CN117091063A - 一种轴承自动润滑调控方法、系统及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种轴承自动润滑调控方法、系统及装置，属于控制调节技术领域。本发明获取了包含轴承的温度、转速和振动加速度的轴承状态参数，可以全面准确的确定轴承润滑状态，本发明还获取了包含空气中粉尘浓度和空气中氧浓度的环境参数，可以实现在润滑调控过程考虑到环境对润滑脂的润滑效果的影响，并基于轴承状态参数、环境参数和轴承规格尺寸参数利用机器学习回归算法确定注脂量进行润滑调控，提高了轴承润滑调控的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及控制调节技术领域，特别是涉及一种轴承自动润滑调控方法、系统及装置。
背景技术
现有的轴承润滑调控方法大多采用机械式润滑泵与智能控制系统组合，将转速作为注脂量的影响因素，利用智能化控制模块对轴承进行变注脂量润滑，但是将转速作为注脂量的影响因素过于单一，无法准确的反应轴承润滑状态信息，进而无法准确的进行润滑调控。
发明内容
本发明的目的是提供一种轴承自动润滑调控方法、系统及装置，以提高轴承润滑调控的准确性。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种轴承自动润滑调控方法，所述方法包括如下步骤：
获取轴承状态参数和环境参数；所述轴承状态参数包括轴承的温度、转速和振动加速度，所述环境参数包括轴承所处环境的空气中粉尘浓度和空气中氧气浓度；
根据所述轴承状态参数确定轴承是否处于异常状态；
当轴承处于异常状态时，根据所述轴承状态参数、所述环境参数和轴承规格尺寸参数，采用机器学习回归算法确定注脂量；
根据所述注脂量对所述轴承进行润滑调控。
可选的，根据所述轴承状态参数、所述环境参数和轴承规格尺寸参数，采用机器学习回归算法确定注脂量，具体包括：
根据所述轴承状态参数、所述环境参数和轴承规格尺寸参数，采用注脂量计算公式确定注脂量，所述注脂量计算公式采用机器学习回归算法确定。
可选的，所述注脂量计算公式为：
；
其中，M为注脂量；E为润滑系数；D为轴承滚子直径；B为轴承外径；A为轴承内径；R为空气中粉尘浓度；S为空气中氧气浓度；T为轴承的温度；TV为目标状态下轴承的温度；M为轴承的振动加速度；MV为目标状态下轴承的振动加速度；V为目标状态下轴承的转速；V0为轴承的转速。
一种轴承自动润滑调控系统，所述系统应用于上述的方法，所述系统包括：
参数获取模块，用于获取轴承状态参数和环境参数；所述轴承状态参数包括轴承的温度、转速和振动加速度，所述环境参数包括轴承所处环境的空气中粉尘浓度和空气中氧气浓度；
异常判断模块，用于根据所述轴承状态参数确定轴承是否处于异常状态；
注脂量确定模块，用于当轴承处于异常状态时，根据所述轴承状态参数、所述环境参数和轴承规格尺寸参数，采用机器学习回归算法确定注脂量；
润滑控制模块，用于根据所述注脂量对所述轴承进行润滑调控。
一种轴承自动润滑调控装置，所述装置包括：传感器模块、环境测量模块、控制模块和润滑模块；
所述传感器模块设置在轴承上，所述传感器模块与所述控制模块连接，所述传感器模块用于检测轴承状态参数；所述轴承状态参数包括轴承的温度、转速和振动加速度；
所述环境测量模块与所述控制模块连接，所述环境测量模块用于检测环境参数；所述环境参数包括轴承所处环境的空气中粉尘浓度和空气中氧气浓度；
所述控制模块与所述润滑模块的控制端连接，所述润滑模块通过导管与所述轴承的润滑脂注入孔连接，所述控制模块用于根据所述轴承状态参数、所述环境参数和轴承规格尺寸参数采用上述的方法确定注脂量，对所述润滑模块进行控制。
可选的，所述传感器模块包括：传感器模块壳体、电路板、振动加速度传感器、转速传感器和温度传感器；
所述振动加速度传感器、所述转速传感器和所述温度传感器均设置在所述电路板上；
所述电路板设置在所述传感器模块壳体内，所述传感器模块壳体与所述轴承固定连接。
可选的，所述传感器模块壳体包括传感器模块内壳和传感器模块外壳；
所述传感器模块内壳为带有环形凹槽的环形结构，所述电路板设置在所述环形凹槽内；所述传感器模块外壳设置在所述传感器模块内壳的外部，且所述传感器模块外壳的内侧上设置的壳体导向柱与所述传感器模块内壳的外壁上设置的壳体导向槽对应设置；
所述传感器模块内壳与所述轴承螺纹连接，所述传感器模块外壳与所述轴承采用卡扣连接。
可选的，所述传感器模块内壳的外壁上设置有接线通孔，所述传感器模块外壳上设置条形孔，所述接线通孔和所述条形孔对应设置。
可选的，所述润滑模块包括：润滑脂箱和气泵；
所述润滑脂箱内设置有活塞，所述活塞将所述润滑脂箱的内腔分割成加压仓和润滑脂仓，所述润滑脂仓内存储有用于轴承润滑的润滑脂；
所述气泵与所述加压仓连通，所述润滑脂仓通过导管与所述轴承的润滑脂注入孔连通。
可选的，所述环境测量模块包括：PM2.5与氧气浓度传感器。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明实施例提供一种轴承自动润滑调控方法、系统及装置，所述方法包括：获取轴承状态参数和环境参数；根据所述轴承状态参数确定轴承是否处于异常状态；当处于异常状态时，根据所述轴承状态参数、所述环境参数和轴承规格尺寸参数，采用机器学习回归算法确定注脂量；根据所述注脂量对所述轴承进行润滑调控。本发明获取了包含轴承的温度、转速和振动加速度的轴承状态参数，可以全面准确的确定轴承润滑状态，本发明还获取了包含空气中粉尘浓度和空气中氧浓度的环境参数，可以实现在润滑调控过程考虑到环境对润滑脂的润滑效果的影响，并基于轴承状态参数、环境参数和轴承规格尺寸参数利用机器学习回归算法确定注脂量进行润滑调控，提高了轴承润滑调控的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中的一种轴承自动润滑调控方法的流程图；
图2为本发明实施例中的一种轴承自动润滑调控装置的结构示意图；
图3为本发明实施例中的传感器模块的结构示意图；
附图标记说明：
1 轴承，2 磁编码体，3 卡扣固定槽，4 轴承螺纹，5 电路板，6 振动加速度传感器，7 转速传感器，8 温度传感器，9 供电接口，10 传感器模块内壳，11 壳体螺纹，12 壳体导向槽，13 接线通孔，14 传感器模块外壳，15 壳体导向柱，16 卡扣，17 润滑脂注入孔，18传感器模块，19 润滑控制壳体，20 润滑脂箱，21 气泵，22 控制模块，23 导管，24 环境测量模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种轴承自动润滑调控方法、系统及装置，以提高轴承润滑调控的准确性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本发明实施例提供一种轴承自动润滑调控方法，如图1所示，所述方法包括如下步骤：
步骤101，获取轴承状态参数和环境参数；所述轴承状态参数包括轴承的温度、转速和振动加速度，所述环境参数包括轴承所处环境的空气中粉尘浓度和空气中氧气浓度。
当轴承在工作过程中因润滑不足而产生磨损时，轴承内部的温度升高，转速降低，振动加剧，因此，温度、转速和振动加速度可以作为轴承润滑状态的表征参数。
当空气中粉尘浓度升高时，轴承内润滑脂的润滑效果显著降低，同时空气中氧气浓度会影响润滑脂的氧化反应速率进而影响润滑脂的润滑效果，因此，空气中粉尘浓度与空气中氧气浓度作为判断所需润滑脂量（即注脂量）的因素。
步骤102，根据所述轴承状态参数确定轴承是否处于异常状态。
步骤103，当轴承处于异常状态时，根据所述轴承状态参数、所述环境参数和轴承规格尺寸参数，采用机器学习回归算法确定注脂量。
本发明在基于机器学习回归算法确定注脂量的过程中还考虑到不同规格的轴承具有不同的内径、外径与滚子直径，不同轴承达到正常工作状态所需的润滑脂量不同，因此，轴承的内径、外径与滚子直径应该作为判断所需润滑脂量（即注脂量）的因素。
本发明实施例结合上述因素，结合机器学习回归算法，经过大量数据计算，得到注脂量计算公式为：
。
其中，M为注脂量；E为润滑系数；D为轴承滚子直径；B为轴承外径；A为轴承内径；R为空气中粉尘浓度；S为空气中氧气浓度；T为轴承的温度；TV为目标状态下轴承的温度；M为轴承的振动加速度；MV为目标状态下轴承的振动加速度；V为目标状态下轴承的转速；V0为轴承的转速。本发明的目标状态为轴承正常工作的状态，此时润滑效果较好，不存在磨损现象。
步骤104，根据所述注脂量对所述轴承进行润滑调控。
实施例2
本发明实施例提供一种轴承自动润滑调控系统，所述系统应用于实施例1的方法，所述系统包括：
参数获取模块，用于获取轴承状态参数和环境参数；所述轴承状态参数包括轴承的温度、转速和振动加速度，所述环境参数包括轴承所处环境的空气中粉尘浓度和空气中氧气浓度。
异常判断模块，用于根据所述轴承状态参数确定轴承是否处于异常状态。
注脂量确定模块，用于当轴承处于异常状态时，根据所述轴承状态参数、所述环境参数和轴承规格尺寸参数，采用机器学习回归算法确定注脂量。
润滑控制模块，用于根据所述注脂量对所述轴承进行润滑调控。
实施例3
本发明实施例提供一种轴承自动润滑调控装置，如图2所示，所述装置包括：传感器模块18、环境测量模块24、控制模块22和润滑模块。
所述传感器模块18设置在轴承1上，所述传感器模块18与所述控制模块22连接，所述传感器模块18用于检测轴承状态参数；所述轴承状态参数包括轴承的温度、转速和振动加速度；所述环境测量模块24与所述控制模块22连接，所述环境测量模块24用于检测环境参数；所述环境参数包括轴承1所处环境的空气中粉尘浓度和空气中氧气浓度；所述控制模块22与所述润滑模块的控制端连接，所述润滑模块通过导管23与所述轴承1的润滑脂注入孔17连接，所述控制模块22用于根据所述轴承状态参数、所述环境参数和轴承规格尺寸参数采用实施例1的方法确定注脂量，对所述润滑模块进行控制。
本发明实施例中，如图3所示，传感器模块18包括：传感器模块壳体、电路板5、振动加速度传感器6、转速传感器7和温度传感器8；振动加速度传感器6、转速传感器7和温度传感器8均设置在电路板5上；传感器模块壳体包括传感器模块内壳10和传感器模块外壳14。所述传感器模块外壳14设置在所述传感器模块内壳10的外部，且所述传感器模块外壳14的内侧上设置的壳体导向柱15与所述传感器模块内壳10的外壁上设置的壳体导向槽12对应设置。传感器模块内壳10的外壁上设置有接线通孔13，传感器模块外壳14上设置条形孔，接线通孔13和条形孔对应设置。
本发明实施例中，振动加速度传感器6、转速传感器7、温度传感器8焊接在电路板5上，电路板5固定在传感器模块内壳10上。传感器模块内壳10连接在轴承1上，传感器模块内壳10和轴承1之间通过轴承螺纹4和壳体螺纹11旋和在一起，壳体导向柱15在壳体导向槽12内，保证传感器模块内壳10和传感器模块外壳14之间的连接，并且可以相对运动，使得轴承螺纹4和壳体螺纹11旋和到位后，卡扣16可以卡在卡扣固定槽3里，完成固定。使用时，轴承1的外圈固定不动，轴承1的内圈带动磁编码体2转动。外部电源引线经过接线通孔13连接到供电接口9，为电路板5供电。振动加速度传感器6采集轴承1的振动加速度信号，示例性的，该振动加速度信号为三轴振动加速度信号；转速传感器7感应磁编码体2转动引起的磁场变化，采集轴承1的转速信号；温度传感器8采集轴承1内部的温度信号。各传感器采集到的数据通过导线经接线通孔13传递出来。
本发明实施例中，传感器模块18采用螺纹连接与卡扣连接相结合的方式固定在轴承1上。螺纹保证传感器模块壳体与轴承1之间的紧密连接，防止出现轴向的松动，卡扣16设计的主要作用是对螺纹起到锁止的效果，防止螺纹因轴承1旋转产生的震动发生松脱现象。本发明实施例中螺纹采用特殊设计，通过规定螺纹起始、终止位置来实现，并且考虑轴向压紧问题，也规定了圆周角度方向容许的误差值。使得无论从任何位置安装，传感器模块壳体与轴承1之间的螺纹拧到规定的压紧位置时，卡扣16与卡扣固定槽3恰好处于同一位置，以实现卡扣16的连接。
当螺纹紧固到位后，手动将传感器模块外壳14向下移动，壳体导向柱15从壳体导向槽12一侧移向另一侧，完成卡扣16的紧固。同时在传感器模块外壳14上接线通孔13位置预留条形孔，防止因传感器模块内壳10和传感器模块外壳14之间的移动，妨碍走线。
本发明实施例中的环境测量模块包括PM2.5与氧气浓度传感器，控制模块采用可编程逻辑控制器，环境测量模块实时监测轴承1工作环境的空气中粉尘浓度与空气中氧气浓度，将测量的环境参数传递给可编程逻辑控制器。
本发明实施例中，润滑模块包括气泵21和润滑脂箱20，本发明实施例中还设置了润滑控制壳体19，气泵21、润滑脂箱20、控制模块19和环境测量模块24均设置在润滑控制壳体19内。
当轴承1正常工作、润滑状态良好时，可编程逻辑控制器保持默认状态，不对气泵21进行操作。当轴承1润滑状态异常、产生摩擦损耗时，轴承1会出现内部温度明显升高、转速变慢、振动加剧等特点，传感器模块18将温度、转速和振动加速度异常信息传递给可编程逻辑控制器。PM2.5与氧气浓度传感器将空气中粉尘浓度与氧气浓度数据传递给可编程逻辑控制器。可编程逻辑控制器可编程逻辑控制器接收到异常数据后，综合轴承1的温度、转速、振动加速度，轴承1的内径、外径、滚子直径，空气中粉尘浓度、空气中氧气度等八个参数根据注脂量计算公式计算需要补充的锂基润滑脂量（本发明实施例中润滑脂选用锂基润滑脂，需要补充的锂基润滑脂量即为注脂量），并控制气泵21对润滑脂箱20内部施压，将一定体积的锂基润滑脂通过导管23从润滑脂注入孔17压入轴承1中，从而解决轴承1的润滑异常问题。
基于上述实施例本发明的技术方案的有益效果为：
相较传统的人工定期补充润滑脂的维护模式，本发明通过采用多种传感器监测轴承运转状态的方式，自动判断轴承的润滑状态，并使用可编程逻辑控制器通过温度、转速和振动加速度及环境参数来计算轴承所需的润滑脂量，通过与气泵的互动自动动将润滑脂从润滑脂箱中压入轴承内部，极大降低了工作量，减少了工作成本。
影响轴承转速的因素种类繁多，润滑状态只是其中一种，并且相较于转速，温度受轴承润滑状态的影响更为明显。因此，传统的单一使用转速作为润滑状态判断因素的方法存在很大漏洞与不完善性。本发明将轴承温度、转速、振动加速度、轴承内外径和滚子直径、粉尘浓度和氧气浓度八种数据相结合来分析轴承的润滑状态，极大提高了判断的准确性，避免因轴承润滑状态产生的事故的能力更强。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种轴承自动润滑调控方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
获取轴承状态参数和环境参数；所述轴承状态参数包括轴承的温度、转速和振动加速度，所述环境参数包括轴承所处环境的空气中粉尘浓度和空气中氧气浓度；
根据所述轴承状态参数确定轴承是否处于异常状态；
当轴承处于异常状态时，根据所述轴承状态参数、所述环境参数和轴承规格尺寸参数，采用机器学习回归算法确定注脂量；
根据所述注脂量对所述轴承进行润滑调控。
2.根据权利要求1所述的轴承自动润滑调控方法，其特征在于，根据所述轴承状态参数、所述环境参数和轴承规格尺寸参数，采用机器学习回归算法确定注脂量，具体包括：
根据所述轴承状态参数、所述环境参数和轴承规格尺寸参数，采用注脂量计算公式确定注脂量，所述注脂量计算公式采用机器学习回归算法确定。
3.根据权利要求2所述的轴承自动润滑调控方法，其特征在于，所述注脂量计算公式为：
；
其中，M为注脂量；E为润滑系数；D为轴承滚子直径；B为轴承外径；A为轴承内径；R为空气中粉尘浓度；S为空气中氧气浓度；T为轴承的温度；TV为目标状态下轴承的温度；M为轴承的振动加速度；MV为目标状态下轴承的振动加速度；V为目标状态下轴承的转速；V0为轴承的转速。
4.一种轴承自动润滑调控系统，其特征在于，所述系统应用于权利要求1-3任一项所述的方法，所述系统包括：
参数获取模块，用于获取轴承状态参数和环境参数；所述轴承状态参数包括轴承的温度、转速和振动加速度，所述环境参数包括轴承所处环境的空气中粉尘浓度和空气中氧气浓度；
异常判断模块，用于根据所述轴承状态参数确定轴承是否处于异常状态；
注脂量确定模块，用于当轴承处于异常状态时，根据所述轴承状态参数、所述环境参数和轴承规格尺寸参数，采用机器学习回归算法确定注脂量；
润滑控制模块，用于根据所述注脂量对所述轴承进行润滑调控。
5.一种轴承自动润滑调控装置，其特征在于，所述装置包括：传感器模块、环境测量模块、控制模块和润滑模块；
所述传感器模块设置在轴承上，所述传感器模块与所述控制模块连接，所述传感器模块用于检测轴承状态参数；所述轴承状态参数包括轴承的温度、转速和振动加速度；
所述环境测量模块与所述控制模块连接，所述环境测量模块用于检测环境参数；所述环境参数包括轴承所处环境的空气中粉尘浓度和空气中氧气浓度；
所述控制模块与所述润滑模块的控制端连接，所述润滑模块通过导管与所述轴承的润滑脂注入孔连接，所述控制模块用于根据所述轴承状态参数、所述环境参数和轴承规格尺寸参数采用权利要求1-3任一项所述的方法确定注脂量，对所述润滑模块进行控制。
6.根据权利要求5所述的轴承自动润滑调控装置，其特征在于，所述传感器模块包括：传感器模块壳体、电路板、振动加速度传感器、转速传感器和温度传感器；
所述振动加速度传感器、所述转速传感器和所述温度传感器均设置在所述电路板上；
所述电路板设置在所述传感器模块壳体内，所述传感器模块壳体与所述轴承固定连接。
7.根据权利要求6所述的轴承自动润滑调控装置，其特征在于，所述传感器模块壳体包括传感器模块内壳和传感器模块外壳；
所述传感器模块内壳为带有环形凹槽的环形结构，所述电路板设置在所述环形凹槽内；所述传感器模块外壳设置在所述传感器模块内壳的外部，且所述传感器模块外壳的内侧上设置的壳体导向柱与所述传感器模块内壳的外壁上设置的壳体导向槽对应设置；
所述传感器模块内壳与所述轴承螺纹连接，所述传感器模块外壳与所述轴承采用卡扣连接。
8.根据权利要求7所述的轴承自动润滑调控装置，其特征在于，所述传感器模块内壳的外壁上设置有接线通孔，所述传感器模块外壳上设置条形孔，所述接线通孔和所述条形孔对应设置。
9.根据权利要求5所述的轴承自动润滑调控装置，其特征在于，所述润滑模块包括：润滑脂箱和气泵；
所述润滑脂箱内设置有活塞，所述活塞将所述润滑脂箱的内腔分割成加压仓和润滑脂仓，所述润滑脂仓内存储有用于轴承润滑的润滑脂；
所述气泵与所述加压仓连通，所述润滑脂仓通过导管与所述轴承的润滑脂注入孔连通。
10.根据权利要求5所述的轴承自动润滑调控装置，其特征在于，所述环境测量模块包括：PM2.5与氧气浓度传感器。
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