DD217599B1 - Verfahren zum ueberwachen und bewerten der reibleistungsverhaeltnisse in insbesondere langzeit-fettgeschmierten lagerungen - Google Patents

Description

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei Lagerungen ist bekannt, daß die bei ihrem Betrieb auftretenden Temperaturen als Überwachungsgrößen verwendet werden (DD-PS 137147). Der Verwendung der direkten Lagertemperatur als Diagnosetemperatur haftet der Mangel an, daß sie neben ihrer Abhängigkeit von den Reibleistungsverhältnissen im Lager beeinflußt ist von den Raumtemperaturschwankungen, von Schwankungen der Wärmeübergangsverhältnisse (Leitung, Strahlung, Konvektion) zwischen Maschine und Umgebung sowie von der Art, Größe und Anordnung anderer Wärmequellen und -senken innerhalb der Maschine und der Gestaltung des Wärmeflusses zwischen diesen Wärmequellen und -senken. Diese Faktoren stellen für die Lagerüberwachung nichtrelevante und nichtquantifizierbare Störeinflüsse dar. Darüber hinaus haftet dieser Methode der Nachteil eines trägen Temperatur-Zeit-Verhaltens bei wechselnden Betriebs- und Umgebungsbedingungen an, das die Anwendungsmöglichkeiten einschränkt. Auch die praktizierte Anwendung der Differenzmessung zwischen der Temperatur des zu beeinflussenden Bauteils und der Umgebungstemperatur [BRD-OS 1932895 und BRD PS 1013941] behebt die genannten Nachteile nur teilweise. Vorgeschlagen (WP F16N/236815.2) wurde der Vergleich der Ist-Temperaturdifferenz zwischen zwei benachbarten, jedoch der gleichen Lagerung zugeordneten Temperaturmeßstellen mit einervon der Lagerdrehzahl abhängigen Soll-Temperaturdifferenz. Diese Methode eliminiert die erwähnten Störeinflüsse und Nachteile durch eine Beurteilung der den Reibleistungsverhältnissen proportionalen Wärmestromdichte, sofern sich die beiden Temperaturfühler im Lager oder in einer das Lager unmittelbar berührenden Baugrupe in einem definierten, radial zur Drehachse verlaufenden Abstand befinden und dieser Abstand so klein gewählt wird, daß auch der lagerfernere Temperaturfühler noch im Bereich des homogenen, ungestörten Temperaturfeldes liegt, das sich in unmittelbarer Lagemähe ausbildet. Nachteilig für die praktische Realisierung dieser Forschung ist die auf Grund der auftretenden geringen Temperaturdifferenzen notwendige hohe Genauigkeit von äO,1 K bei der Meßwerterfassung und -verarbeitung. Die hierfür erforderlichen Aufwendungen durch Vergrößerung des Abstandes und somit auch der Temperaturdifferenz zwischen den Temperaturfühlern verringern zu wollen, bedeutet, daß beide Fühler nicht mehr in Lagernähe angeordnet werden können, das heißt, daß der lagerfernere Fühler nicht mehr im Bereich des homogenen, ungestörten Temperaturfeldes liegt.

Damit wird der Vorteil der Temperaturdifferenzmethode, unabhängig von Störeinflüssen zu sein, nicht mehr oder nur begrenzt wirksam, ihre praktische Anwendungsmöglichkeit aus derzeitigertechnischer Sicht eingeschränkt oder bei Beibehaltung kleiner Temperaturdifferenzen nur mit hohen ökonomischen Aufwendungen realisierbar.

Ziel der Erfindung

Sowohl die Überwachung als auch die Bewertung der Reibleistungsverhältnisse in Lagerungen soll mit relativ wenig materiellem Aufwand realisierbar sein, wodurch die Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit gelagerter Bauteile durch das Vermeiden von Havarien erhöht werden kann.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der«Erfindung ist es, eine Anordnung zu schaffen, welche die Reibleistungsverhältnisse in Lagerungen mit hinreichender Genauigkeit erfaßt, ohne daß die Anforderungen an die Genauigkeit der Messung der Lagertemperatur die mit technisch und ökonomisch vertretbaren Mitteln realisierbare Genauigkeit übersteigen.

Bei der Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung beispielsweise von der Anordnung eines Temperaturfühlers in oder unmittelbar am Lager aus. Erfindungsmäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Anstieg der Lagertemperatur mit einem in einer Bewertungseinrichtung gespeicherten Anstiegssollwert verglichen wird und daß bei einem über dem Anstiegssollwert liegenden Anstiegsistwert Signale erzeugt und ausgegeben werden.

Der Temperaturanstiegssollwert kann dabei im funktionellen Zusammenhang mit den Reibleistungsverhältnissen als variabler Wert eines oder mehrerer Einflußparameter [z. B. Drehzahl, Lagerspiele, Vorspannung] ausgebildet sein oder einen den spezifischen Einsatzbedingungen einer Lagerung entsprechenden empirisch gefundenen Wert darstellen.

Abhängig vom Soll-Ist-Wert-Vergleich ist Normalbetrieb vorhanden, solange der Sollwert nicht überschritten wird, während ein Überschreiten des Soll-Temperaturanstieges durch den Ist-Temperaturanstieg, d. h. ein steilerer Temperaturanstieg pro Zeiteinheit, eine Havariesituation der Lagerung anzeigt, wobei ein Signal gebildet wird, das zur Realisierung automatischer oder manueller Schutzmaßnahmen für das gelagerte Maschinenbauteil weiterverarbeitet wird.

Das Zeitintervall wird gemäß der Erfindung so groß gewählt, daß die für die Bildung des Temperaturanstieges zu verarbeitende zeitliche Temperaturdifferenz außerhalb der Meßunsicherheit des Temperaturfühlers und außerhalb der Fehlergrenze der anschließenden Auswertetechnik liegt.

Vorteilhafterweise wird erfindungsgemäß die Methode des Soll-Ist-Wert-Vergleiches des Temperaturanstieges erst dann wirksam, wenn eine den praktischen Realitäten Rechung tragende, definierte untere Grenztemperatur erreicht wird, unterhalb der die durch geringe Drehzahlen bedingten niedrigen Reibleistungsverhältnisse keiner Überwachung bedürfen und unterhalb der Havariesituationen praktisch ausgeschlossen sind.

Weiterhin führt das Erreichen einer definierten oberen Grenztemperatur erfindungsgemäß zu einer Sofortabschaltung des Betriebes der Lagerung unabhängig vom gebildeten Soll-Ist-Wert-Vergleich des Temperaturanstieges, um Lager und Schmiermittel vor vorzeitiger Zerstörung zu schützen.

Die Überwachung der oberen Grenztemperatur ist vorrangig angezeigt bei fettgeschmierten Lagerungen zur Vermeidung von Fettbeschädigungen (thermische Zersetzung) und wird wirksam bei langen Laufzeiten der Lagerung, bei denen diese Grenze auch ohne Auftreten einer Havariesituation und damit ohne Wirksamwerden der zugehörigen Folgeschutzmaßnahmen erreicht werden kann.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Die zugehörige Figur 1 zeigt eine Lagerbaugruppe, bestehend aus einer Welle 1, die auch als Arbeitsspindel ausgebildet sein kann, den Lagern 2 sowie dem Lagerumbauteil 3, ausgebildet als Lagerbuchse oder -gehäuse. ,

Ein Temperaturfühler 4 ist im Temperaturfeld der Lager 2 in weitestmöglicher Lagernähe angeordnet. Das Ausgangssignal des Temperaturfühlers 4 wird einer Bewertungseinrichtung 5 zugeführt, die Bestandteil einer Steuereinrichtung 6 beispielsweise einer CNC-Maschinensteuerung ist oder mit einer solchen verbunden werden kann. In der Bewertungseinrichtung 5 wird aus den Meßwerten des Temperaturfühlers 4 pro Zeiteinheit der auftretende Istwert des Temperaturanstieges ermittelt und mit einem vorgegebenen und in der Bewertungseinrichtung 5 abgespeicherten Sollwert des Temperaturanstieges verglichen. Abweichungen zwischen diesen beiden Temperaturanstiegswerten dienen zur Bildung eines Signals, welches den Normalbetrieb vom Havariebetrieb abgrenzt und im Havariefalle (gegenüber dem Normalfall steilerer Temperaturanstieg) für automatische Folgeschaltungen bzw. Diagnosemaßnahmen durch die Steuereinrichtung 6 weiterverarbeitet und/oder dem Maschinenbediener wahrnehmbar gemacht wird.

Aus dem Temperaturverlauf am Temperaturfühler 4 werden durch die Bewertungseinrichtung 5 weiterhin das Erreichen der unteren Grenztemperatur als Signal für das Ein- oder Aussetzen der Temperaturanstiegsbewertung und das Erreichen der oberen Grenztemperatur als Signal für das Stillsetzen der Lagerbaugruppe erfaßt und weiter verarbeitet.

Claims (1)

1. Verfahren zum Überwachen und Bewerten der Reibleistungsverhältnisse in insbesondere langzeitfettgeschmierten Lagerungen gekennzeichnet dadurch, daß der Anstieg der Lagertemperatur mit einem in einer Bewertungseinrichtung gespeicherten Anstiegssollwert verglichen wird und daß bei einem über dem Anstiegssollwert liegenden Anstiegsistwert Signale erzeugt und ausgegeben werden.

   Hierzu 1 Seite Zeichnungen

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Überwachen und Bewerten der Reibleistungsverhältnisse in Lagerungen, insbesondere in wälzlagerbestückten öl- oderfettgeschmierten Arbeitsspindellagerungen für Be- und Verarbeitungsmaschinen.