DE102012200777A1 - Lagervorrichtung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Lagervorrichtung mit wenigstens einem Lager (10), zumindest einer Sensoreinheit (12), welche dazu vorgesehen ist, bei wenigsten einem Betriebsvorgang zumindest einen Wert wenigstens einer Lagerbetriebskenngröße zu erfassen, und mit zumindest einer Schmiereinheit (14), welche dazu vorgesehen ist, das Lager (10) mit Schmierstoff zu versorgen. Es wird vorgeschlagen, dass die Lagervorrichtung wenigstens eine Steuereinheit (16) aufweist, welche dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von wenigstens einem Abweichen des zumindest einen erfassten Werts von einem Soll-Wert die Schmiereinheit (14) derart zu steuern, dass sich die Lagerbetriebskenngröße bei dem Betriebsvorgang dem Soll-Wert annähert.

Description

  • Die Erfindung geht aus von einer Lagervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Es ist eine Lagervorrichtung bekannt, welche ein Lager, einen Sensor, der bei einem Betriebsvorgang eine Lagerkenngröße erfasst, und eine Schmiereinheit, welche das Lager mit Schmierstoff versorgt, bekannt.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Lagervorrichtung bereitzustellen, welches effektiv betreibbar ist. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
  • Die Erfindung geht aus von einer Lagervorrichtung mit wenigstens einem Lager, zumindest einer Sensoreinheit, welche dazu vorgesehen ist, bei wenigsten einem Betriebsvorgang zumindest einen Wert wenigstens einer Lagerbetriebskenngröße zu erfassen, und mit zumindest einer Schmiereinheit, welche dazu vorgesehen ist, das Lager mit Schmierstoff zu versorgen.
  • Es wird vorgeschlagen, dass das Lager wenigstens eine Steuereinheit aufweist, welche dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von wenigstens einem Abweichen des zumindest einen erfassten Werts von einem Soll-Wert die Schmiereinheit derart zu steuern, dass sich die Lagerbetriebskenngröße bei dem Betriebsvorgang dem Soll-Wert annähert. Unter “vorgesehen” soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder speziell ausgestattet und/oder speziell programmiert verstanden werden. Unter einer „Steuereinheit“ soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, welche eine Recheneinheit, eine Speichereinheit und ein Betriebsprogramm aufweist, welches in der Speichereinheit gespeichert ist. Mit einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann eine effektive Betreibbarkeit der Lagervorrichtung erreicht werden. Insbesondere kann erreicht werden, dass die Lagervorrichtung über einen längeren Zeitraum mit optimalen Betriebsparametern betrieben wird. Im Besondere kann erreicht werden, dass ein Schmierfilm, welcher an Lagerringen, Wälzkörpern und dem Käfig des Lagers vorhanden ist, eine optimale Dicke aufweist, so dass zwischen Wälzkörpern, Lagerringen und dem Käfig nur eine minimale Reibung stattfindet. Insbesondere kann zwischen den Wälzkörpern den Laufflächen der Ringe eine elastohydrodynamische Schmierung und zwischen den Wälzkörpern und dem Käfig des Lagers eine hydrodynamische Schmierung erreicht werden.
  • Ferner wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit wenigstens einen Temperatursensor aufweist, welcher dazu vorgesehen ist, zur Erfassung der Lagerbetriebskenngröße wenigstens beizutragen. Dadurch kann eine Fehlschmierung vermieden werden. Insbesondere kann verhindert werden, dass das Lager mit zu viel Schmiermittel versorgt wird.
  • Vorzugsweise weist die Sensoreinheit zumindest einen Schwingungssensor auf, welcher dazu vorgesehen ist, zur Erfassung der Lagerbetriebskenngröße wenigstens beizutragen. Auf diese Weise kann eine Wechselwirkungsart zwischen Lagerbauteilen berücksichtigt werden. Insbesondere können durch Reibung verursachte Spannungswellen, welche bei einem Betrieb des Lagers entstehen, und Eigenfrequenzschwingungen des Lagers, mittels welchen auf Schmierfilmdicken geschlossen werden kann, erfasst werden.
  • Mit Vorteil hängt die Lagerbetriebskenngröße von wenigstens einer Amplitude einer Schwingung ab, welche von dem Schwingungssensor gemessen wird. Dadurch kann auf eine Schmierfilmdicke zwischen Lagerringen und Wälzkörpern geschlossen werden. Vorzugsweise ist die Lagerbetriebskenngröße eine durchschnittliche Amplitude von Schwingungen mit Frequenzen, welche in einem bestimmten Frequenzbereich liegen, wobei diese durchschnittliche Amplitude besonders bevorzugt über eine bestimmte Zeitspanne gemittelt wird.
  • Außerdem wird vorgeschlagen, dass der Schwingungssensor zur Erfassung der Lagerbetriebskenngröße bei wenigstens einem Betriebsvorgang zumindest eine Schwingungskenngröße von durch die Lagervorrichtung verursachten Schwingungen misst, deren Frequenzen zwischen hundert und fünfhundert Kilohertz liegen. Damit können Interaktionen von Rauhigkeiten von Oberflächen der Wälzkörper und der Lagerringe bewertet werden. Insbesondere kann erkannt werden, wenn zwischen Oberflächen der Wälzkörper und der Lagerringe zu wenig Schmiermittel vorhanden ist. Vorzugsweise ist die Schwingungskenngröße die Lagerbetriebskenngröße.
  • Vorzugsweise ist der Schwingungssensor ein Piezo-Vibrationssensor. Dadurch kann eine konstruktiv einfache Bauweise erreicht werden.
  • Mit Vorteil misst der Schwingungssensor zur Erfassung der Lagerbetriebskenngröße bei wenigstens einem Betriebsvorgang zumindest eine Vibrationskenngröße von Vibrationen wenigstens eines Bauteils der Lagervorrichtung, deren Frequenzen zwischen zwanzig und dreißig Kilohertz liegen. Damit können Interaktionen von Rauhigkeiten von Oberflächen der Wälzkörper und der Lagerringe bewertet werden. Insbesondere kann erkannt werden, wenn zwischen Oberflächen der Wälzkörper und der Lagerringe zu wenig Schmiermittel vorhanden ist. Vorzugsweise ist die Lagerbetriebskenngröße die Vibrationskenngröße.
  • Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der Schwingungssensor ein akustischer Sensor ist. Dadurch kann eine konstruktiv einfache Ausbildung erreicht werden.
  • Vorzugsweise weist ein Wälzkörper der Lagervorrichtung die Sensoreinheit auf. Hierdurch kann eine besonders zuverlässige und genaue Messung der relevanten Größe bzw. Größen erreicht werden. Insbesondere können Störeinwirkungen von Maschinenteilen außerhalb des Lagers ausgeschlossen werden.
  • Ferner wird eine Maschine, insbesondere eine Windkraftanlage, mit der Lagervorrichtung vorgeschlagen, wodurch eine effektive Betreibbarkeit erreicht werden kann. Ferner kann die Lagervorrichtung insbesondere auch bei Transportmaschinen im Bergbau oder bei Lagermaschinen von Schiffen oder insbesondere bei Großgetrieben eingebaut sein.
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
  • 1 zeigt eine Windkraftanlage, welche eine erfindungsgemäße Lagervorrichtung aufweist, und
  • 2 zeigt eine schematische Ansicht einer Stirnseite der Lagervorrichtung.
  • 1 zeigt eine Windkraftanlage mit einer erfindungsgemäßen Lagervorrichtung 11, welche ein Lager 10, eine Sensoreinheit 12, eine Schmiereinheit 14 und eine Steuereinheit 16 aufweist (2). Die Sensoreinheit 12 ist dazu vorgesehen, bei Betriebsvorgängen Werte wenigstens einer Lagerbetriebskenngröße zu erfassen. Ferner ist die Sensoreinheit 12 ein Teil eines Wälzkörpers 24 des Lagers 10, welches als Wälzlager ausgebildet ist. Ein einstückig ausgebildetes Element 26 des Wälzkörpers 24, welches eine Lauffläche des Wälzkörpers 24 aufweist, weist einen Hohlraum auf, innerhalb welchem die Sensoreinheit 12 angeordnet ist. Ein Bauelement 28 des Wälzkörpers 24 umgibt die Sensoreinheit 12 entlang einer Umfangsrichtung 30 des Wälzkörpers 24 und befestigt die Sensoreinheit 12 an dem Element 26. Die Sensoreinheit 12 weist einen Temperatursensor 18 und einen Schwingungssensor 20 auf.
  • Das Lager 10 weist einen Innenring 32 und einen Außenring 34 mit einer Bohrung 36 auf. Die Schmiereinheit 14 ist an einer Außenseite des Außenrings angeordnet und ist dazu vorgesehen, Schmierstoff durch die Bohrung 36 zwischen den Innenring 32 und den Außenring 34 einzusprühen. Außerdem ist die Steuereinheit 16 an der Außenseite des Außenrings 34 angeordnet. Alternativ kann die Steuereinheit auch ein Teil des Wälzkörpers 24 sein.
  • Die Steuereinheit 16 weist eine Speichereinheit, eine Recheneinheit und ein Betriebsprogramm auf (nicht gezeigt). Von der Sensoreinheit 12 gemessene Messwerte werden per Funk an die Steuereinheit 16 übertragen. Hierzu weist der Wälzkörper 24 eine Sende-Empfangs-Einheit und eine Batterie auf. Die Steuereinheit 16 führt zusammen mit der Sensoreinheit 12 einen Regelvorgang durch. Weicht ein von dem Temperatursensor 18 gemessener Wert von einem in der Steuereinheit 16 gespeicherten Temperatursollwert um mehr als einen bestimmten, in der Steuereinheit 16 gespeicherten Prozentsatz ab, so veranlasst die Steuereinheit 16 die Schmiereinheit 14 dazu, Schmierstoff in das Lager 10 einzusprühen. Nach einer bestimmten Zeitspanne misst der Temperatursensor 18 und erstellt einen Messwert, der an die Steuereinheit 16 gesendet wird. Nur wenn dieser Messwert um mehr als den Prozentsatz von dem Temperatursollwert abweicht, veranlasst die Steuereinheit 16 die Schmiereinheit 14 erneut dazu, Schmierstoff in das Lager 10 einzusprühen. Die von dem Temperatursensor 18 gemessene Temperatur stellt eine Lagerbetriebskenngröße dar.
  • Der Schwingungssensor 20 ist als Piezo-Vibrationssensor ausgebildet. Ferner misst der Schwingungssensor 20 Amplituden von Schwingungen des Wälzkörpers 24 mit einer Frequenz zwischen zwanzig und dreißig Kilohertz. Die Schwingungen werden auf materiellem Weg auf den Schwingungssensor 20 übertragen. Jeder der Amplituden ist eine Lagerbetriebskenngröße. Messwerte des Schwingungssensors 20 werden an die Steuereinheit 16 gefunkt, welche die Messwerte auswertet. Weicht ein von dem Schwingungssensor 20 gemessener Amplitudenwert von einem in der Steuereinheit 16 gespeicherten Amplitudensollwert um mehr als einen weiteren bestimmten, in der Steuereinheit 16 gespeicherten Prozentsatz ab, so veranlasst die Steuereinheit 16 die Schmiereinheit 14 dazu, Schmierstoff in das Lager 10 einzusprühen. Nach einer bestimmten Zeitspanne misst der Schwingungssensor 20 erneut und erstellt Amplitudenmesswerte. Nur wenn wenigstens einer dieser Amplitudenmesswerte um mehr als letztgenannten Prozentsatz von dem Amplitudensollwert abweicht, veranlasst die Steuereinheit 16 die Schmiereinheit 14 erneut dazu, Schmierstoff in das Lager 10 einzusprühen.
  • Alternativ ist denkbar, dass der Schwingungssensor 20 als akustischer Sensor ausgebildet ist, welcher bei Betriebsvorgängen Amplituden von Schallwellen misst, deren Frequenzen zwischen hundert und fünfhundert Kilohertz liegen. Die Schallwellen sind von Schwingungen des Lagers 10 verursacht. Jeder der Amplituden ist eine Lagerbetriebskenngröße. Messwerte des Schwingungssensors 20 werden an die Steuereinheit 16 gefunkt, welche die Messwerte auswertet. Weicht ein von dem Schwingungssensor 20 gemessener Amplitudenwert von einem in der Steuereinheit 16 gespeicherten Amplitudensollwert um mehr als einen weiteren bestimmten, in der Steuereinheit 16 gespeicherten Prozentsatz ab, so veranlasst die Steuereinheit 16 die Schmiereinheit 14 dazu, Schmierstoff in das Lager 10 einzusprühen. Nach einer bestimmten Zeitspanne misst der Schwingungssensor 20 erneut und erstellt Amplitudenmesswerte. Nur wenn wenigstens einer dieser Amplitudenmesswerte um mehr als letztgenannten Prozentsatz von dem Amplitudensollwert abweicht, veranlasst die Steuereinheit 16 die Schmiereinheit 14 erneut dazu, Schmierstoff in das Lager 10 einzusprühen.
  • Ferner ist denkbar, dass der Schwingungssensor 20 sowohl den Piezo-Vibrationssensor als auch den akustischen Sensor aufweist. Bezugszeichenliste
    10 Lager
    11 Lagervorrichtung
    12 Sensoreinheit
    14 Schmiereinheit
    16 Steuereinheit
    18 Temperatursensor
    20 Schwingungssensor
    24 Wälzkörper
    26 Element
    28 Bauelement
    30 Umfangsrichtung
    32 Innenring
    34 Außenring
    36 Bohrung

Claims (10)

  1. Lagervorrichtung mit wenigstens einem Lager (10), zumindest einer Sensoreinheit (12), welche dazu vorgesehen ist, bei wenigsten einem Betriebsvorgang zumindest einen Wert wenigstens einer Lagerbetriebskenngröße zu erfassen, und mit zumindest einer Schmiereinheit (14), welche dazu vorgesehen ist, das Lager (10) mit Schmierstoff zu versorgen, gekennzeichnet durch wenigstens eine Steuereinheit (16), welche dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von wenigstens einem Abweichen des zumindest einen erfassten Werts von einem Soll-Wert die Schmiereinheit (14) derart zu steuern, dass sich die Lagerbetriebskenngröße bei dem Betriebsvorgang dem Soll-Wert annähert.
  2. Lagervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Sensoreinheit (12) wenigstens einen Temperatursensor (18) aufweist, welcher dazu vorgesehen ist, zur Erfassung der Lagerbetriebskenngröße wenigstens beizutragen.
  3. Lagervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Sensoreinheit zumindest einen Schwingungssensor (20) aufweist, welcher dazu vorgesehen ist, zur Erfassung der Lagerbetriebskenngröße wenigstens beizutragen.
  4. Lagervorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Lagerbetriebskenngröße von wenigstens einer Amplitude einer Schwingung abhängt, welche von dem Schwingungssensor (20) gemessen wird.
  5. Lagervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei der Schwingungssensor (20) zur Erfassung der Lagerbetriebskenngröße bei wenigstens einem Betriebsvorgang zumindest eine Schwingungskenngröße von durch die Lagervorrichtung verursachten Schwingungen misst, deren Frequenzen zwischen hundert und fünfhundert Kilohertz liegen.
  6. Lagervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei der Schwingungssensor (20) ein Piezo-Vibrationssensor ist.
  7. Lagervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei der Schwingungssensor (20) zur Erfassung der Lagerbetriebskenngröße bei wenigstens einem Betriebsvorgang zumindest eine Vibrationskenngröße von Vibrationen wenigstens eines Bauteils der Lagervorrichtung misst, deren Frequenzen zwischen zwanzig und dreißig Kilohertz liegen.
  8. Lagervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei der Schwingungssensor (20) ein akustischer Sensor ist.
  9. Lagervorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein Wälzkörper (24) der Lagervorrichtung die Sensoreinheit (12) aufweist.
  10. Maschine, insbesondere Windkraftanlage, mit einer Lagervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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