DE10100551A1

DE10100551A1 - Vorrichtung zum Überwachen eines Gleitlagers

Info

Publication number: DE10100551A1
Application number: DE10100551A
Authority: DE
Inventors: Ulf Gerhard Ederer
Original assignee: Miba Gleitlager Austria GmbH
Current assignee: Miba Gleitlager Austria GmbH
Priority date: 2000-01-11
Filing date: 2001-01-08
Publication date: 2001-07-12
Also published as: AT408900B; ATA282000A

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Überwachen eines Gleitlagers, das eine in einem Stützkörper (4) eingespannte Lagerschale (1) aufweist, mit wenigstens einem im Lagerschalenbereich angeordneten Meßfühler für temperaturabhängige Meßsignale und mit einer Auswerteschaltung (8) für die Meßsignale beschrieben. Um vorteilhafte Konstruktionsbedingungen zu schaffen, wird vorgeschlagen, daß der Meßfühler als Druckfühler (7) für in Umfangsrichtung der Lagerschale (1) wirksame Druckkräfte oder für radiale Druckkräfte zwischen Lagerschale (1) und Stützkörper (4) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Überwachen eines Gleitlagers, das eine in einem Stützkörper eingespannte Lagerschale aufweist, mit wenigstens einem im Lagerschalenbereich angeordneten Meßfühler für temperaturabhängige Meßsignale und mit einer Auswerteschaltung für die Meßsignale.

Da bei Gleitlagern mit einer in einem Stützkörper eingespannten Lagerschale im allgemeinen einem Lagerschaden ein Temperaturanstieg im Bereich der Lagerlauf fläche vorausgeht, wurde bereits vorgeschlagen (EP 0 161 644 A2), die Temperatur im Bereich der Lagerschalen während des Lagerbetriebes zu überwachen, um sich durch eine Temperaturerhöhung ankündigende Lagerschäden frühzeitig erkennen und für entsprechende Gegenmaßnahmen Vorsorge treffen zu können. Zu diesem Zweck werden in sich bis in die Lagerschale fortsetzende Bohrungen im Lagerstütz körper Temperaturfühler eingesetzt, deren Meßsignale in einer Auswerteschaltung erfaßt werden, um das Überschreiten eines zulässigen Temperaturbereiches anzu zeigen. Nachteilig bei diesen bekannten Vorrichtungen zur Überwachung der Tempe ratur im Laufschichtbereich ist einerseits, daß die Lagerschalen angebohrt werden müssen, wenn nicht mit längeren, durch die Wärmeleitung bedingten Ansprechzeiten für die Temperaturerfassung gerechnet werden soll, und anderseits, daß trotz der Anbohrung der Lagerschale an mehreren Stellen längere Ansprechzeiten für den Fall unvermeidbar sind, daß der sich durch eine Temperaturerhöhung ankündigende Schaden außerhalb der unmittelbaren, durch die Lage der Bohrungen für die Tempe raturfühler bestimmten Meßbereiche liegt. Dies bedeutet, daß örtliche Temperaturer höhungen im Laufschichtbereich eines Gleitlagers nicht mit einer ausreichenden Zuverlässigkeit rechtzeitig vor einem Lagerschaden erfaßt werden können.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Überwachen eines Gleitlagers der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, daß sich durch eine örtliche Temperaturüberhöhung im Laufschichtbereich ankündigende Lager schäden sicher und rechtzeitig erkannt werden können, um geeignete Gegenmaß nahmen einzuleiten.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß der Meßfühler als Druckfühler für in Umfangsrichtung der Lagerschale wirksame Druckkräfte oder für radiale Druckkräfte zwischen Lagerschale und Stützkörper ausgebildet ist.

Da über die Lagerstützkörper die auf die Lagerschalen wirkenden Lagerkräfte abge tragen werden, müssen die Lagerschalen spielfrei von den Lagerstützkörpern aufge nommen werden. Dies bedeutet, daß Wärmedehnungen der Lagerschalen zufolge einer auf die Lagerschalen beschränkten Wärmebelastung unterdrückt werden, so daß solche Wärmebelastungen zu Zwangskräften innerhalb der Lagerschalen füh ren. Es treten daher auch bei einem örtlich beschränkten, zusätzlichen Wärmeanfall über den Umfang der Lagerschalen verteilte Wärmespannungen auf, die sich durch Kraftwirkungen sowohl in Umfangsrichtung als auch in radialer Richtung auswirken. Diese in Umfangsrichtung und in radialer Richtung wirksamen Druckkräfte können über entsprechende Meßfühler erfaßt und vorteilhaft zur Anzeige örtlicher Tempera turerhöhungen ausgenützt werden. Die Ansprechzeit einer solchen Temperaturüber wachung über die auftretenden Wärmespannungen kann sehr klein gehalten wer den, weil sich die Wärmespannungen unmittelbar mit der Temperatur ändern. Au ßerdem ist eine solche Temperaturüberwachung weitgehend von der örtlichen Lage der Meßstellen unabhängig, wenn nur sichergestellt ist, daß die Druckfühler einen ausreichenden axialen Schalenbereich erfassen, so daß sich durch die vorgeschla genen Maßnahmen eine einfache und verläßliche Vorrichtung zum Überwachen eines Gleitlagers hinsichtlich von Schäden ergibt, die sich durch eine örtliche Tempe raturerhöhung ankündigen.

Da bei Gleitlagern beispielsweise für Pleuelstangen von vornherein mit sich zyklisch ändernden Belastungen gerechnet werden muß, kann die Erfassung von Druckkräf ten, die auf einer Änderung der Wärmebelastung der Lagerschale beruhen, Schwie rigkeiten bereiten. Um hier Abhilfe zu schaffen, kann bei sich zyklisch ändernden Meßsignalen des Druckfühlers die Auswerteschaltung eine Vergleichsstufe für auf einanderfolgende Meßsignalzyklen zur Signalauswertung aufweisen, so daß nicht die sich innerhalb eines Meßsignalzyklus ändernden Druckkräfte sondern lediglich jene Änderungen berücksichtigt werden, die sich im Vergleich aufeinanderfolgender Meß signalzyklen ergeben. Damit wird es in einfacher Weise möglich, die auf Wärmeän derungen zurückführbaren Änderungen der Druckkräfte überwachen zu können, ohne auf die augenblickliche Größe der erfaßten Druckkräfte eingehen zu müssen.

Werden geteilte Lagerschalen eingesetzt, so können in vorteilhafter Weise die in Umfangsrichtung der Lagerschale wirksamen Druckkräfte erfaßt werden, weil zu diesem Zweck lediglich eingeeigneter Druckfühler zwischen den Lagerschalenteilen anzuordnen ist. Dies kann durch Druckfühler geschehen, die zwischen entsprechen den Stützflächen der Lagerschalenteile eingespannt werden. Solche Stützflächen können durch Ausnehmungen im Bereich des Schalenrückens oder durch Richtan schläge gebildet werden, die durch örtlich begrenzte Ausprägungen der Lagerscha lenteile im Bereich der Teilungsfläche zur axialen Festlegung der Lagerschalenteile gegenüber dem Lagerstützkörper entstehen. Besonders günstige Konstruktionsbe dingungen ergeben sich allerdings, wenn der Druckfühler aus einer piezoelektrischen oder piezomagnetischen Schicht im Stoßbereich zwischen den Lagerschalenteilen besteht. Bei einer solchen Ausbildung des Druckfühlers können die Änderungen der in Umfangsrichtung wirksamen Druckkräfte in günstiger Weise über die gesamte axiale Schalenlänge auf einmal erfaßt werden.

Werden keine geteilten Lagerschalen, sondern umfangsgeschlossene, büchsenför mige Lagerschalen verwendet, so müssen die radial zwischen Lagerschale und Stützkörper wirksamen Druckkräfte zur Überwachung des Gleitlagers ermittelt wer den. Auch bei einer solchen Gleitlagerausbildung kann ein Druckfühler aus einer piezoelektrischen oder piezomagnetischen Schicht vorteilhaft eingesetzt werden. Diese piezoelektrische oder piezomagnetische Schicht muß allerdings zwischen Lagerschale und Stützkörper vorgesehen sein, wobei es für die Überwachung des Gleitlagers von untergeordneter Bedeutung ist, ob diese piezoelektrische oder pie zomagnetische Schicht den Lagerschalenteilen oder dem Lagerstützkörper zugeord net wird.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Überwachen eines Gleitlagers mit einer geteilten Lagerschale in einem schematischen Querschnitt,

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrich tung, jedoch für ein Gleitlager mit einer umfangsgeschlossenen Lagerschale,

Fig. 3 die Anordnung eines Druckfühlers im Bereich von axialen Richtanschlägen in einer Draufsicht auf die Lagerschalenteile im Stoßbereich von der Innenseite her,

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3,

Fig. 5 die Anordnung von Druckfühlern in Schalenausnehmungen auf der Schalen rückseite in einer Draufsicht auf die Lagerschalenteile im Stoßbereich von der Schalenaußenseite her und

Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 5.

Das Gleitlager gemäß dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 zeigt eine Lager schale 1, die aus zwei Lagerschalenteilen 2 und 3 zusammengesetzt ist. Diese La gerschalenteile 2, 3 werden durch einen ebenfalls geteilten Lagerstützkörper 4 in üblicher Weise zusammengespannt. Um in Umfangsrichtung wirkende Druckkräfte zufolge von örtlichen Temperaturerhöhungen im Bereich der Laufschicht 5 der La gerschale 1 erfassen zu können, sind im Stoßbereich 6 zwischen den Lagerscha lenteilen 2 und 3 Druckfühler 7 in Form einer piezoelektrischen oder piezomagneti schen Schicht auf den axialen Stirnflächen einer der beiden Lagerschalenteile 2 und 3 vorgesehen. Diese Druckfühler 7 sind an eine Auswerteschaltung 8 angeschlos sen, die die Meßsignale der Druckfühler 7 über eine Signalaufbereitungsstufe 9 einerseits einem Signalspeicher 10 und anderseits einer Vergleichsstufe 11 zuführt. Da sich die Meßsignale der Druckfühler 7 aufgrund des Lagereinsatzes im allgemei nen zyklisch ändern werden, kann durch einen Vergleich von aufeinanderfolgenden Meßsignalzyklen jeweils nur die Änderung der Druckkräfte im Vergleich zu den je weils vorausgegangenen Meßzyklen erfaßt und für die Signalauswertung herange zogen werden. Aus diesem Grunde wird in der Vergleichsstufe 11 der jeweilige Meß signalzyklus mit einem abgespeicherten, vorausgegangenen Meßsignalzyklus vergli chen, um bei entsprechenden Änderungen diese Meßwertänderungen für die Meß signalauswertung nutzbar und in einer Anzeigestufe 12 ersichtlich zu machen. Damit können über die Druckfühler 7 Temperaturerhöhungen im Bereich der Laufschicht 5 der Lagerschale 1 in einfacher Weise erfaßt und zur frühzeitigen Erkennung von Lagerschäden ausgenützt werden. Örtlich begrenzte Temperaturerhöhungen im Bereich der Laufschicht 5 bedingen ja über den Umfang der Lagerschale 1 verteilte Umfangskräfte, die über die Meßfühler 7 zumindest teilweise aufgenommen werden.

Wird gemäß der Fig. 2 eine büchsenartige, umfangsgeschlossene Lagerschale 1 eingesetzt, so können die in Umfangsrichtung wirkenden Druckkräfte der Lager schale 1 nicht gemessen werden. Die auftretenden Wärmespannungen bedingen aber neben den Umfangskräften auch radiale Druckkräfte, die zwischen der Lager schale 1 und dem Lagerstützkörper 4 über einen Druckfühler 7 erfaßt werden kön nen. Dieser Druckfühler 7 kann wiederum in vorteilhafter Weise als piezoelektrische oder piezomagnetische Schicht ausgebildet sein. Die Meßsignale dieses Meßfühlers 7 werden gemäß der Fig. 2 einer Sendeeinheit 13 zugeführt, um die Meßsignale drahtlos an die Auswerteschaltung 8 übertragen zu können, die mit einer Empfangs einheit 14 für die Meßsignale versehen ist. Eine solche drahtlose Meßsignalübertra gung empfiehlt sich immer dort, wo das Gleitlager selbst bewegt wird, wie dies bei spielsweise bei Pleuellagern der Fall ist.

Daß die Erfindung nicht auf Meßfühler 7 in Form einer piezoelektrischen oder piezo magnetischen Schicht beschränkt ist, geht aus dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 hervor, das den Einsatz eines Druckfühlers 7 zwischen Stützflächen 15 der Teile 2 und 3 einer geteilten Lagerschale 1 veranschaulicht. Die Stützflächen 15 werden im Bereich axialer Richtanschläge 16 erhalten, die durch ein radiales Aus prägen der Lagerschalenteile 2 und 3 im Stoßbereich 6 erhalten werden, um über diese Richtanschläge 16, die in entsprechende axiale Ausnehmungen 17 des Lager stützkörpers 4 eingreifen, die Lagerschale 1 axial gegenüber dem Lagerstützkörper 4 festzulegen.

Im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 5 und 6 werden die Stützflächen 15 zum Ein spannen der Druckfühler 7 zwischen den beiden Lagerschalenteilen 2 und 3 durch an die Außenform der Druckfühler 7 angepaßte Ausnehmungen 18 im Rücken der Lagerschalenteile 2 und 3 gebildet. Es braucht wohl nicht besonders hervorgehoben zu werden, daß die Druckfühler 7 gemäß den Ausführungsbeispielen sowohl nach den Fig. 3 und 4 als auch nach den Fig. 5 und 6 nur einen Teil der zwischen den Lagerschalenteilen 2 und 3 in Umfangsrichtung wirksamen Druckkräfte erfassen können, was im Vergleich mit einer Druckfühleranordnung entsprechend der Fig. 1 zu einem Empfindlichkeitsverlust führt.

Claims

1. Vorrichtung zum Überwachen eines Gleitlagers, das eine in einem Stützkörper eingespannte Lagerschale aufweist, mit wenigstens einem im Lagerschalenbereich angeordneten Meßfühler für temperaturabhängige Meßsignale und mit einer Auswerteschaltung für die Meßsignale, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler als Druckfühler (7) für in Umfangsrichtung der Lagerschale (1) wirksame Druckkräfte oder für radiale Druckkräfte zwischen Lagerschale (1) und Stützkörper (4) ausge bildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei sich zyklisch ändernden Meßsignalen des Druckfühlers (7) die Auswerteschaltung (8) eine Ver gleichsstufe (11) für aufeinanderfolgende Meßsignalzyklen zur Signalauswertung aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer geteilten Lagerschale (1) der Druckfühler (7) zur Erfassung der in Umfangsrichtung wirksamen Druckkräfte zwischen den Lagerschalenteilen (2, 3) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennnzeichnet, daß der Druckfühler (7) aus einer piezoelektrischen oder piezomagnetischen Schicht im Stoßbereich (6) zwischen den Lagerschalenteilen (2, 3) besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckfühler (7) aus einer piezoelektrischen oder piezomagnetischen Schicht zwis chen Lagerschafe (1) und Stützkörper (4) besteht.