DE102020125848A1 - Method for detecting overheating of a roller bearing in an agricultural machine, evaluation unit and agricultural machine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen einer Überhitzung eines Wälzlagers (3) einer landwirtschaftlichen Maschine (1) mithilfe eines Gassensor (11), wobei das Wälzlager (3) ein Lager-Überwachungsbauteil (30) aufweist, mit mindestens den folgenden Schritten:- Detektieren von gasförmigen Stoffen (Sn) in einer Sensorumgebung (U) des Gassensors (11),- Ermitteln, ob in der Sensorumgebung (U) des Gassensors (11) als gasförmiger Stoff (Sn) mindestens ein Indikatorstoff nachgewiesen werden kann, wobei der mindestens eine Indikatorstoff in Abhängigkeit einer Temperatur des Wälzlagers (3) aus dem mindestens einen Lager-Überwachungsbauteil (30) des Wälzlagers (3) abgesondert wird;- Erstellen eines Detektionsergebnisses, wenn ein Indikatorstoff in der Sensorumgebung (U) nachgewiesen werden kann; und- Ermitteln und/oder Ausgeben eines Überhitzungsgrades des jeweiligen Wälzlagers (3) in Abhängigkeit des Detektionsergebnisses, wobei der Überhitzungsgrad angibt, ob und/oder wie stark das jeweilige Wälzlager (3) überhitzt ist.The invention relates to a method for detecting overheating of a roller bearing (3) of an agricultural machine (1) using a gas sensor (11), the roller bearing (3) having a bearing monitoring component (30), with at least the following steps: - detecting of gaseous substances (Sn) in a sensor environment (U) of the gas sensor (11),- determining whether in the sensor environment (U) of the gas sensor (11) as a gaseous substance (Sn) at least one indicator substance can be detected, the at least one indicator substance depending on a temperature of the roller bearing (3) from the at least one bearing monitoring component (30) of the roller bearing (3) is separated;- creating a detection result if an indicator substance in the sensor environment (U) can be detected; and- determining and/or outputting a degree of overheating of the respective roller bearing (3) as a function of the detection result, the degree of overheating indicating whether and/or to what extent the respective roller bearing (3) has overheated.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen einer Überhitzung eines Wälzlagers einer landwirtschaftlichen Maschine, insbesondere eines Mähdreschers oder einer Ballenpresse, eine Auswerteeinheit sowie eine landwirtschaftliche Maschine, insbesondere einen Mähdrescher oder eine Ballenpresse.The invention relates to a method for detecting overheating of a roller bearing of an agricultural machine, in particular a combine harvester or a baler, an evaluation unit and an agricultural machine, in particular a combine harvester or a baler.
Landwirtschaftliche Maschinen sind während des Einsatzes normalerweise hohen dauerhaften Belastungen ausgesetzt. Werden derartige landwirtschaftliche Maschinen in großer Hitze betrieben, kann dies zu kritischen Betriebszuständen von Komponenten der landwirtschaftlichen Maschine führen. Insbesondere während der Erntesaison kommt es aufgrund von heiß gelaufenen Wälzlagern, insbesondere Kugellagern, immer wieder zu schweren Bränden von Mähdreschern oder Ballenpressen. Die heiß gelaufenen Wälzlager können das sehr trockene Stroh oder das Heu in der Erntemaschine entzünden, was zu schweren Folgeschäden führen kann. Da die Wälzlager im Inneren der Erntemaschine verbaut sind, kann der Fahrer einen solchen entstehenden Brand aufgrund einer Überhitzung des Wälzlagers nicht direkt optisch wahrnehmen und daher erst sehr spät erkennen, wobei er die dabei entstehenden Gase riechen kann. Selbst die gasförmigen Stoffe, die in derartigen Bränden auftreten, können in der Fahrerkabine aber erst sehr spät wahrgenommen werden.Agricultural machines are normally exposed to high permanent loads during use. If agricultural machines of this type are operated in extreme heat, this can lead to critical operating states of components of the agricultural machine. During the harvest season in particular, serious fires in combine harvesters or baling presses repeatedly occur due to overheated roller bearings, especially ball bearings. The overheated roller bearings can ignite the very dry straw or hay in the harvesting machine, which can lead to serious consequential damage. Since the roller bearings are built into the interior of the harvesting machine, the driver cannot directly see such an emerging fire due to overheating of the roller bearing and can therefore only recognize it very late, and he can smell the resulting gases. Even the gaseous substances that occur in such fires can only be noticed very late in the driver's cab.
Eine optische Wahrnehmung ist meist erst dann gegeben, wenn es zu spät ist, d.h. wenn ein Brand bereits ausgebrochen ist. Für den Fahrer bleibt dann meist nur noch die Flucht vom Mähdrescher. Bei Ballenpressen ist es dem Fahrer teilweise noch möglich diese rechtzeitig vom Zugfahrzeug abzuhängen, wenn er den Brand frühzeitig erkannt hat. Daher ist es wünschenswert, dass eine Überhitzung eines Wälzlagers, der zu einem Brand in der landwirtschaftlichen Maschine führen kann, bereits frühzeitig erkannt werden kann. Auch bei automatisierten landwirtschaftlichen Maschinen ist es wünschenswert, derartige Brände aufgrund einer Überhitzung der Wälzlager zu vermeiden bzw. entsprechend rechtzeitig darauf zu reagieren.A visual perception is usually only given when it is too late, i.e. when a fire has already broken out. The only option left for the driver is to flee the combine harvester. In the case of baling presses, it is sometimes still possible for the driver to detach them from the towing vehicle in good time if he has recognized the fire early on. It is therefore desirable that overheating of a roller bearing, which can lead to a fire in the agricultural machine, can be detected at an early stage. In the case of automated agricultural machines, too, it is desirable to avoid such fires due to overheating of the roller bearings or to react to them in good time.
In
Aus dem Stand der Technik sind weiterhin bereits allgemein Gassensoren bzw. Molekülsensoren bekannt, z.B. aus
In
Demnach wird in den genannten Druckschriften entweder ein bereits entstandener Brand erkannt oder eine ausgefallene oder bald ausfallende Fahrzeugkomponente ermittelt. In keiner der genannten Druckschriften wird jedoch der Ansatz verfolgt, die Gefahr eines Brandes aufgrund eines zu heiß werdenden Wälzlagers aktiv zu erkennen.Accordingly, in the publications mentioned, either a fire that has already started is detected or a vehicle component that has failed or is about to fail is determined. However, in none of the publications mentioned is the approach taken to actively identify the risk of a fire due to a roller bearing becoming too hot.
Aufgabe der Erfindung ist daher, ein Verfahren anzugeben, mit dem das Wälzlager einer landwirtschaftlichen Maschine in einfacher und zuverlässiger Weise auf eine Überhitzung überwacht werden kann. Aufgabe der Erfindung ist weiterhin, eine Auswerteeinheit sowie eine landwirtschaftliche Maschine anzugeben.The object of the invention is therefore to specify a method with which the roller bearing of an agricultural machine can be monitored for overheating in a simple and reliable manner. The object of the invention is also to specify an evaluation unit and an agricultural machine.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, eine Auswerteeinheit und eine landwirtschaftliche Maschine gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Die Unteransprüche geben bevorzugte Weiterbildungen an.This object is achieved by a method, an evaluation unit and an agricultural machine according to the independent claims. The dependent claims indicate preferred developments.
Erfindungsgemäß ist demnach ein Verfahren zum Erkennen einer Überhitzung eines Wälzlagers, vorzugsweise eines Kugellagers, einer landwirtschaftlichen Maschine mithilfe von mindestens einem in der landwirtschaftlichen Maschine angeordneten Gassensor, insbesondere Molekülmassen-Sensor, wobei das Wälzlager mindestens ein Lager-Überwachungsbauteil aufweist, mit mindestens den folgenden Schritten vorgesehen:
- - Detektieren von gasförmigen Stoffen in einer Sensorumgebung des Gassensors;
- - Ermitteln, ob in der Sensorumgebung des Gassensors als gasförmiger Stoff mindestens ein Indikatorstoff nachgewiesen werden kann, wobei der mindestens eine Indikatorstoff in Abhängigkeit einer Temperatur des Wälzlagers aus dem mindestens einen Lager-Überwachungsbauteil des Wälzlagers abgesondert wird;
- - Erstellen eines Detektionsergebnisses, wenn ein Indikatorstoff in der Sensorumgebung nachgewiesen werden kann; und
- - Ermitteln und/oder Ausgeben eines Überhitzungsgrades des jeweiligen Wälzlagers in Abhängigkeit des Detektionsergebnisses, wobei der Überhitzungsgrad angibt, ob und/oder wie stark das jeweilige Wälzlager überhitzt ist.
- - Detecting gaseous substances in a sensor environment of the gas sensor;
- - Determine whether at least one indicator substance can be detected as a gaseous substance in the sensor environment of the gas sensor, wherein the at least one indicator substance is separated from the at least one bearing-monitoring component of the roller bearing as a function of a temperature of the roller bearing;
- - Creating a detection result if an indicator substance can be detected in the sensor environment; and
- - Determining and / or outputting a degree of overheating of the respective roller bearing depending on the detection result, the degree of overheating indicating whether and / or how much the respective roller bearing is overheated.
Ausgehend von
Daher können diese Indikatorstoffe, wenn sie durch den Gassensor nachgewiesen werden, vorteilhafterweise als Indikatoren herangezogen werden, die auf den Überhitzungsgrad des jeweiligen Wälzlagers hinweisen können. Der Überhitzungsgrad weist dabei darauf hin, ob ein Entzünden des lagernah geförderten bzw. bearbeiteten landwirtschaftlichen Gutes durch ein zu heiß gewordenes Wälzlager wahrscheinlich ist, wobei ein höherer Überhitzungsgrad beispielsweise auf eine erhöhte Wahrscheinlichkeit hinweisen kann. Ist ein Wälzlager also sehr heiß gelaufen, was einem höheren Überhitzungsgrad entspricht, ist die Gefahr eines Entzündens des landwirtschaftlichen Gutes sehr hoch während einem mäßig heiß gelaufenen Wälzlager entsprechend ein geringerer Überhitzungsgrad zugeordnet werden kann mit entsprechend niedrigerer Wahrscheinlichkeit für ein Entzünden des landwirtschaftlichen Gutes. Diese Gefahrenabschätzung kann bis zu einem nullten Überhitzungsgrad erfolgen, bei dem das Wälzlager nicht überhitzt ist und entsprechend auch die Wahrscheinlichkeit für ein Entzünden des landwirtschaftlichen Gutes niedrig ist.Therefore, when detected by the gas sensor, these indicator substances can advantageously be used as indicators that can indicate the degree of overheating of the respective rolling bearing. The degree of overheating indicates whether the agricultural material being conveyed or processed near the store is likely to ignite due to a roller bearing that has become too hot, with a higher degree of overheating being able to indicate an increased probability, for example. If a roller bearing has run very hot, which corresponds to a higher degree of overheating, the risk of the agricultural item igniting is very high, while a roller bearing that has run moderately hot can be assigned a lower degree of overheating with a correspondingly lower probability of the agricultural item igniting. This risk assessment can be carried out down to a zero degree of overheating, at which the roller bearing is not overheated and the probability of the agricultural item igniting is correspondingly low.
Erfindungsgemäß wird also erkannt, dass statt über eine optische und/oder thermische Messung gemäß
Vorzugsweise ist dazu vorgesehen, dass das Detektionsergebnis beinhaltet, dass ein Indikatorstoff in der Sensorumgebung überhaupt nachgewiesen wurde, und/oder dass eine bestimmte Indikatorstoff-Konzentration eines in der Sensorumgebung nachgewiesenen Indikatorstoffes nachgewiesen wurde. Durch das Detektionsergebnis kann also in der einfachsten Ausbildung zunächst lediglich ausgegeben werden, dass überhaupt einer der Indikatorstoffe nachgewiesen wurde und/oder ergänzend auch in welcher Menge bzw. Konzentration, woraus sich nachfolgend unterschiedliche Möglichkeiten der Ermittlung des dem Indikatorstoff zugeordneten Überhitzungsgrades ergeben.Provision is preferably made for the detection result to include that an indicator substance was actually detected in the sensor environment and/or that a specific indicator substance concentration of an indicator substance detected in the sensor environment was detected. In the simplest embodiment, the result of the detection can only indicate that one of the indicator substances was actually detected and/or additionally in what quantity or concentration, which subsequently results in different possibilities for determining the degree of overheating assigned to the indicator substance.
Dabei kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass der Überhitzungsgrad des Wälzlagers ermittelt wird, in Abhängigkeit mindestens einer Indikator-Temperatur, wobei jedem Indikatorstoff mindestens eine Indikator-Temperatur zugeordnet ist, und/oder in Abhängigkeit der Indikatorstoff-Konzentration des in der Sensorumgebung nachgewiesenen Indikatorstoffes.It can preferably be provided that the degree of overheating of the roller bearing is determined as a function of at least one indicator temperature, with each indicator substance being assigned at least one indicator temperature, and/or as a function of the indicator substance concentration of the indicator substance detected in the sensor environment.
Gemäß einer ersten Ausbildung ist dabei vorgesehen, dass die Indikator-Temperatur angibt, ab welcher Temperatur des Lager-Überwachungsbauteils der jeweilige Indikatorstoff vom Gassensor nachgewiesen werden kann, so dass der Überhitzungsgrad des Wälzlagers in Abhängigkeit der dem jeweiligen Indikatorstoff zugeordneten Indikator-Temperatur ermittelt wird, wenn aus dem Detektionsergebnis folgt, dass ein Indikatorstoff in der Sensorumgebung vorhanden ist. Dabei wird allgemein davon ausgegangen, dass die Temperatur des Wälzlagers in etwa der Temperatur des Lager-Überwachungsbauteils entspricht. Wird also ein bestimmter Indikatorstoff nachgewiesen, kann dadurch in einfacher Weise auf das Überschreiten der Temperatur des Lager-Überwachungsbauteils bzw. des Wälzlagers geschlossen werden, wobei daraus bereits folgen kann, ob ein schwach oder stark überhitztes Wälzlager vorliegt oder nicht.According to a first embodiment, it is provided that the indicator temperature indicates the temperature of the bearing monitoring component from which the respective indicator substance can be detected by the gas sensor, so that the degree of overheating of the roller bearing is determined as a function of the indicator temperature assigned to the respective indicator substance, if it follows from the detection result that an indicator substance is present in the sensor environment. It becomes general It is assumed that the temperature of the roller bearing is approximately the same as the temperature of the bearing monitoring component. If a specific indicator substance is detected, it is easy to conclude that the temperature of the bearing monitoring component or the roller bearing has been exceeded, which can already indicate whether the roller bearing is slightly or severely overheated or not.
Gemäß einer weiteren Ausbildung ist vorgesehen, dass die mindestens eine Indikator-Temperatur angibt, ab welcher Temperatur des Lager-Überwachungsbauteils die von dem Gassensor gemessene Indikatorstoff-Konzentration für den jeweiligen Indikatorstoff einen festgelegten Indikatorstoff-Konzentrations-Schwellwert erreicht oder übersteigt, so dass der Überhitzungsgrad des Wälzlagers aus einem Erreichen oder einem Überschreiten des mindestens einen Indikatorstoff-Konzentrations-Schwellwertes folgt.According to a further embodiment, it is provided that the at least one indicator temperature indicates the temperature of the bearing monitoring component from which the indicator substance concentration measured by the gas sensor for the respective indicator substance reaches or exceeds a specified indicator substance concentration threshold value, so that the degree of overheating of the rolling bearing follows from reaching or exceeding the at least one indicator substance concentration threshold value.
Vorteilhafterweise kann also bei der Auswertung des Detektionsergebnisses auch bereits eine Sensitivität des Gassensors angepasst werden, so dass erst ab einem oder mehreren bestimmten Indikatorstoff-Konzentrations-Schwellwert(en) ein entsprechendes Detektionsergebnis ausgegeben wird, aus dem ein bestimmter Überhitzungsgrad für das Wälzlager folgt. Dadurch kann zusätzlich eine zumindest grobe Unterteilung der jeweils betrachteten Überhitzungsgrade erfolgen. So kann ein Indikatorstoff, der beispielsweise bei geringen Temperaturen des Lager-Überwachungsbauteils (geringer Überhitzungsgrad) bereits in sehr geringen Mengen vorhanden ist und der ggf. noch nicht sicher bzw. durchgängig detektiert werden kann und dessen Indikatorstoff-Konzentration bei hohen Temperaturen des Lager-Überwachungsbauteils (hoher Überhitzungsgrad) sehr stark ansteigt, auch zur Ermittlung des Überhitzungsgrades des Wälzlagers herangezogen werden. Dadurch wird die Detektion flexibler, da zum Ermitteln eines Überhitzungsgrades des Wälzlagers ergänzend eine oder mehrere festgelegte Nachweisgrenzen für den jeweilige Indikatorstoff überschritten werden muss bzw. müssen. Die dem jeweiligen Indikatorstoff zugeordnete Indikator-Temperatur und/oder der jeweilige Indikatorstoff-Konzentrations-Schwellwert kann bzw. können vorzugsweise vorab ermittelt und abgespeichert werden, so dass im Betrieb in einfacher Weise darauf zurückgegriffen werden kann.Advantageously, a sensitivity of the gas sensor can also be adjusted during the evaluation of the detection result, so that a corresponding detection result is only output from one or more specific indicator substance concentration threshold value(s), from which a specific degree of overheating for the roller bearing follows. As a result, an at least rough subdivision of the degrees of overheating considered in each case can also be made. For example, an indicator substance that is already present in very small quantities at low temperatures of the bearing monitoring component (low degree of overheating) and which may not yet be reliably or consistently detected and its indicator substance concentration at high temperatures of the bearing monitoring component (high degree of overheating) increases very sharply, can also be used to determine the degree of overheating of the rolling bearing. This makes the detection more flexible since, in order to determine the degree of overheating of the roller bearing, one or more specified detection limits for the respective indicator substance must or must be exceeded. The indicator temperature assigned to the respective indicator substance and/or the respective indicator substance concentration threshold value can preferably be determined in advance and stored so that it can be easily accessed during operation.
Vorzugsweise ist gemäß einer weiteren Ausführung vorgesehen, dass aus der Indikatorstoff-Konzentration eines nachgewiesenen Indikatorstoffes, die in dem Detektionsergebnis enthalten ist, die Temperatur des Lager-Überwachungsbauteils abgeschätzt wird und der Überhitzungsgrad des Wälzlagers in Abhängigkeit dieser abgeschätzten Temperatur des Lager-Überwachungsbauteils ermittelt wird, wobei der Zusammenhang zwischen der ermittelten Indikatorstoff-Konzentration eines nachgewiesenen Indikatorstoffes und der Temperatur des Lager-Überwachungsbauteils vorzugsweise vorab ermittelt und abgespeichert wird, beispielsweise in einer Kennlinie oder einer Lookup-Tabelle. Damit ist eine exakte, feinstufigere Abschätzung der Temperatur des Wälzlagers und damit des Überhitzungsgrades über die gemessene Indikatorstoff-Konzentration möglich.According to a further embodiment, it is preferably provided that the temperature of the bearing monitoring component is estimated from the indicator substance concentration of a detected indicator substance, which is contained in the detection result, and the degree of overheating of the roller bearing is determined as a function of this estimated temperature of the bearing monitoring component. wherein the connection between the determined indicator substance concentration of a detected indicator substance and the temperature of the bearing monitoring component is preferably determined in advance and stored, for example in a characteristic curve or a lookup table. This enables an exact, more fine-grained estimation of the temperature of the roller bearing and thus of the degree of overheating via the measured indicator substance concentration.
Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass der Überhitzungsgrad eines Wälzlagers in Abhängigkeit davon ermittelt wird, in welchem Temperatur-Bereich die Temperatur des Lager-Überwachungsbauteils liegt, die aus der Indikatorstoff-Konzentration und/oder aus der Indikator-Temperatur abgeleitet wird. Daher können vorzugsweise Temperatur-Bereiche vorab festgelegt werden, für die die die Überhitzungsgrade eines Wälzlagers bekannt sind, so dass eine einfache Ermittlung des Überhitzungsgrades erfolgen kann.Provision is preferably also made for the degree of overheating of a roller bearing to be determined as a function of the temperature range in which the temperature of the bearing monitoring component lies, which is derived from the indicator substance concentration and/or from the indicator temperature. Temperature ranges can therefore preferably be defined in advance for which the degree of overheating of a roller bearing is known, so that the degree of overheating can be determined easily.
Beispielsweise kann dazu vorgesehen sein, dass
- - ein nullter Überhitzungsgrad für das jeweilige Wälzlager ermittelt wird, wenn die Temperatur des Lager-Überwachungsbauteils in einem ersten, unkritischen Temperatur-Bereich liegt, wobei der erste unkritische Temperatur-Bereich beispielsweise bei kleiner gleich 100°C (je nach verwendetem Wälzlager) liegt, wobei das jeweilige Wälzlager bei einem Ermitteln des nullten Überhitzungsgrades nicht überhitzt ist, und/oder
- - ein erster Überhitzungsgrad für das jeweilige Wälzlager ermittelt wird, wenn die Temperatur des Lager-Überwachungsbauteils in einem zweiten, vorkritischen Temperatur-Bereich liegt, wobei der zweite, vorkritische Temperatur-Bereich beispielsweise zwischen 101°C und 120°C (je nach verwendetem Wälzlager) liegt, wobei das jeweilige Wälzlager bei einem Ermitteln des ersten Überhitzungsgrades schwach überhitzt ist, und/oder
- - ein zweiter Überhitzungsgrad für das jeweilige Wälzlager ermittelt wird, wenn die Temperatur des Lager-Überwachungsbauteils in einem dritten, kritischen Temperatur-Bereich liegt, wobei der dritte, kritische Temperatur-Bereich vorzugsweise oberhalb von 120°C (je nach verwendetem Wälzlager) liegt, wobei das jeweilige Wälzlager bei einem Ermitteln des zweiten Überhitzungsgrades stark überhitzt ist.
- - a zero degree of overheating is determined for the respective roller bearing if the temperature of the bearing monitoring component is in a first, non-critical temperature range, the first non-critical temperature range being, for example, less than or equal to 100°C (depending on the roller bearing used), wherein the respective roller bearing is not overheated when the zeroth degree of overheating is determined, and/or
- - a first degree of overheating is determined for the respective roller bearing if the temperature of the bearing monitoring component is in a second, pre-critical temperature range, with the second, pre-critical temperature range being between 101°C and 120°C, for example (depending on the roller bearing used ) is, wherein the respective roller bearing is slightly overheated when determining the first degree of overheating, and / or
- - a second degree of overheating is determined for the respective roller bearing if the temperature of the bearing monitoring component is in a third, critical temperature range, the third, critical temperature range preferably being above 120° C. (depending on the roller bearing used), wherein the respective roller bearing is severely overheated when the second degree of overheating is determined.
Mit diesen drei Temperatur-Bereichen kann bereits eine grobe Unterteilung des Überhitzungsgrades erfolgen, wobei dies aus dem Vorhandensein eines Indikatorstoffes und/oder der Indikatorstoff-Konzentration des Indikatorstoffes abgeleitet werden kann. Es kann jedoch je nach Anwendung auch eine feinstufigere Unterteilung vorgesehen sein.A rough subdivision of the degree of overheating can already be made with these three temperature ranges, this being derived from the presence of an indicator substance and/or the indicator substance concentration of the indicator substance can. However, depending on the application, a finer subdivision can also be provided.
Vorzugsweise kann weiterhin vorgesehen sein, dass der Überhitzungsgrad, der aus der Indikatorstoff-Konzentration eines bestimmten Indikatorstoffes abgeleitet wird, mit dem Überhitzungsgrad, der aus der Indikator-Temperatur desselben oder eines anderen Indikatorstoffes abgeleitet wird, plausibilisiert wird. Dadurch kann das Ermitteln des Überhitzungsgrades zuverlässiger erfolgen bzw. können Abweichungen festgestellt werden.It can preferably also be provided that the degree of overheating, which is derived from the indicator substance concentration of a specific indicator substance, is checked for plausibility with the degree of overheating, which is derived from the indicator temperature of the same or another indicator substance. As a result, the degree of overheating can be determined more reliably and deviations can be detected.
Vorzugsweise ist weiterhin vorgesehen, dass sich der mindestens eine Indikatorstoff ausschließlich bei Vorliegen des ersten Überhitzungsgrades und/oder bei Vorliegen des zweiten Überhitzungsgrades in der Sensorumgebung nachweisen lässt (und sonst, z.B. in dem nullten Überhitzungsgrad, nicht). Dadurch kann in einer vorteilhaften Variante eindeutig auf eine schwache und/oder starke Überhitzung geschlossen werden, sobald ein Nachweis des Indikatorstoffes in der Sensorumgebung erfolgt ist, bzw. auf keine Überhitzung, wenn der Nachweis gerade nicht erfolgt ist.It is preferably also provided that the at least one indicator substance can only be detected in the sensor environment when the first degree of overheating and/or the second degree of overheating is present (and not otherwise, e.g. in the zeroth degree of overheating). As a result, in an advantageous variant, it is possible to unequivocally conclude that there is slight and/or severe overheating as soon as the indicator substance has been detected in the sensor environment, or that there is no overheating if the detection has not just taken place.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist außerdem vorgesehen, dass als Indikatorstoff ein lagerspezifischer Indikatorstoff, z.B. ein Duftstoff, verwendet wird, wobei sich der lagerspezifische Indikatorstoff dadurch auszeichnet, dass dieser bei oder nach der Herstellung des Wälzlagers gezielt zusätzlich in das jeweilige Lager-Überwachungsbauteil, beispielsweise in eine Abdeckscheibe des Wälzlagers und/oder in Schmierfett des Wälzlagers, eingebracht wird. Dadurch kann als Indikatorstoff ein gasförmiger Stoff verwendet werden, der bei den betreffenden Überhitzungsgraden lediglich aus dem Wälzlager abgesondert wird und aus keiner anderen Komponente, so dass bei einer Detektion des Indikatorstoffes in der Sensorumgebung mit hoher Wahrscheinlichkeit davon ausgegangen werden kann, dass dieser vom Wälzlager kommt. Ergänzend oder alternativ kann der Indikatorstoff aber auch natürlicher Bestandteil des jeweiligen Lager-Überwachungsbauteils sein bzw. herkömmlicherweise darin vorkommen.According to a preferred development, it is also provided that a bearing-specific indicator substance, e.g. a fragrance, is used as the indicator substance, with the bearing-specific indicator substance being characterized in that it is also specifically incorporated into the respective bearing monitoring component, e.g a cover disk of the roller bearing and/or in lubricating grease of the roller bearing. As a result, a gaseous substance can be used as the indicator substance, which is only separated from the rolling bearing and from no other component at the relevant degrees of overheating, so that if the indicator substance is detected in the sensor environment, it can be assumed with a high degree of probability that it comes from the rolling bearing . In addition or as an alternative, the indicator substance can also be a natural component of the respective bearing monitoring component or can occur conventionally therein.
Die erfindungsgemäße Auswerteeinheit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ausgebildet, ein Detektionssignal von einem Gassensor, insbesondere einem Molekülmassen-Sensor, aufzunehmen. Dabei ist erfindungsgemäß weiterhin eine landwirtschaftliche Maschine, insbesondere ein Mähdrescher oder eine Ballenpresse, die autonom oder manuell betrieben werden kann vorgesehen, mit
- - einem oder mehreren im Betrieb rotierenden Wälzlagern zum Lagern einer Maschinenkomponente, insbesondere einer Rolle oder einer Walze, wobei das mindestens eine Wälzlager mindestens ein Lager-Überwachungsbauteil, beispielsweise eine Abdeckscheibe des Wälzlagers oder Schmierfett des Wälzlagers, aufweist, wobei das Lager-Überwachungsbauteil ausgebildet ist, temperaturabhängig einen Indikatorstoff auszusondern, und
- - einer erfindungsgemäßen Auswerteeinheit, wobei die Auswerteeinheit mit einem Gassensor, insbesondere einem Molekülmassen-Sensor, signalleitend verbunden ist,
- - one or more roller bearings rotating during operation for supporting a machine component, in particular a roller or a roller, the at least one roller bearing having at least one bearing monitoring component, for example a cover disk of the roller bearing or lubricating grease of the roller bearing, the bearing monitoring component being formed , separating out an indicator substance depending on the temperature, and
- - an evaluation unit according to the invention, the evaluation unit being connected to a gas sensor, in particular a molecular mass sensor, in a signal-conducting manner,
Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass einem Gassensor ein oder mehrere Wälzlager derartig zugeordnet sind, dass der Gassensor von dem einen zugeordneten Wälzlager oder von den mehreren zugeordneten Wälzlagern ausgesonderte gasförmige Stoffe, insbesondere die Indikatorstoffe, detektieren kann. Demnach können auch mehrere Wälzlager zu einem Cluster zusammengefasst werden, so dass nicht für jedes Wälzlager ein Gassensor nötig ist. Die Wälzlager sind dann entsprechend zu dem jeweils zugeordneten Gassensor anzuordnen. Zudem können in den jeweiligen Clustern auch unterschiedliche Indikatorstoffe verwendet werden.Provision is preferably made for one or more roller bearings to be assigned to a gas sensor in such a way that the gas sensor can detect gaseous substances separated out by the one assigned roller bearing or by the several assigned roller bearings, in particular the indicator substances. Accordingly, several roller bearings can also be combined into a cluster, so that a gas sensor is not required for each roller bearing. The roller bearings are then to be arranged according to the respectively assigned gas sensor. In addition, different indicator substances can also be used in the respective clusters.
Dabei kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass der Gassensor benachbart zu dem jeweiligen Wälzlager angeordnet ist und/oder zwischen dem jeweiligen Wälzlager und dem diesem zugeordneten Gassensor Luftkanäle derartig angeordnet sind, dass ein die gasförmigen Stoffe enthaltender Luftstrom in die Sensorumgebung des Gassensors gelangen kann. So kann in einfacher Weise dafür gesorgt werden, dass vom jeweiligen Wälzlager ausgesonderte Indikatorstoffe sicher zum jeweiligen Gassensor gelangen können.It can preferably be provided that the gas sensor is arranged adjacent to the respective roller bearing and/or air ducts are arranged between the respective roller bearing and the gas sensor assigned to it in such a way that an air flow containing the gaseous substances can reach the sensor environment of the gas sensor. In this way it can be ensured in a simple manner that indicator substances separated out by the respective roller bearing can safely reach the respective gas sensor.
Erfindungsgemäß ist weiterhin ein Verfahren zum Steuern einer erfindungsgemäßen landwirtschaftlichen Maschine in Abhängigkeit eines Überhitzungsgrades eines Wälzlagers ermittelt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, wobei in Abhängigkeit des Überhitzungsgrades des jeweiligen Wälzlagers automatisch bzw. autonom eine Aktion durchgeführt wird, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Anpassen einer Fahrdynamik der landwirtschaftlichen Maschine, Ansteuern einer optischen und/oder akustischen und/oder haptischen Hinweiseinrichtung, beispielsweise eines Displays, Ansteuern einer automatischen Löschanlage. Auf diese Weise kann auf das Erkennen eines bestimmten Überhitzungsgrades auch adäquat reagiert werden, wobei diese durch eine automatische Ansteuerung des Brems-/Antriebs-/Lenksystems erfolgt und/oder durch einen Hinweis an den Fahrer und/oder durch den Versuch, die aktuelle Gefahr zu minimieren.According to the invention, a method for controlling an agricultural machine according to the invention as a function of a degree of overheating of a roller bearing determined according to the method according to the invention is provided, with an action being carried out automatically or autonomously depending on the degree of overheating of the respective roller bearing, which action is selected from the group consisting of: Adapting a driving dynamics of the agricultural machine, controlling an optical and/or acoustic and/or haptic notification device, for example a display, controlling an automatic extinguishing system. In this way, the detection of a specific degree of overheating can also be adequately rea be averted, this being done by automatically activating the brake/drive/steering system and/or by notifying the driver and/or by attempting to minimize the current danger.
Vorzugsweise kann dazu vorgesehen sein, dass die Fahrdynamik in Abhängigkeit einer Stoff-Konzentrations-Änderung für den jeweiligen Indikatorstoff angepasst wird. Demnach wird auch eine Veränderung des Überhitzungsgrades betrachtet und in Abhängigkeit davon adäquat reagiert.Provision can preferably be made for the driving dynamics to be adapted as a function of a change in substance concentration for the respective indicator substance. Accordingly, a change in the degree of overheating is also considered and, depending on this, reacted appropriately.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Ansicht eines Mähdreschers als landwirtschaftliche Maschine; -
2 eine schematische Ansicht einer Ballenpresse als landwirtschaftliche Maschine; -
3 eine schematische Ansicht eines Zustands-Überwachungssystems für ein Lager in den landwirtschaftlichen Maschinen gemäß1 oder 2 ; und -
4 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
1 a schematic view of a combine harvester as an agricultural machine; -
2 a schematic view of a baler as an agricultural machine; -
3 FIG. 12 is a schematic view of a condition monitoring system for a bearing in the agricultural machinery of FIG1 or2 ; and -
4 a flowchart of a method according to the invention.
In
Jedes Kugellager 3a weist wie in
Weiterhin befindet sich in dem Innenraum 5 auf den Kugeln 4 und/oder auf dem Außenring 6 und/oder auf dem Innenring 7 Schmierfett 9 (Fließfett), das für verbesserte Laufeigenschaften der Kugeln 4 im Innenraum 5 sorgen soll. Das Schmierfett 9 ist aus einem viskosen Material gefertigt, das ausgebildet ist, temperaturabhängig zumindest einen zweiten Indikatorstoff 20b abzusondern. Als Schmierfett 9 (Fließfett) kann beispielsweise Graphitfett verwendet werden. Es sind aber auch andere Fette möglich.Furthermore, there is lubricating grease 9 (liquid grease) in the
Sowohl das Schmierfett 9 als auch die Abdeckscheibe 8 können aufgrund ihrer Eigenschaft, in Abhängigkeit ihrer Temperatur T8, T9 als gasförmigen Stoff Sn den jeweiligen Indikatorstoff 20a, 20b freizusetzen, wie folgt als Lager-Überwachungsbauteil 30 verwendet werden:
- In der jeweiligen landwirtschaftlichen Maschine 1, in der das oben beschriebene Wälzlager 3 ein oder mehrfach vorgesehen ist, ist als Bestandteil einer Zustands-
Überwachungseinrichtung 10mindestens ein Gassensor 11, insbesondere ein Molekülmassen-Sensor 11a, beispielsweise ein QCM-Sensor (Quartz Crystal Microbalance) eingebaut.Mit diesem Gassensor 11 können in einem ersten Schritt ST1 (s.4 ) eines erfindungsgemäßen Verfahrens selektiv unterschiedliche gasförmige Stoffe Sn in einer Sensorumgebung U (lediglich ausschnitthaft in1 ,2 ) des Gassensors 11 detektiert werden.Jeder Gassensor 11 der Zustands-Überwachungseinrichtung 10 ist dabei derartig an der landwirtschaftlichen Maschine 1 angeordnet, dass dessen Sensorumgebung Uzumindest ein Wälzlager 3 inder landwirtschaftlichen Maschine 1 abdeckt. Dabei kann wie dargestellt auch vorgesehen sein, dass sich mehrere Wälzlager 3 in der Sensorumgebung U eines Gassensors 11 befinden, so dass mehrere Wälzlager 3 zu einem Cluster zusammengefasst sind bzw.einem Gassensor 11mehrere Wälzlager 3 zugeordnet werden.
- In the respective
agricultural machine 1, in which the rollingbearing 3 described above is provided one or more times, at least onegas sensor 11, in particular a molecularmass sensor 11a, for example a QCM sensor (quartz crystal microbalance) is part of acondition monitoring device 10 built-in. With thisgas sensor 11, in a first step ST1 (see4 ) of a method according to the invention selectively different gaseous substances Sn in a sensor environment U (only excerpts in1 ,2 ) of thegas sensor 11 can be detected. Eachgas sensor 11 of thecondition monitoring device 10 is arranged on theagricultural machine 1 in such a way that its sensor environment U covers at least oneroller bearing 3 in theagricultural machine 1 . As shown, it can also be provided thatseveral roller bearings 3 are located in the sensor environment U of agas sensor 11 , so thatseveral roller bearings 3 are combined into a cluster orseveral roller bearings 3 are assigned to onegas sensor 11 .
Die Anordnung des Gassensors 11 ist vorzugsweise derartig zu wählen, dass einzelne vom Wälzlager 3 freigesetzte gasförmige Stoffe Sn, insbesondere die von dem jeweiligen Lager-Überwachungsbauteil 30 freigesetzten Indikatorstoffe 20a, 20b, auch während des Einsatzes in die Sensorumgebung U des jeweiligen Gassensors 11 gelangen können. Der Gassensor 11 bzw. die Sensorumgebung U sollten also in einem Luftstrom 12 liegen, in dem sich die vom Wälzlager 3 freigesetzten gasförmigen Stoffe Sn während des normalen Betriebes der landwirtschaftlichen Maschine 1 mitbewegen. Um dies zu erreichen, eignet sich eine lagernahe Anordnung des Gassensors 11. Ergänzend können auch Luftkanäle 13 angebracht werden, die einen Luftstrom 12 gezielt zu dem oder den Gassensoren 11 leiten können. Der Luftstrom 12 kann ergänzend auch künstlich erzeugt und auf den jeweiligen Gassensor 11 ausgerichtet werden.The arrangement of the
Jeder Gassensor 11 ist mit einer Auswerteeinheit 14 verbunden (drahtgebunden oder drahtlos), die ausgebildet ist, ein vom Gassensor 11 ausgegebenes Detektionssignal SD aufzunehmen und zu analysieren. Das Detektionssignal SD ist dabei abhängig vom jeweils detektierten Gas bzw. dem jeweiligen gasförmigen Stoff Sn in der Sensorumgebung U. Aus dem Detektionssignal SD kann also aufgrund der lagernahen Anordnung auch auf gasförmige Stoffe Sn geschlossen werden, die von dem oder den Wälzlager(n) 3 freigesetzt werden, die dem jeweiligen Gassensor 11 zugeordnet sind. Je nach Gassensor 11 können dabei sowohl das Vorhandensein bzw. die reine Nachweisbarkeit eines bestimmten gasförmigen Stoffes Sn, insbesondere eines Indikatorstoffes 20a, 20b aus dem Lager-Überwachungsbauteil 30, als auch eine Stoff-Konzentration KSn des jeweiligen gasförmigen Stoffes Sn und damit auch eine Stoff-Konzentrations-Änderung dKSn ermittelt werden.Each
Dies ermöglicht eine zeitlich aufgelöste Überwachung, in welchem Betriebszustand das jeweilige Wälzlager 3 aktuell betrieben wird bzw. in welchem Temperatur-Bereich Bk, mit k = 1, 2, 3,... die Temperatur T8, T9 der Abdeckscheibe 8 bzw. des Schmierfetts 9 bzw. allgemein die Temperatur T30 des Lager-Überwachungsbauteils 30, in etwa liegt. Aus diesen Temperaturen T30; T8, T9 kann eine Temperatur T3 des Wälzlagers 3 abgeschätzt werden, wobei die Temperatur T3 des Wälzlagers 3 in etwa der Temperatur T8, T9 der Abdeckscheibe 8 bzw. des Schmierfetts 9 entspricht. Daraus folgt wiederum, ob und/oder wie stark das Wälzlager 3 überhitzt ist und möglicherweise einen Brand des benachbarten landwirtschaftlichen Gutes auslösen könnte, wobei dies durch einen Überhitzungsgrad Gp; mit p=0,1, 2, ... des Wälzlagers 3 angegeben wird.This enables a time-resolved monitoring of the operating state in which the
Dabei wird kein die jeweilige Temperatur T3, T30; T8, T9 direkt messender Sensor verwendet. Vielmehr wird von der Auswerteeinheit 14 in einem zweiten Schritt ST2 des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand des Detektionssignals SD geprüft, ob unter den detektierten gasförmigen Stoffen Sn die o.g. Indikatorstoffe 20a, 20b der Lager-Überwachungsbauteile 30 nachzuweisen sind.The respective temperature T3, T30; T8, T9 direct measuring sensor used. Rather, in a second step ST2 of the method according to the invention, the
Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass das Material der Lager-Überwachungsbauteile 30 derartig ausgewählt wird, dass die freigesetzten Indikatorstoffe 20a, 20b eindeutig den Lager-Überwachungsbauteilen 30 und damit dem Wälzlager 3 zugeordnet werden können und diese Indikatorstoffe 20a, 20b idealerweise nicht auch von anderen Komponenten der landwirtschaftlichen Maschine 1 ausgesondert werden. Demnach werden lagerspezifische Indikatorstoffe 20a, 20b verwendet, wobei sich diese beispielsweise auch für unterschiedliche Cluster von Wälzlagern 3 unterscheiden können, so dass bei einem Nachweis des jeweiligen Indikatorstoffes 20a, 20b auch eine gezielte Zuordnung zu einem Cluster erfolgen kann. Dazu können der Abdeckscheibe 8 und/oder dem Schmierfett 9 gewisse Duftstoffe, die z.B. eine eindeutig nachweisebare Ammoniakverbindung oder Essigessenzen oder gewisse prägnante Aromen (z.B. Zwiebel oder Zitrone) aufweisen, beigesetzt werden.It is preferably provided that the material of the
Grundsätzlich können jedoch als Indikatorstoffe 20a, 20b auch herkömmliche gasförmige Stoffe Sn dienen, die bei dem oder kurz vor dem Überhitzen des Wälzlagers 3, z.B. beim Schmelzen von Kunststoff (Abdeckscheiben 8) oder beim Erhitzen von viskosem Material (Schmierfett 9) freigesetzt werden, beispielsweise Benzol und/oder Paraffin und/oder Salzsäure.In principle, however, conventional gaseous substances Sn can also be used as
Im normalen Betrieb der landwirtschaftlichen Maschine 1 heizen sich die Wälzlager 3 durch die Bewegung der Rollen 2 bzw. der Walzen hauptsächlich aufgrund der üblichen Rollreibung auf eine Temperatur T3 von bis zu ca. 100°C auf, wobei kurzzeitig auch Temperaturen T3 von 120°C möglich sind. Das Wälzlager 3 ist in diesem Fall nicht überhitzt, was vorliegend einem nullten Überhitzungsgrad G0 entspricht. In diesem unkritischen ersten Temperaturbereich B1 wird das jeweilige Wälzlager 3 mit dem nullten Überhitzungsgrad G0 in einem unkritischen Betriebszustand betrieben. In diesem unkritischen Betriebszustand ist ein Entzünden des lagernah geförderten bzw. bearbeiteten landwirtschaftlichen Gutes durch ein zu heiß gewordenes Wälzlager 3 nicht möglich bzw. unwahrscheinlich.During normal operation of the
Liegen jedoch gewisse Rahmenbedingungen vor, kann es dazu kommen, dass ein oder mehrere Wälzlager 3 der landwirtschaftlichen Maschine 1 in einem zweiten, vorkritischen oder in einem dritten, kritischen Temperatur-Bereich B2, B3 betrieben werden. In diesen Temperatur-Bereichen B2, B3 weist die angenommene Temperatur T3 des jeweiligen Wälzlagers 3 bzw. die Temperatur T30 des jeweiligen Lager-Überwachungsbauteils 30 darauf hin, dass ein schwach überhitztes Wälzlager 3 mit einem ersten Überhitzungsgrad G1 bzw. ein stark überhitztes Wälzlager 3 mit einem zweiten Überhitzungsgrad G2 vorliegen. Diese Temperatur-Bereiche B2, B3 sind derartig festgelegt, dass ein Entzünden des lagernah geförderten bzw. bearbeiteten landwirtschaftlichen Gutes durch ein zu heiß gewordenes Wälzlager 3 möglicherweise (B2; G1) bzw. sicher (B3; G2) auftreten wird. Die Temperatur-Bereiche Bk und die Überhitzungsgrade Gp können auch feiner unterteilt sein.However, if certain basic conditions are present, it can happen that one or
Ein schwach überhitztes oder ein stark überhitztes Wälzlager 3 kann beispielsweise dann vorliegen, wenn sich Bestandteile des Wälzlagers 3 nicht mehr korrekt verhalten, z.B. aufgrund eines verschmutzten oder defekten Wälzlagers 3, und demnach die Rollreibung stark ansteigt, oder wenn das Wälzlager 3 passiv von außen durch die Umgebung zu stark aufgeheizt wird. In dem Fall kann die Temperatur T3 des Wälzlagers 3 in den zweiten, vorkritischen Temperatur-Bereich B2, beispielsweise zwischen 101°C und 120°C (schwach überhitzt), oder in den dritten, kritischen Temperatur-Bereich B3, beispielsweise oberhalb 120°C (stark überhitzt), ansteigen. Folglich steigen auch die Temperaturen T30; T8, T9, des jeweiligen Lager-Überwachungsbauteils 30 (Abdeckscheibe 8, Schmierfett 9) an. Je nach Aufbau und Konstruktion des Wälzlagers 3 können aber auch andere Temperatur-Bereiche B1, B2, B3 festgelegt werden, wobei der Fachmann diese beim Lesen des Datenblattes des jeweiligen Wälzlagers 3, in dem der Temperaturanwendungsbereich genannt ist, entsprechend anpasst.A slightly overheated or severely
Infolge dieser Temperatur-Erhöhung des Wälzlagers 3 kommt es aufgrund von chemischen und physikalischen Prozessen in dem jeweiligen Lager-Überwachungsbauteil 30 zu einer verstärkten Exposition von unterschiedlichen gasförmigen Stoffen Sn, n=1, 2, 3 ..., die außerhalb des Wälzlagers 3 auch wahrgenommen werden können. Die Art der freigesetzten gasförmigen Stoffe Sn ist dabei abhängig vom jeweiligen Lager-Überwachungsbauteil 30 bzw. den verwendeten Materialien.As a result of this increase in temperature of the
So verändern sich die Materialien insbesondere im jeweiligen Lager-Überwachungsbauteil 30 derartig, dass ab gewissen Temperaturen T30; T8, T9 gasförmige Stoffe Sn einfacher oder vermehrt freigesetzt bzw. abgesondert werden, die sonst bei geringen Temperaturen T30; T8, T9 stabil im Material eingebunden sind und daher von außen nicht wahrzunehmen sind. Daher ist die Art und eine Stoff-Konzentration KSn der freigesetzten gasförmigen Stoffe Sn auch abhängig von der Temperatur T30; T8, T9. Auf diese Weise können zumindest einige der abgesonderten gasförmigen Stoffe Sn, die eine Abhängigkeit von der Temperatur T30; T8, T9 des jeweiligen Lager-Überwachungsbauteils 30 aufweisen, als Indikatoren verwendet werden, um festzustellen, ob ein Wälzlager 3 in einem vorkritischen Betriebszustand (schwach überhitzt) oder in einem kritischen Betriebszustand (stark überhitzt) bzw. im vorkritischen oder kritischen Temperatur-Bereich B2, B3 betrieben wird.The materials change in particular in the respective
Diese Indikatoren bzw. die Indikatorstoffe 20a, 20b zeichnen sich beispielsweise dadurch aus, dass diesen eine Indikator-Temperatur TI zugeordnet werden kann, ab der diese Indikatorstoffe 20a, 20b vom jeweiligen Lager-Überwachungsbauteil 30; 8, 9 nachweislich freigesetzt und daher vom Gassensor 11 überhaupt detektiert werden können. Das Detektionssignal SD kann also gemäß einer Ausführung zunächst lediglich auf das Vorhandensein bzw. die Nachweisbarkeit eines bestimmten Indikatorstoffes 20a, 20b als gasförmiger Stoff Sn überwacht werden. Soll lediglich das Vorhandensein eines Indikatorstoffes 20a, 20b geprüft werden, ist für eine zuverlässige Ermittlung eines vorkritischen und/oder eines kritischen Temperatur-Bereiches B2, B3 auf Indikatorstoffe 20a, 20b zurückzugreifen, die entsprechend lediglich in dem vorkritischen oder in dem kritischen Temperatur-Bereich B2, B3 von dem jeweiligen Lager-Überwachungsbauteil 30 ausgesondert werden.These indicators or the
Dabei kann beispielsweise auch vorgesehen sein, dass der erste Indikatorstoff 20a in der Abdeckscheibe 8 des Wälzlagers 3 eine Indikator-Temperatur TI aufweist, die in dem vorkritischen Temperatur-Bereich B2 liegt, so dass der erste Indikatorstoff 20a beispielsweise lediglich bei einer schwachen Überhitzung (erster Überhitzungsgrad G1) des Wälzlagers 3 austritt. Der zweite Indikatorstoff 20b in dem Schmierfett 9 des Wälzlagers 3 hingegen kann eine Indikator-Temperatur TI aufweisen, die in dem kritischen Temperatur-Bereich B3 liegt, so dass der zweite Indikatorstoff 20b beispielsweise lediglich bei einer starken Überhitzung (zweiter Überhitzungsgrad G2) des Wälzlagers 3 austritt.It can also be provided, for example, that the
Einem Indikatorstoff 20a, 20b können aber auch ein oder mehrere Indikator-Temperaturen TI in Abhängigkeit eines Indikatorstoff-Konzentrations-Schwellwertes WKSI zugeordnet werden. Überschreitet eine vom Gassensor 11 ermittelte Indikatorstoff-Konzentration KSI, d.h. die Stoff-Konzentration KSn eines bestimmten Indikatorstoffes 20a, 20b, den jeweils festgelegten Indikatorstoff-Konzentrations-Schwellwert WKSI wird der Indikatorstoff 20a, 20b ergänzend für die jeweils zugeordnete Indikator-Temperatur TI nachgewiesen. Dadurch können insbesondere innerhalb des vorkritischen oder des kritischen Temperatur-Bereiches B2, B3 weitere Unterteilungen auch nur mit dem Nachweis eines einzigen Indikatorstoffes 20a, 20b für verschiedene Indikator-Temperaturen TI vorgenommen werden.However, one
Dabei ist es vorteilhaft, wenn jegliche einem Indikatorstoff 20a, 20b zugeordnete Indikator-Temperaturen TI in dem vorkritischen oder in dem kritischen Temperatur-Bereich B2, B3 liegen, da diese vorrangig nachzuweisen sind. Deutet nichts auf eine Überschreitung dieser Indikator-Temperaturen TI hin, kann nämlich automatisch auf den nullten Überhitzungsgrad G0 des Wälzlagers 3 und damit auf keine Überhitzung geschlossen werden. Wird der jeweilige Indikatorstoff 20a, 20b ergänzend in dem unkritischen Temperatur-Bereich B1 überhaupt nicht vom jeweiligen Lager-Überwachungsbauteil 30 freigesetzt, kann dieser entsprechend auch nicht vom Gassensor 11 nachgewiesen werden und daraus auf den nullten Überhitzungsgrad G0 bzw. kein Überhitzen geschlossen werden.It is advantageous here if any indicator temperatures TI assigned to an
In Abhängigkeit dieses stoffselektiven Nachweises eines bestimmten Indikatorstoffes 20a, 20b kann in einem dritten Schritt ST3 ein Detektionsergebnis D ausgegeben werden. Dieses gibt dabei in dieser Ausführung insbesondere an, dass ein bestimmter Indikatorstoff 20a, 20b für die ihm jeweils zugeordnete Indikator-Temperatur TI nachgewiesen werden konnte (ST3.1). Aus dem Detektionsergebnis D folgt dann auch, dass die Temperatur T30; T8, T9 des jeweiligen Lager-Überwachungsbauteils 30 die entsprechend zugeordnete Indikator-Temperatur TI erreicht oder überschritten hat. Entsprechend hat mit hoher Wahrscheinlichkeit auch das Wälzlager 3 insgesamt diese Indikator-Temperatur TI erreicht oder überschritten.Depending on this substance-selective detection of a
Anhand dessen kann anschließend beispielsweise eine Einordnung in die o.g. Temperatur-Bereiche B1, B2, B3 erfolgen, wobei bei einem Erreichen oder Überschreiten der mindestens einen Indikator-Temperatur TI vorzugsweise ein vorkritischer oder ein kritischer Temperatur-Bereich B2, B3 vorliegt und bei einem Unterschreiten der unkritische Temperatur-Bereich B1. Entsprechend ist das Wälzlager 3 schwach (G1, B2), stark (G2, B3) oder nicht (G0, B1) überhitzt. Zumindest der vorkritische und der kritische Temperatur-Bereich Bk, k= 2, 3, ... können je nach Gassensor 11, freigesetzten Stoffen Sn und festgelegtem Indikatorstoff-Konzentrations-Schwellwert WKSI auch feiner unterteilt sein, d.h. k>3.This can then be used, for example, to classify the temperature ranges B1, B2, B3 mentioned above, with a pre-critical or critical temperature range B2, B3 preferably being present when the at least one indicator temperature TI is reached or exceeded, and when it falls below it the non-critical temperature range B1. Accordingly, the rolling
Gibt es mehrere derartige Indikatorstoffe 20a, 20b kann über das Detektionsergebnis D auch der Nachweis (oder Nicht-Nachweis) von weiteren Indikatorstoffen 20a, 20b ausgegeben werden, so dass entsprechend auch auf mehrere Indikator-Temperaturen TI zurückgegriffen werden kann, um beispielsweise eine zuverlässigere Einordnung in die Temperatur-Bereiche Bk zu ermöglichen. Die Indikator-Temperatur TI der jeweiligen Indikatorstoffe 20a, 20b kann dabei in vorherigen Versuchen ermittelt und in der Auswerteeinheit 14 abgespeichert werden.If there are several
Aus dem Detektionsergebnis D lässt sich also - über die Indikator-Temperatur TI und/oder den jeweiligen Temperatur-Bereich Bk - in einem vierten Schritt ST4 unmittelbar auf den Überhitzungsgrad Gp des jeweiligen Wälzlagers 3 schließen und damit, ob ein Entzünden des benachbarten landwirtschaftlichen Gutes aufgrund eines schwach oder stark überhitzten Wälzlagers 3 wahrscheinlich ist oder nicht. Der ermittelte Überhitzungsgrad Gp und/oder der jeweilige Temperatur-Bereich Bk kann/können dem Fahrer (falls vorhanden) ergänzend auch auf einem Display 16 angezeigt werden, so dass dieser entsprechend reagieren kann.In a fourth step ST4, the detection result D can be used - via the indicator temperature TI and/or the respective temperature range Bk - to directly infer the degree of overheating Gp of the
Gemäß einer weiteren Ausführung kann auch direkt die Indikatorstoff-Konzentration KSI eines bestimmten nachgewiesenen Indikatorstoffes 20a, 20b in der Auswerteeinheit 14 analysiert werden, ohne dabei in einem Zwischenschritt ein oder mehrere Indikator-Temperaturen Ti zu ermitteln. Einem nachgewiesenen Indikatorstoff 20a, 20b kann nämlich beispielsweise auch unmittelbar ein vorzugsweise stetiger Zusammenhang zwischen der jeweiligen Indikatorstoff-Konzentration KSI und der Temperatur T30; T8, T9 des jeweiligen Lager-Überwachungsbauteils 30; 8, 9 zugeordnet sein, der beispielsweise vorher ermittelt und in einer Kennlinie oder einer Lookup-Tabelle gespeichert werden kann. In dieser Ausführung kann dann feinstufig aus der Indikatorstoff-Konzentration KSI direkt auf die Temperatur T30; T8, T9 des jeweiligen Lager-Überwachungsbauteils 30; 8, 9 und indirekt auch die Temperatur T3 des Wälzlagers 3 geschlossen werden, wobei davon ausgegangen wird, dass bei ansteigender Temperatur T30; T8, T9 des jeweiligen Lager-Überwachungsbauteils 30; 8, 9 auch die Indikatorstoff-Konzentration KSI ansteigt.According to a further embodiment, the indicator substance concentration KSI of a specific detected
Das in dem dritten Schritt ST3 ausgegebene Detektionsergebnis D gibt dann in dieser Ausführung nicht an, dass eine Indikator-Temperatur TI erreicht wurde und der jeweilige Indikatorstoff 20a, 20b vorhanden ist (vgl. ST3.1), sondern wieviel von einem bestimmten Indikatorstoff 20a, 20b nachgewiesen werden konnte (ST3.2), woraus feinstufig unmittelbar die Temperatur T30; T8, T9 des jeweiligen Lager-Überwachungsbauteils 30; 8, 9 folgt. Daraus kann auch die Temperatur T3 des Wälzlagers 3 insgesamt abgeschätzt werden. Auch daraus kann dann beispielsweise unter Berücksichtigung der entsprechenden Temperatur-Bereiche Bk in dem vierten Schritt ST4 auf den Überhitzungsgrad Gp des jeweiligen Wälzlagers 3 geschlossen werden. Der ermittelte Überhitzungsgrad Gp und/oder der jeweilige Temperatur-Bereich Bk kann bzw. können dem Fahrer (insofern vorhanden) ergänzend auch auf einem Display 16 angezeigt werden, so dass dieser entsprechend reagieren kann.In this embodiment, the detection result D output in the third step ST3 does not indicate that an indicator temperature TI has been reached and the
In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der Überhitzungsgrad Gp des Wälzlagers 3 also allgemein über einen Indikatorstoff 20a, 20b ermittelt werden, für den es zumindest innerhalb des vorkritischen und/oder des kritischen Temperatur-Bereiches B2, B3 im Hinblick auf dessen Nachweisbarkeit bei bestimmten Indikator-Temperaturen TI (Schritt ST3.1) und/oder im Hinblick auf dessen Indikatorstoff-Konzentration KSI einen Zusammenhang mit der Temperatur T30; T8, T9 des jeweiligen Lager-Überwachungsbauteils 30; 8, 9 gibt.In the method according to the invention, the degree of overheating Gp of the
Ergänzend können beide Ausführungen zur Ermittlung des Detektionsergebnisses D auch für eine Plausibilisierung herangezogen werden, wenn beispielsweise die einem bestimmten nachgewiesenen Indikatorstoff 20a, 20b zugeordnete Indikator-Temperatur TI mit der Temperatur T30; T8, T9 des jeweiligen Lager-Überwachungsbauteils 30; 8, 9 verglichen wird, die aus der Indikatorstoff-Konzentration KSI eines ebenfalls nachgewiesenen Indikatorstoffes 20a, 20b, beispielsweise auch eines anderen Indikatorstoffes 20a, 20b desselben oder eines anderen Lager-Überwachungsbauteils 30; 8, 9, folgt.In addition, both versions for determining the detection result D can also be used for a plausibility check if, for example, the indicator temperature TI associated with a specific detected
In Abhängigkeit des im vierten Schritt ST4 ermittelten Überhitzungsgrades Gp des Wälzlagers 3 und/oder der ermittelten Temperatur T30; T8, T9 für das Lager-Überwachungsbauteil 30; 8, 9 und/oder den ermittelten Temperatur-Bereich Bk kann nachfolgend ein Steuersignal SA ausgegeben werden, das in einem erfindungsgemäßen Steuerverfahren Anwendung finden kann. Das Steuersignal SA wird dabei dazu verwendet, die landwirtschaftliche Maschine 1 entsprechend der vorliegenden Temperatur T30; T8, T9 des jeweiligen Lager-Überwachungsbauteils 30; 8, 9 bzw. dem Überhitzungsgrad Gp des Wälzlagers 3 anzusteuern. Das Steuersignal SA kann je nach Anwendungsfall unterschiedlich weiterverwendet werden:
- Wird
die landwirtschaftliche Maschine 1 beispielsweise autonom mit einer höheren Autonomiestufe betrieben, für die ein Fahrer zur ständigen Überwachung nicht anwesend oder nicht ständig aufmerksam sein muss, so kann eine Fahrdynamik FD der landwirtschaftlichen Maschine 1 in Abhängigkeit des Steuersignals SA automatisiert bzw. autonom angepasst werden. Dazu kann ein automatisierter Eingriff indas Bremssystem 25 und/oder das Antriebssystem 26 und/oder das Lenksystem 27 der autonom betriebenen landwirtschaftlichen Maschine 1 vorgesehen sein. Dadurch kann eine Geschwindigkeit vlst der autonom betriebenen landwirtschaftlichen Maschine 1 reduziert bzw. angepasst werden und dielandwirtschaftliche Maschine 1 gleichzeitig an eine sichere Position P gefahren werden, in der bei einem schwach oder stark überhitzten Wälzlager 3 die Gefahr eines größeren durch das jeweils überhitzte Wälzlager 3 verursachten Brandes minimiert wird.
- For example, if the
agricultural machine 1 is operated autonomously with a higher level of autonomy, for which a driver does not have to be present or constantly alert for constant monitoring, then a driving dynamics FD of theagricultural machine 1 can be adjusted automatically or autonomously depending on the control signal SA. For this purpose, an automated intervention in thebraking system 25 and/or thedrive system 26 and/or thesteering system 27 of the autonomously operatedagricultural machine 1 can be provided. As a result, a speed vlst of the autonomously operatedagricultural machine 1 can be reduced or adjusted and theagricultural machine 1 can be driven to a safe position P at the same time, in which, with a slightly or severelyoverheated roller bearing 3, there is a risk of a greater caused fire is minimized.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass eine autonom betriebene landwirtschaftliche Maschine 1 bei Vorliegen des ersten Überhitzungsgrades G1 und/oder des zweiten Überhitzungsgrades G2 bzw. einem vorkritischen oder kritischen Temperatur-Bereich B2, B3 des Wälzlagers 3 in Abhängigkeit des Steuersignals SA soweit wie möglich auf das bereits abgeerntete Feld gefahren wird, um die Ernte durch einen möglicherweise entstehenden Brand nicht zu gefährden. Die landwirtschaftliche Maschine 1 könnte auch an den Feldrand gefahren werden, um die Brandbekämpfung zu vereinfachen. Ergänzend oder alternativ kann in dem Fall eine automatische Löschanlage 15 durch das Steuersignal SA angesteuert werden.For example, it can be provided that an autonomously operated
Die automatisierte Ansteuerung kann dabei auch derartig erfolgen, dass beispielsweise bei Vorliegen des vorkritischen Temperatur-Bereiches B2 bzw. des ersten Überhitzungsgrades G1 lediglich ein vorbereitender Eingriff in die Fahrdynamik FD erfolgt und gleichzeitig eine Warnung ausgegeben wird, z.B. über die optische und/oder akustische und/oder haptische Hinweiseinrichtung 16, und/oder über die automatische Löschanlage 15 bereits ein Abkühlen der Wälzlagers 3 erfolgt. Ergänzend kann in dem vorkritischen Temperatur-Bereich B2 bzw. dem ersten Überhitzungsgrad G1 auch bereits eine Reduzierung der Leistung vorgesehen sein, um die Wälzlager 3 weniger stark zu beanspruchen und damit die schwache Überhitzung des Wälzlagers 3 nicht weiter ansteigen zu lassen.The automated control can also be carried out in such a way that, for example, if the pre-critical temperature range B2 or the first degree of overheating G1 is present, only a preparatory intervention in the driving dynamics FD takes place and at the same time a warning is issued, e.g. via the visual and/or acoustic and / or
Dazu kann ergänzend auf die Stoff-Konzentrations-Änderung dKSn zurückgegriffen werden. Steigt diese für einen Indikatorstoff 20a, 20b beispielsweise stark an, so ist zu erwarten, dass die jeweilige Temperatur T30; T8, T9 für das Lager-Überwachungsbauteil 30; 8, 9 bald in den dritten kritischen Temperatur-Bereich B3 mit einer starken Überhitzung eintreten könnte, so dass bereits vorausschauend durch eine Veränderung der Leistung im Betrieb der landwirtschaftlichen Maschine 1 eine weitere Erhöhung der Temperatur T30; T8, T9 für das Lager-Überwachungsbauteil 30; 8, 9 bzw. des Wälzlagers 3 verhindert bzw. abgeschwächt wird. Das Steuersignal SA kann also in Abhängigkeit der Stoff-Konzentrations-Änderung dKSn für den Indikatorstoff 20a, 20b entsprechend auch angepasst werden.In addition, the substance concentration change dKSn can be used. If this rises sharply for an
Ist ein Fahrer im Fahrzeug 1 anwesend und aufmerksam, so kann in Abhängigkeit des Steuersignals SA (bzw. des Temperatur-Bereiches Bk bzw. des Überhitzungsgrades Gp) auch ein Display 16a angesteuert werden, auf dem der Fahrer der jeweilige Überhitzungsgrad Gp des jeweiligen Wälzlagers 3 und/oder der Temperatur-Bereich Bk und/oder die jeweilige Temperatur T3, T30; T8, T9 dargestellt wird. Eine Darstellung kann dabei lediglich für den ersten Überhitzungsgrad G1 bzw. vorkritischen Temperatur-Bereich B2 und für den zweiten Überhitzungsgrad G2 bzw. kritischen Temperatur-Bereich B3 bzw. lediglich für bestimmte Temperaturen T3, T30; T8, T9 vorgesehen sein, so dass der Fahrer entsprechend eigenständig reagieren kann. Auch die Stoff-Konzentrations-Änderung dKSn des jeweiligen Indikatorstoffes 20a, 20b kann berücksichtigt werden. Ergänzend oder alternativ können auch andere optische und/oder akustische und/oder haptische Hinweiseinrichtungen 16 in Abhängigkeit des Steuersignals SA angesteuert werden.If a driver is present and alert in
Bei einer Ballenpresse 1b als landwirtschaftliche Maschine kann in Abhängigkeit des Steuersignals SA ergänzend eine Anhänger-Aktuatorik 17 angesteuert werden, woraufhin eine Deichselstütze 18 der Ballenpresse 1b automatisch ausgefahren und/oder ein Zugmaul 19 an der jeweiligen Zugmaschine (Traktor) automatisch geöffnet wird. Dadurch kann die Ballenpresse 1b bei einem (bevorstehenden) Brand, z.B. bei einer starken Überhitzung (G2, B3), automatisch abgekuppelt werden, so dass der Brand nicht auf das Zugfahrzeug übergreift.In the case of a
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- landwirtschaftliche Maschineagricultural machine
- 1a1a
- MähdrescherHarvester
- 1b1b
- Ballenpressebaler
- 22
- Rollerole
- 33
- Wälzlagerroller bearing
- 3a3a
- Kugellagerball-bearing
- 3b3b
- Kegelrollenlagertapered roller bearing
- 3c3c
- TonnenlagerBarrel Bearing
- 44
- Kugelbullet
- 55
- Innenrauminner space
- 66
- Außenringouter ring
- 77
- Innenringinner ring
- 88th
- Abdeckscheibecover disc
- 99
- Schmierfettgrease
- 1010
- Zustands-Überwachungseinrichtungcondition monitor
- 1111
- Gassensorgas sensor
- 11a11a
- Molekülmassen-Sensormolecular mass sensor
- 1212
- Luftstromairflow
- 1313
- Luftkanalair duct
- 1414
- Auswerteeinheitevaluation unit
- 1515
- automatische Löschanlageautomatic extinguishing system
- 1616
- Hinweiseinrichtungnotification facility
- 16a16a
- Displayscreen
- 1717
- Anhänger-Aktuatoriktrailer actuators
- 1818
- Deichsel-Stützedrawbar support
- 1919
- Zugmaulhitch
- 20a20a
- erster Indikatorstofffirst indicator substance
- 20b20b
- zweiter Indikatorstoffsecond indicator substance
- 2525
- Bremssystembraking system
- 2626
- Antriebssystemdrive system
- 2727
- Lenksystemsteering system
- 3030
- Lager-ÜberwachungsbauteilBearing monitoring component
- Bkbk
- k. Temperatur-Bereichk. temperature range
- dKSndKSn
- Stoff-Konzentrations-ÄnderungSubstance concentration change
- DD
- Detektionsergebnisdetection result
- Ff
- Förderwegconveyor path
- FDFD
- Fahrdynamikdriving dynamics
- Gpgp
- p. Überhitzungsgradp. degree of overheating
- KSnKSn
- Stoff-Konzentrationsubstance concentration
- KSIASI
- Indikatorstoff-Konzentrationtracer concentration
- PP
- sichere Positionsafe position
- SASA
- Steuersignalcontrol signal
- SDSD
- Detektionssignaldetection signal
- Snsn
- n. gasförmiger Stoffn. gaseous substance
- T3T3
-
Temperatur des Wälzlagers 3
Bearing temperature 3 - T8T8
-
Temperatur der Abdeckscheibe 8
Cover plate temperature 8 - T9T9
-
Temperatur des Schmierfetts 9
Grease temperature 9 - T30T30
-
Temperatur des Lager-Überwachungsbauteils 30Bearing
monitor temperature 30 - TIti
- Indikator-Temperaturindicator temperature
- vlstmaybe
- Geschwindigkeitspeed
- WKSIWKSI
- Indikatorstoff-Konzentrations-SchwellwertTracer concentration threshold
- ST1, ST2, ST3, ST3.1, ST3.2, ST4ST1, ST2, ST3, ST3.1, ST3.2, ST4
- Schritte des Verfahrenssteps of the procedure
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
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- KR 100559320 B1 [0006]KR 100559320 B1 [0006]
- DE 102018116282 A1 [0006]DE 102018116282 A1 [0006]
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-
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