发生概率的对照组件可以至少部分地在传动装置外部使用。因此，对照组件用于可能属于不同传动装置应用的另外的传动装置。另外的传动装置应理解为不是此处描述的传动装置本身的任何传动装置。使用要求保护的方法所运行的传动装置的传动装置应用可以是不同的传动装置应用。例如，来自用于车辆传动装置的相应传动装置组件的数据集可以用于滚动轴承、轴或壳体组件。由于车辆技术中的部件数量很大，因此能以简单的方式提供大量的数据集，从而可以对相应的损伤机制进行可靠的评估。替代地或附加地，可以通过在运行相应的参考机器的测试区域中的测量来获得对照组件的数据集。对照组件的数据集为了要求保护的方法例如通过存储器中的数据连接提供以进行检索。因此，该运行方法能够使用更多数量的对照组件，在此基础上确定模型剩余使用寿命的发生概率。可用的对照组件越多，发生概率的评估基础增加得越快，这反过来又可以更精确地确定发生概率。特别地，很少发生的破坏性事件可以被引入对发生概率的确定中，这也增加了确定发生概率的准确性。

在要求保护的运行方法中，还可以在第二步骤中根据第一传动装置组件上的机械应力结合传递函数来确定第二传动装置组件上的机械应力。传递函数在此设计为使得在第一传动装置组件和第二传动装置组件之间建立物理关系。例如，可以根据在行星齿轮轴上的滚动轴承上的径向应力来确定行星齿轮轴的静态弯曲。传递函数也可以从至少一个壳体组件的有限元模型中获得。此外，轴承的反作用力可以通过自由切削加载有扭矩的轴来确定。这样的物理关系可以优选地以传动装置的至少一个组件或整个传动装置的数字映射(也称为digital twin)来反映。根据第二传动装置组件上的机械应力，至少执行第三和第四步骤，并因此确定第二传动装置组件的模型剩余使用寿命和相关的发生概率。相应地，根据对照组件的数据集进行相应的确定，该对照组件在结构上与第二传动装置组件基本相同。因此，要求保护的方法适用于使用现有的测量数据并对其进行进一步评估。因此，没有必要在其他传动装置组件上配备传感器。由此，以简单且低成本的方式增加了要求保护的运行方法的功能范围。

另外，在要求保护的运行方法中，在第二步骤中，根据在第一传动装置组件上的机械应力，可以确定用于第二损伤机制的损伤量。第三步骤和第四步骤也根据损伤量来执行，即确定损伤总和、模型剩余使用寿命以及作用在第一传动装置组件上的第二损伤机制的相应发生概率。通过监视和评估多个损伤机制，可以更灵活地预测第一传动装置组件的故障。例如，在第一传动装置组件上设有不同频率的阈值应力的情况下，可以同时监测高循环疲劳和低循环疲劳。此外，可以监视用作损伤机制的齿部处的磨损、齿断裂或点蚀。以这种方式获得的要求保护的运行方法的多功能性进一步提高了其预测精度。此外，在另一步骤中，可以确定第一和/或第二传动装置组件对哪个损伤机制失效。这使得可以检查是否已经为相应的传动装置组件适当地选择了第一和/或第二损伤机制。可以将相应的数据作为数据集提供，以便可以自动扩展相应传动装置组件的现有经验库。这进一步提高了损伤预测的准确性。

在要求保护的运行方法的另一实施方式中，模型剩余使用寿命的发生概率借助于对照组件的允许的损伤总和的分布函数来确定。允许的损伤总和应被理解为相应的对照组件发生故障的总损伤量。借助于分布函数能确定：对于第一传动装置组件以什么概率预期多大的可允许的损伤总和、即最大损伤总和。例如，这包括用于对照组件的沃勒线，该线对于相应的对照组件而言是单独的并且涉及特定的损伤机制。对照组件的数据集(用于确定模型剩余使用寿命的发生概率)可以包括相应的沃勒线和/或允许的损伤总和、即最大损伤总和。此外，数据集还可以包含关于相应损伤机制的类型的信息、特别是关于主要损伤机制的信息。在这里，主要的损伤机制应被理解为可能导致传动装置组件故障并因此确定传动装置组件尺寸的损伤机制。此外，可以在数据集中专门针对不同应用来存储主要损伤机制的规范。由此，可以更精确地描述对传动装置组件的故障的期望范围。

此外，在要求保护的运行方法中，现有的损伤总和可以设计为在该方法的运行中是可改变的。因此可以在运行期间校正损伤总和，以便例如考虑未由第一或其他传动装置组件上的测量数据表示的损伤事件。同样，可以通过进行相应的更改来考虑延长使用寿命的措施。例如，这可以是更新传动装置油或更换传动装置组件。损伤总和的变化可以例如通过算法来完成，通过该算法可以检测维护过程。替代地或附加地，损伤总和也可以通过用户输入来改变。由此，要求保护的运行方法适合更全面地反映传动装置的当前运行，从而提高其预测精度。

在要求保护的运行方法中，可以在另外的步骤中根据第一传动装置组件的模型剩余使用寿命和/或用于第一传动装置组件和/或传动装置的模型剩余使用寿命的发生概率来确定预期的维修开销。维修开销可以例如通过调用经验数据库来确定，在该数据库中存储了有关工作时间要求、资源要求、备件的采购持续时间和/或用于更换第一传动装置组件的备件成本的数据。替代地或附加地，确定在第一传动装置组件发生故障的情况下预期的预期故障成本。这尤其包括传动装置和/或相关的传动装置应用的停机时间。这允许用户有针对性地规划传动装置或传动装置组件的维护过程。

在要求保护的运行方法的另一实施方案中，如果模型剩余使用寿命低于可调节的第一阈值和/或发生概率低于可调节的第二阈值，则可以为第一传动装置组件输出库存指示。库存指示可以设计为到物料管理软件的消息或命令，以由该库存指示引起第一传动装置组件的备件的采购。替代地或附加地，除了第一和/或第二阈值之外，还可以考虑其他数据，例如采购持续时间或维护人员的可用规模。特别地，可以将低于第一和/或第二阈值的值链接到库存指示。这允许更精确地监视包括其相应的传动装置组件的相应的传动装置的运行。

此外，在要求保护的运行方法中，模型剩余使用寿命和/或其发生概率可以根据可调节的负载水平实施进一步运行。负载水平表征了第一传动装置组件上的预期机械应力。可调节的负载水平可以设计为先前运行中存在的负载水平的外推。可替代地，可调节的负载水平也可以对应于传动装置的计划的运行模式。作为另一替代方案，可调节的负载水平可以被配置为先前存在的负载水平和对应于计划的运行模式的负载水平的区段组合。可以通过算法、表格和/或用户输入来设置进一步运行的负载水平。例如，可以将用于设置负载水平以进一步运行的算法耦联到工业应用中的工作计划软件。在风力发电机的情况下，例如可以将这种算法设计为根据天气数据库的预报。

此外，在要求保护的运行方法中，至少一个机械应力、至少一个损伤量、至少一个损伤总和、关于第一损伤机制的至少一个类型信息、至少一个模型剩余使用寿命和/或其发生概率可以存储在数据集中。数据集可以例如存储在布置在传动装置或传动装置应用外部的存储器中。用户也可以更改以此方式存储的数据集。此外，以这种方式存储的数据集可以用作比较数据组，以用于其他在结构上基本相同的传动装置组件。因此，用要求保护的运行方法监控的第一传动装置组件用作其他传动装置组件的对照组件。大量结构上相同的传动装置组件的交互作用可以生成经验数据库，该数据库可以针对大量应用对相应的传动装置组件进行精确的预测。此外，可以执行大量相应地提供的结构相同的传动装置组件的数据集、即所谓的大数据分析，借助该数据集可以确定系统性出现的损伤。例如，这可能是特定轴承的过早故障。这种大数据分析尤其可以改善现有设计，从而有针对性地维护现有范围的传动装置。此外，对照组件的数据集可以用作机器学习算法的输入，并且借助于机器学习算法识别在发生损伤(例如导致过早损伤)时的模型。由此，可以从通过要求保护的方法生成的数据集中获得另外的好处。

基本的目的也通过根据本发明的计算机程序产品来实现。该计算机程序产品能够以非易失的形式存储在诸如硬盘驱动器、USB存储器或光学数据载体的数据载体上，并且可以与相应的计算单元一起执行。根据本发明的计算机程序产品设计为实现根据上面描述的用于传动装置的运行的实施方式中的至少一个的运行方法。为此，根据本发明的计算机程序产品包括至少一个第一子程序。至少一个第一子程序设计为完全地或部分地实现要求保护的运行方法。在部分地实施运行方法的情况下，第一子程序至少暂时地与第二子程序通信连接。子程序的通信连接应被理解为单向或双向的数据交换的耦联、例如互联网连接。由此，可以利用第一或第二子程序来实现基础方法的不同功能。例如，可以在第二子程序中设置阈值或损伤总和，而在第一子程序中与这些阈值或损伤总和进行比较。因此，根据本发明的解决方案可以被模块化并且因此以简单的形式被生产。

基本的目的还通过根据本发明的用于传动装置的控制单元来实现。控制单元具有存储器和计算单元，该计算单元被设计用于执行计算机程序产品。此外，控制单元可以直接或间接地与多个传感器连接，借助于该传感器可以监控第一传动装置组件。控制单元还设计用于从传感器接收和评估相关的测量数据。根据本发明，控制单元配备有根据上述实施方案之一的计算机程序产品，因此适合于实施根据本发明的运行方法。

此外，要求保护的传动装置的控制单元可以设计为内部的控制单元或上级控制单元。内部的控制单元安装到传动装置或其相关的传动装置应用。这可以是在传动装置的壳体内或旁的安装，也可以是传动装置所固定的机架上的安装。上级控制单元又可以与相关的传动装置分开安装在不同的位置。例如，上级控制单元可以设计为可编程逻辑控制器(也就是Programmable Logic Controller，或简称为PLC)、主机、Web服务器或计算机云。为了实施根据本发明的运行方法，还可以设置至少一个内部的控制单元和一个上级控制单元。在这种情况下，内部的控制单元和上级控制单元至少被设计用于彼此之间的临时通信连接。

基本的目的还通过根据本发明的监视系统来实现，该监视系统设计为监视至少一个第一传动装置组件。该监视系统包括多个传感器，每个传感器设计为获取测量数据。可以借助传感器确定的测量数据对应于在传动装置运行期间第一传动装置组件所承受的至少一个机械应力。例如，这可以是滚动轴承上的转速和径向应力。

监视系统还包括至少一个控制单元，该控制单元与多个传感器连接并且设计为接收和评估它们的测量数据。就上述实施方式之一而言，至少一个控制单元设计为内部的控制单元或上级的控制单元。可替代地，监视系统也可以具有内部的和上级的控制单元，它们至少暂时地相互通信连接。可选地，监视系统还可以设有模型存储器，在该模型存储器中存储了多个参考状态，该参考状态可以用于进一步评估现有的运行状态。

此外，该目的通过根据本发明的传动装置实现。传动装置包括多个传动装置组件并且设计为行星齿轮、正齿轮或锥齿轮。该传动装置包括至少一个第一传动装置组件并且被耦联到至少一个传感器，该传感器被分配给监视系统。根据上述实施方案之一设计该监视系统。因此，可以通过上述运行方法来监控根据本发明的传动装置，并且因此可以可靠地预测第一传动装置组件的即将发生的损伤。

基本的目的同样通过根据本发明的传动装置应用来实现，该传动装置应用包括驱动单元和从动单元。在驱动单元和从动单元之间布置有传动装置以传递扭矩，传动装置设计为改变从驱动单元到从动单元的速度。驱动单元例如可以在风力发电机处构造成电动机、内燃发动机或液压马达。从动单元可以设计为发电机或机械应用，例如管磨机、水泥磨、立式磨机、挤出机、传送带、泵、压缩机、提升系统或作为废料或垃圾压榨机。作为另一替代方案，从动单元也可以设计成车辆驱动装置的轴。因此，传动装置应用设计为风力发电机、工业应用、陆地车辆、水运工具或飞行器。工业应用可以设计为磨机、立式磨机、制糖机、水泥磨机、碎石机、传送带、泵、辊压机、围裙输送机、管磨机、回转窑、旋转机构、搅拌器、提升装置、垃圾压榨机或废料压榨机。通过使用根据本发明的运行方法，实现了传动装置的更可靠的运行，从而提高了传动装置应用的可靠性。

附图说明

下面根据各个实施方案描述本发明。各个实施方案的特征可以彼此组合。只要附图中相同的附图标记还具有相同的技术含义，就应当将附图理解为是相互补充的。附图详细示出：

图1示出了要求保护的传动装置的第一实施方案的示意性结构；

图2示出了要求保护的方法的第一实施方案的示意性流程；

图3示出了要求保护的方法的步骤的图表；

图4示出了要求保护的方法的第二实施方案的示意性流程；

图5示出了要求保护的方法的第三实施方案的示意性流程；

图6示出了要求保护的监视系统的示意性结构；

图7示出了要求保护的传动装置应用的示意性结构。

具体实施方式

图1示意性地示出了要求保护的传动装置10的第一实施方案的结构，该传动装置具有传感器22和设计为内部的控制单元42的控制单元40，利用该控制单元实施要求保护的方法100。传动装置10包括壳体11，在壳体中或在壳体旁容纳多个传动装置组件12。传动装置组件12设计为齿轮14、轴16和轴承18。在不限制本发明的一般性的情况下，传动装置10在图1中设计为正齿轮传动装置。齿轮14安装在轴16上，轴16又可旋转地容纳在轴承18中。轴承18固定到壳体11上。每个传动装置组件12、即每个齿轮14、每个轴16和每个轴承18分别设有传感器22，该传感器22适于在传动装置10的运行期间直接或间接地检测相应的传动装置组件12的机械应力25。为此，传感器22设计为应变仪(简称DMS)、力传感器、温度传感器、转速传感器、表面波传感器(缩写为SAW传感器)、相机或它们的组合。对机械应力25的直接检测例如应被理解为利用应变仪或SAW传感器对轴16的上表面处的应变的检测。机械应力25的间接检测例如可以被理解为检测轴承18的温度，其中可以通过相应的模型根据检测的温度确定轴承的热膨胀状态。传感器22设计为相应地产生测量数据27，该测量数据被传输到控制单元40。当间接检测传动装置组件12的机械应力25时，可以由控制单元40中的至少一个从接收到的测量数据27确定机械应力25。

内部的控制单元42连接到另一控制单元40，该另一控制单元设计为上级的控制单元44。控制单元40经由数据连接45彼此通信耦联。计算机程序产品80以非易失的形式能够被执行地存储在两个控制单元40上，并且还在传动装置10处于运行中时被执行。计算机程序产品80适合于处理所接收的测量数据27，并且设计为使用传动装置10上的测量数据27来实施根据本发明的方法100。经由数据连接45，也可以在内部的控制单元42和上级的控制单元44之间交换参数73，通过该参数来影响方法100的过程。内部的控制单元42中用于执行方法100的参数73可以由此在类型和值方面由上级的控制单元44设置为预定参数77。同样，方法100的预定参数77可以在上级的控制单元44和内部的控制单元42之间交换，其由算法79指定。这样的算法79可以在内部的控制单元42和上级的控制单元44上执行。同样，预定参数77可以由用户输入78生成，用户输入可以在上级的控制单元44上实现。上级的控制单元44还通过数据连接45通信耦联到数据库60。对照组件62的数据集64存储在数据库60中，其也可以作为参数73传递给内部的控制单元42。对照组件62的数据集64用作比较值，以用于执行根据本发明的方法100。在此涉及对照组件62，其在结构上与相应的传动装置组件12基本相同，该传动装置组件由方法100监视。此外，上级的控制单元44经由数据连接45可通信连接至材料管理系统68。上级的控制单元44设计成向材料管理系统68输出库存指示66，以便例如储备相应的备件或在传动装置组件12即将发生故障的情况下进行采购。如果由方法100确定传动装置组件12即将发生故障，则上级的控制单元44同样适合于向用户输出警报65。

图1示出传动装置10处于运行状态20，在该运行状态中执行第一方法步骤110。提供驱动功率21，在考虑到机械损耗的情况下，该驱动功率再次由传动装置10作为输出功率23输出。驱动功率21将机械应力25引入传动装置组件12中，该机械应力由传感器22检测。在第一方法步骤110中，方法100所根据的运行状态20应被理解为一种运行状态，其中传感器22在方法100的范畴中产生可用的测量数据27。运转状态20可以是静止的运转状态或过渡过程、例如加速。

图2示意性地示出了要求保护的方法100的实施方案的另一流程，该流程在图1中的传动装置组件12上执行。传动装置组件12是耦联到传感器22的轴18。在第一方法步骤110中出现的运行状态20期间，传动装置组件12(也就是轴18)承受扭转负载26。扭转负载26在轴18上产生机械应力25，该机械应力以测量数据27的形式被检测并被发送给控制单元40的处理单元49。在第二方法步骤120中，借助于处理单元49确定损伤量35，该处理单元可以单独地或以模块方式分配给内部的控制单元42和/或上级的控制单元44。损伤量35在此对应于所监视的传动装置组件12、也就是轴18的损伤，该损伤由所检测的机械应力25引发。损伤量35的确定在相应的损伤累积模型30的范畴中实现，该损伤累积模型可以设定用于传动装置组件12。

在图2中通过左侧的图表示出了用于相应的传动装置组件12的损伤累积模型30。其包括用于有效载荷循环的水平载荷循环改变轴31和竖直强度轴32。损伤累积模型30还包括分别被分配给第一损伤机制38或第二损伤机制39的模型边界线33。通过模型边界线33相应地指定，在哪些损伤总和43的情况中损伤累积模型30在相应的损伤机制38、39时出现传动组件12的故障。这例如可能是LCF和HCF、在齿部处的点蚀、磨损或齿断裂。在第三方法步骤130中，在运行状态20中出现的、在第二方法步骤120中确定的损伤量35在损伤组34中的现有损伤累积模型30中添加到已存在的损害总和43中。如图1所示，损伤总和43是不同强度的各个损伤组34中的损伤的集合。此外，在第四方法步骤140中，为可调节的负载水平29确定：保留传动装置组件12的哪些模型剩余使用寿命36。在图2中还通过箭头48示出了对模型剩余使用寿命36的确定，其长度从对应于负荷水平29的相应损伤组34的块到第一损伤机制38和第二损伤机制39的模型边界线33。由此，在第一损伤机制38或第二损伤机制39的情况中，从相应的模型剩余使用寿命36得出传动装置组件12的相应的模型总使用寿命41。

根据第一损伤机制38和第二损伤机制39的模型剩余使用寿命36，并进而根据传动装置组件12的模型总使用寿命41，发生概率57被确定为传动装置组件12实际上达到了相应的模型总使用寿命41。这在图2的右侧的分布图表50中示出，该分布图表包括水平的使用寿命轴53和竖直的频率轴52。该图表还具有分布函数51的曲线，该分布函数再现了在操作中对于对照组件62而言达到一定损伤总和43的频率，该对照组件62的构造与传动装置组件12相同。在分布图表50中，在第四方法步骤140中，竖线47规定了在第一损伤机制38或第二损伤机制39以及先前确定的模型剩余使用寿命36的情况中传动装置组件12需要哪个模型总使用寿命41。由此，对于损伤机制38、39来说相应在分布图表50中获得生存区域55和失效区域54。在相应的生存区域55中的分布函数51下方的相应区域对应于发生概率57，传动装置组件12以该发生概率超过用于相应的损伤机制38、39的所需模型剩余使用寿命36。因此可以确定：传动装置组件12以哪些发生概率达到所需的模型剩余使用寿命36。分布函数51由存储在数据库60中的对照组件62的多个数据集64预先确定。数据集64借助于多个对照组件62被持续地更新，使得结构相同的对照组件62的用户的经验可以被用于传动装置组件12。通过以此方式更新的分布函数51，可以在运行期间使用传动装置组件12的不可预料的长使用寿命、即直至故障的不可预见的高的损伤总和43。相反，可以考虑到令人惊讶的短使用寿命、即直至故障的较低损伤总和43。通过借助于对照组件62不断地更新分布函数51，实现了动态监视系统90，该动态监视系随着运行时间的增加在预测传动装置组件12有故障时变得更加可靠并且更加精确。

图3示意性地示出了要求保护的方法100的第五方法步骤150的另一方面。特别地，图3所示的评估图表70示出了方法100的警报或反应行为。评估图表70包括水平时间轴71和竖直尺寸轴72，在其上标出了模型剩余使用寿命36和发生概率57。这两个变量在图4中针对第一损伤机制38示出并且涉及传动装置组件12，该传动装置组件可以设计为齿轮14、轴16或轴承18。传动装置组件12还沿时间轴71承受可预定的负载水平29。模型剩余使用寿命36和发生概率57沿时间轴71减小。为模型剩余使用寿命36定义了一个可调节的第一阈值75。如果模型剩余使用寿命36低于第一阈值75，则触发警报65和/或库存指示66。以这种方式，警告用户传动装置组件12即将发生故障或提供更换部件。以类似的方式，为发生概率57指定一个可调节的第二阈值76。如果发生概率57降到第二阈值76以下，则还为传动装置组件12输出警报65和/或库存指示66。第一阈值75和第二阈值76属于参数73，如图1所示，其影响方法100的流程并且可以由用户输入78或算法79预设。

图4示意性地示出了要求保护的方法100的第二实施方案的流程。方法100从第一方法步骤110出发，其中传动装置10具有多个传动装置组件12，其中至少一个第一传动装置组件12被监控。传动装置10处于运行状态20，在该运行状态中使用传感器22确定在第一传动装置组件12上的机械应力25。接下来是第二方法步骤120，其中根据机械应力25在可调整的损伤累积模型30和可调整的第一损伤机制38的范畴内确定相应的损伤量35。在随后的第三方法步骤130中，在第一损伤机制38的损伤累积模型30中将损伤量35添加至损伤总和43。在随后的第四方法步骤140中，在损伤累积模型30的范畴内确定第一损伤机制38的模型剩余使用寿命36。同样，在第四方法步骤140中，其用于相应的模型剩余使用寿命36的发生概率57。在此，模型剩余使用寿命36及其发生概率57的确定取决于可调节的负载水平29，该负载水平对应于传动装置组件12以及传动装置10的预期或期望的未来运行。根据对照组件62的数据集64确定发生概率57，通过该数据集给出使用寿命的分布函数51。与第四方法步骤140并行地进行第六方法步骤160，在第六方法步骤中，从模型剩余使用寿命36和发生概率57出发，执行用于第一传动装置组件12的维护过程的费用预测67。费用预测67的结果可以显示给用户。第四方法步骤140之后是第一分支145，在该处将来自第四方法步骤140的模型剩余使用寿命36和/或发生概率57与可调参数73进行比较。可调参数73还包括用于模型剩余使用寿命36或发生概率57的第一阈值75和第二阈值76。当其超过阈值75、76时，则识别出没有需要反应的运行状态，并且方法100通过反馈回路170返回到第一方法步骤110。在模型剩余使用寿命36或发生概率57低于第一阈值75和/或第二阈值76时，则实现第五方法步骤150。为此输出警报65和/或输出用于第一传动装置组件12的库存指示66。然后，方法100达到最终状态200。根据图4的方法100在一个或多个计算机程序产品80中完全或在功能上分开地运行，这些产品非易失地和可执行地存储在控制单元40上。控制单元40包括内部的控制单元42和/或上级的控制单元44。

图5示出了要求保护的方法100的第三实施方案的示意性流程。方法100从第一方法步骤110出发，在该方法步骤110中，通过传感器22确定在第一传动装置组件12.1在运行状态20中的机械应力25。由此通过传递函数83确定在相同的运行状态20下第二传动装置组件12.2上的机械应力25。第一传动装置组件12.1和第二传动装置组件12.2属于同一传动装置10。传递函数83应被理解为第一传动装置组件12.1和第二传动装置组件12.2之间的物理关系，其基本上根据第二传动装置组件12.2的机械应力25描述了第一齿传动装置组件12.1上的机械应力25。可以将这样的传递函数83设计为值表、算法79或仿真。从第二传动装置组件12.2的机械应力25出发，类似于图4实现第二方法步骤120、第三方法步骤130、第四方法步骤140、第五方法步骤150和第六方法步骤160。

在第一方法步骤110之后是第二方法步骤120，在第二方法步骤中，根据机械应力25，在可调节的损伤累积模型30和可调节的第一损伤机制38的范畴中确定相应的损伤量35。在随后的第三方法步骤130中，在第一损伤机制38的损伤累积模型30中将损伤量35添加到损伤总和43中。在随后的第四方法步骤140中，在损伤累积模型30的范畴中确定第一损伤机制38的模型剩余使用寿命36。类似地，在第四方法步骤140中，用于相应的模型剩余使用寿命36的发生概率57。在此，模型剩余使用寿命36及其发生概率57的确定取决于可调节的负载水平29，该负载水平对应于传动装置组件12.2以及传动装置10的预期或期望的未来运行。根据对照组件62的数据集64确定发生概率57，通过该数据集给出使用寿命的分布函数51。与第四方法步骤140并行地进行第六方法步骤160，从模型剩余使用寿命36和发生概率57出发，执行用于第一传动装置组件12.2的维护过程的费用预测67。费用预测67的结果可以显示给用户。第四方法步骤140之后是第一分支145，在该处将来自第四方法步骤140的模型剩余使用寿命36和/或发生概率57与可调参数73进行比较。可调参数73还包括用于模型剩余使用寿命36以及发生概率57的第一阈值75和第二阈值76。当其超过阈值75、76时，则识别出没有需要反应的运行状态，并且方法100通过反馈回路170返回到第一方法步骤110。在模型剩余使用寿命36或发生概率57低于第一阈值75和/或第二阈值76时，则实现第五方法步骤150。为此输出警报65和/或输出用于第一传动装置组件12的库存指示66。然后，方法100达到最终状态200。根据图5的方法100在一个或多个计算机程序产品80中完全或在功能上分开地运行，这些产品非易失地和可执行地存储在控制单元40上。控制单元40包括内部的控制单元42和/或上级的控制单元44。

要求保护的监视系统90的第一实施方案的结构在图6中示出。监视系统90包括多个传感器22，其被设计成间接地或直接地检测传动装置10的传动装置组件12上的机械应力25。为此，将测量数据27从传感器22传输到控制单元40，该控制单元包括内部的控制单元42。计算机程序产品80以可执行的方式非易失性地存储在内部的控制单元42的存储器中。内部的控制单元42设计为从传感器22接收测量数据27，并利用计算机程序产品80对其进行处理。计算机程序产品80具有第一子程序82，其以非易失且可执行的方式存储在第一控制单元42上。在至少一个实施方案中，要求保护的方法100由第一子程序82部分地实现。第一子程序82通过数据连接45可通信耦联到上级的控制单元44。此外，第二子程序84以非易失性且可执行的方式存储在上级的控制单元44上，并且与第一子程序82和第二子程序84属于同一计算机程序产品80。第二子程序84部分地实现要求保护的方法100。通过通信数据连接45，第一子程序82和第二子程序84完全实现了要求保护的方法100。为此，第一子程序82和第二子程序84交换参数73、来自可预定参数77的值和/或来自算法79的值。

图7示意性地示出了要求保护的传动装置应用95的结构，该传动装置应用包括驱动单元96、从动单元97和传动装置10。传动装置10安装在驱动单元96和从动单元97之间。通过传动装置10，驱动功率21在转速和扭矩方面由驱动单元96改变并且作为输出功率23传递到从动单元97。传动装置应用95可以设计为工业应用、风能设施、陆地车辆、水运工具或飞行器。

Claims (15)

1.一种用于具有多个传动装置组件（12、12.1、12.2）的传动装置（10）的运行方法（100），包括以下步骤：

a）建立所述传动装置（10）的运行状态（20）并检测第一传动装置组件的相对应的机械应力（25）；

b）根据确定的机械应力（25）来确定用于第一损伤机制（38）的关于所述第一传动装置组件的损伤量（35）；

c）在所述第一损伤机制（38）的第一损伤累积模型（30）中将所述损伤量（35）添加至损伤总和（43）；

d）根据所述第一损伤累积模型确定所述第一传动装置组件的模型剩余使用寿命（36），并确定用于所述模型剩余使用寿命（36）的发生概率（57）；

其中，根据对照组件（62）的数据集（64）来确定用于所述模型剩余使用寿命（36）的所述发生概率（57），所述对照组件设计成在结构方面与所述第一传动装置组件相同，其特征在于，在步骤b）中还确定了用于第二损伤机制（39）的损伤量，并且还根据该用于第二损伤机制的损伤量针对第二损伤机制（39）执行步骤c）和步骤d），该执行包括对用于所述第二损伤机制（39）的损伤总和（43）的确定，并且所述对照组件（62）用在另外的传动装置中，并且将至少一个检测到的机械应力（25）、至少一个损伤量、至少一个损伤总和（43）、至少一个模型使用寿命和/或模型使用寿命的发生概率存储在数据集（64）中，该数据集（64）对于具有相同结构的其他传动装置组件用作为比较数据集，该数据集（64）包含关于相应损伤机制的类型的信息。

2.根据权利要求1所述的运行方法（100），其特征在于，在另一步骤e）中，当所述模型剩余使用寿命（36）低于能调节的第一阈值（75）和/或所述发生概率（57）低于能调节的第二阈值（76）时，输出警报（65）。

3.根据权利要求1或2所述的运行方法（100），其特征在于，在步骤b）中，根据所述第一传动装置组件的机械应力（25）借助于传递函数（83）来确定第二传动装置组件的机械应力（25），并且还针对所述第二传动装置组件至少执行步骤c）和步骤d）。

4.根据权利要求1或2所述的运行方法（100），其特征在于，所述第一损伤机制或所述第二损伤机制设计为高循环疲劳、低循环疲劳、齿部处的点蚀、磨损或齿根断裂。

5.根据权利要求1或2所述的运行方法（100），其特征在于，根据所述对照组件（62）的允许的损伤总和（43）的分布函数（51）来确定用于所述模型剩余使用寿命（36）的所述发生概率（57）。

6.根据权利要求1或2所述的运行方法（100），其特征在于，能够通过算法（79）和/或用户输入（78）来设置所述损伤总和（43）。

7.根据权利要求1或2所述的运行方法（100），其特征在于，借助于所述模型剩余使用寿命（36）和/或所述模型剩余使用寿命的发生概率（57）来确定用于所述第一传动装置组件和/或所述传动装置（10）的预期的维修开销（67）。

8.根据权利要求7所述的运行方法（100），其特征在于，至少针对所述第一传动装置组件将库存指示（66）输出至材料管理系统（68）。

9.根据权利要求1或2所述的运行方法（100），其特征在于，根据能调节的负载水平（29）针对所述第一传动装置组件的后续运行来确定所述模型剩余使用寿命（36）和/或所述模型剩余使用寿命的发生概率（57）。

10.一种计算机存储介质，在所述计算机存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序包括至少一个子程序（82），所述子程序设计为完全或至少部分地在与第二子程序（84）的数据连接（45）中执行用于传动装置（10）的运行方法（100），其特征在于，根据权利要求1至9中任一项设计所述运行方法（100）。

11.一种用于传动装置（10）的控制单元（40），所述控制单元具有存储器和用于执行计算机存储介质的计算机程序的计算单元，其特征在于，根据权利要求10设计所述计算机存储介质。

12.根据权利要求11所述的用于传动装置（10）的控制单元（40），其特征在于，所述控制单元（40）作为内部控制单元（42）布置在所述传动装置（10）处，或者作为上级控制单元（44）与所述传动装置（10）分开地安装。

13.一种用于传动装置（10）的监视系统（90），所述监视系统能够与至少一个待监视的第一传动装置组件耦联，所述监视系统包括：多个用于检测测量数据（27）的传感器（22），所述测量数据与所述第一传动装置组件的机械应力（25）相对应；以及至少一个控制单元（40），所述控制单元与多个所述传感器（22）连接并且所述控制单元设计为内部控制单元（42）和/或上级控制单元（44），其特征在于，根据权利要求11或12设计所述控制单元。

14.一种传动装置（10），包括多个传动装置组件（12、12.1、12.2），其中，至少一个第一传动装置组件与至少一个传感器（22）耦联，其中，所述传感器（22）被分配给监视系统（90），其特征在于，根据权利要求13设计所述监视系统（90）。

15.一种传动装置应用设备，包括传动装置（10），所述传动装置布置在驱动单元（96）与从动单元（97）之间以改变转速，其中，所述传动装置应用设备设计为工业应用、风力发电机、陆地车辆、水运工具或飞行器，其特征在于，根据权利要求14设计所述传动装置（10）。