DD217599B1

DD217599B1 - METHOD OF MONITORING AND EVALUATING THE REINFORCING CONDITIONS IN PARTICULAR LONG-TERM FAT LUBRICATIONS

Info

Publication number: DD217599B1
Application number: DD25495783A
Authority: DD
Inventors: Klaus Delling; Berthold Panzert; Juergen Tuellmann
Original assignee: Auerbach Werkzeugmaschf Veb
Priority date: 1983-09-20
Filing date: 1983-09-20
Publication date: 1990-07-18
Also published as: DD217599A1

Description

Characteristic of the known technical solutions

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.With bearings, it is known that the temperatures occurring during their operation are used as monitoring variables (DD-PS 137147). The use of the direct storage temperature as the diagnosis temperature is liable to the defect that it is influenced by the room temperature fluctuations, fluctuations in the heat transfer conditions (conduction, radiation, convection) between the machine and the environment as well as the type, size and in addition to their dependence on the friction conditions in the camp Arrangement of other heat sources and sinks within the machine and the design of heat flow between these heat sources and sinks. These factors represent non-relevant and non-quantifiable disturbances for bearing control. In addition, this method has the disadvantage of a sluggish temperature-time behavior under changing operating and environmental conditions, which limits the possible applications. The practical application of the difference measurement between the temperature of the component to be influenced and the ambient temperature [BRD-OS 1932895 and BRD PS 1013941] solves the disadvantages mentioned only partially. Proposed (WP F16N / 236815.2) was the comparison of the actual temperature difference between two adjacent, but the same storage associated temperature measuring with a bearing speed dependent target temperature difference. This method eliminates the mentioned disturbing influences and disadvantages by an assessment of the heat flow density proportional to the friction conditions, provided that the two temperature sensors in the bearing or in an assembly directly contacting the bearing are at a defined distance extending radially to the axis of rotation and this distance is selected to be so small, that even the camp remote temperature sensor is still in the range of homogeneous, undisturbed temperature field, which forms in the immediate vicinity of the camp. A disadvantage for the practical realization of this research is the high accuracy of aO, 1K necessary for the acquisition and processing of measured values due to the small temperature differences that occur. To reduce the expenses required by increasing the distance and thus also the temperature difference between the temperature sensors, means that both sensors can not be placed near the camp, that is, that the camp remote sensor is no longer in the range of homogeneous, undisturbed temperature field ,

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.Thus, the advantage of the temperature difference method to be independent of interference, no longer or only partially effective, limited their practical application from the current technical point of view or feasible while maintaining small temperature differences only with high economic costs.

Ziel der ErfindungObject of the invention

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.Both the monitoring and the evaluation of the friction conditions in bearings should be possible with relatively little material effort, whereby the reliability and availability of stored components can be increased by avoiding accidents.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

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.The object of the "invention is to provide an arrangement which detects the friction conditions in bearings with sufficient accuracy, without the requirements of the accuracy of the measurement of the storage temperature exceed the feasible with technically and economically acceptable means accuracy.

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.In the solution of this problem, the invention proceeds, for example, from the arrangement of a temperature sensor in or directly on the camp. According to the invention, the object is achieved by comparing the increase in the storage temperature with a rise setpoint stored in a valuation device and by generating and outputting signals at a rise actual value above the increase setpoint.

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.The temperature increase setpoint can be used in functional connection with the friction power ratios as a variable value of one or more influence parameters [z. B. speed, bearing clearance, preload] be formed or represent the specific conditions of use of storage corresponding empirically found value.

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.Depending on the setpoint-actual-value comparison, normal operation is available as long as the setpoint is not exceeded, while exceeding the setpoint temperature increase due to the actual temperature increase, ie. H. a steeper temperature increase per unit time, indicating an accident situation of storage, wherein a signal is formed, which is further processed to implement automatic or manual protective measures for the stored machine component.

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.The time interval is chosen so large according to the invention that the temperature difference to be processed for the formation of the temperature difference is outside the measurement uncertainty of the temperature sensor and outside the error limit of the subsequent evaluation technique.

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.Advantageously, according to the invention, the method of target-actual-value comparison of the temperature increase only becomes effective when a practical realities calculation bearing, defined lower limit temperature is reached, below which require the low rotational speeds low friction ratios no monitoring and practically below the emergency situations excluded are.

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.Furthermore, the achievement of a defined upper limit temperature according to the invention leads to an immediate shutdown of the operation of the storage regardless of the formed target-actual value comparison of the temperature increase, to protect bearings and lubricants from premature destruction.

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.The monitoring of the upper limit temperature is primarily indicated in grease-lubricated bearings to avoid grease damage (thermal decomposition) and is effective for long maturities of storage, where this limit can be achieved even without the occurrence of an accident situation and thus without taking effect of the associated consequential measures.

Ausführungsbeispielembodiment

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. ,The invention will be explained below with reference to an exemplary embodiment. The associated figure 1 shows a bearing assembly consisting of a shaft 1, which may also be designed as a work spindle, the bearings 2 and the Lagerumbauteil 3, designed as a bearing bush or housing. .

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.A temperature sensor 4 is arranged in the temperature field of the bearing 2 in the widest possible proximity to the camp. The output signal of the temperature sensor 4 is supplied to a rating device 5, which is part of a control device 6, for example, a CNC machine control or can be connected to such. In the evaluation device 5, the occurring actual value of the temperature rise is determined from the measured values of the temperature sensor 4 per time unit and compared with a predetermined setpoint value of the temperature rise stored in the evaluation device 5. Deviations between these two temperature rise values are used to form a signal which delimits the normal operation from the accident operation and, in the event of an accident (steeper temperature increase than the normal case), is further processed by the control device 6 for automatic sequencing or diagnostic measures and / or made perceptible to the machine operator.

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.From the temperature profile at the temperature sensor 4, the achievement of the lower limit temperature as a signal for the on or suspending the temperature rise rating and reaching the upper limit temperature as a signal for stopping the bearing assembly is further detected by the evaluation device 5 and further processed.

Claims

Method for monitoring and evaluating the friction power ratios in particular long-term grease lubricated bearings, characterized in that the increase in the bearing temperature is compared with a rise setpoint stored in an evaluation device and that signals are generated and output at a rise actual value above the rise reference value.

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Field of application of the invention

The invention relates to a device for monitoring and evaluating the frictional power conditions in bearings, in particular in rolling stock-equipped oil or grease lubricated work spindle bearings for loading and processing machines.