DE102021211491A1 - System zum Bestimmen zumindest eines Defekts eines Lagers und zugehöriges Verfahren - Google Patents

Abstract

Das System (1) zum Bestimmen zumindest eines Defekts eines Lagers (8), das einen ersten Ring (10) und einen zweiten Ring (12) umfasst, die geeignet sind, sich konzentrisch zueinander zu drehen, umfasst:- ein Messmittel (MM) zum Messen von ersten und zweiten Differenzabständen zwischen dem ersten Ring (10) und dem zweiten Ring (12),- ein Speichermittel (RM) zum Speichern jedes gemessenen Differenzabstands,- ein Bestimmungsmittel (DM) zum Bestimmen eines zeitlichen Profils einer radialen relativen Verschiebung zwischen dem ersten und dem zweiten Ring (10, 12) und eines zweiten zeitlichen Profils einer axialen relativen Verschiebung zwischen dem ersten und dem zweiten Ring gemäß den gespeicherten gemessenen Differenzabständen, und- ein Identifizierungsmittel (IM) zum Identifizieren eines Defekts des Lagers aus dem zeitlichen Profil.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Bestimmen zumindest eines Defekts eines Lagers.
• Insbesondere befasst sich die Erfindung mit dem Bestimmen zumindest eines Defekts eines Lagers unter Verwendung von Abstandssensoren des Lagers.
• Wälzlager können mit Spielmessmitteln zum Messen eines relativen Abstands zwischen den Innen- und Außenringen und mit Schwingungsmessmitteln versehen sein.
• Die Spielmessmittel und die Schwingungsmessmittel überwachen das Wälzlager, um Defekte des Lagers zu detektieren und die Restlebensdauer des Lagers vorherzusagen.
• Die Spielmessmittel können beispielsweise Wirbelstromsonden umfassen, und die Schwingungsmessmittel können beispielsweise Beschleunigungsmesser umfassen.
• Die Überwachung des Lagers erfordert zwei Arten von Sensoren. Die Implementierung jedes Sensors erfordert spezielle maschinelle Lagerbearbeitungsvorgänge, um den Sensor am Lager zu montieren.
• Beschleunigungssensoren sind absolute Schwingungssensoren, die die vom Lager und der zugehörigen Maschine erzeugten, globalen Lagerschwingungen messen.
• Lager drehen sich in der Regel mit niedrigen Drehzahlen, zum Beispiel zwölf Umdrehungen pro Minute.
• Darüber hinaus erfordert die Überwachung von Schwingungen mit Beschleunigungsaufnehmern auch mehrere Kalibrierungsvorgänge.
• Während bestimmter Kalibrierungszyklen der Maschine werden Kalibrierungsvorgänge durchgeführt, um Schwingungsmessungen durchzuführen und von den Beschleunigungsaufnehmern gelieferte Signale zu erhalten, die von den Schwingungsüberwachungskonditionierungsmitteln leicht interpretiert werden können.
• Da Beschleunigungsaufnehmer insbesondere zum Messen der Schwingungen von Lagern ausgelegt sind, die sich mit hohen Drehzahlen drehen, sind die Messungen von Beschleunigungsaufnehmern, die in Lagern mit niedriger Drehzahl eingesetzt werden, daher nicht genau genug, um zuverlässige Schwingungswerte zu erhalten.
• Die vorliegende Erfindung beabsichtigt daher, diese Nachteile zu überwinden, indem sie ein Verfahren bereitstellt, um Defekte an Lagern ohne Verwendung von Beschleunigungsmessern zu bestimmen.
• Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zum Bestimmen zumindest eines Defekts eines Lagers vorgeschlagen, das einen ersten Ring und einen zweiten Ring umfasst, die fähig sind, sich konzentrisch relativ zueinander zu drehen.
• Das Verfahren umfasst:
• - Messen von ersten und zweiten Differenzabständen zwischen dem ersten Ring und dem zweiten Ring, wenn sich der erste Ring relativ zum zweiten Ring in verschiedenen relativen Winkelpositionen des ersten und zweiten Rings während einer vordefinierten Dauer dreht,
• - Speichern jedes gemessenen Differenzabstands gemäß der relativen Winkelposition des ersten und des zweiten Rings und eines Wertes einer Variablen, die indikativ für die Entwicklung der vordefinierten Dauer ist,
• - Bestimmen eines ersten zeitlichen Profils einer radialen relativen Verschiebung zwischen dem ersten und dem zweiten Ring und eines zweiten zeitlichen Profils einer axialen relativen Verschiebung zwischen dem ersten und dem zweiten Ring gemäß den gespeicherten gemessenen Differenzabständen, und
• - Identifizieren eines Defekts des Lagers anhand der zeitlichen Profile.
• Das Verfahren erlaubt es, die Anzahl der Sensor- und Sensorverarbeitungsvorrichtungen zu begrenzen.
• Da keine spezifischen zusätzlichen Sensoren zur Überwachung des Lagers eingesetzt werden, werden die maschinellen Bearbeitungsvorgänge zur Unterbringung der Lagerüberwachungssensoren reduziert.
• Weiter erfordert die Implementierung des Verfahrens keine umfangreichen Kalibrierungen.
• Vorteilhafterweise umfasst das Verfahren das Bestimmen eines dritten zeitlichen Profils einer Referenzverschiebung zwischen dem ersten Ring und dem zweiten Ring aus der radialen relativen Verschiebung und der axialen relativen Verschiebung, der zeitlichen Variable und der relativen Winkelposition des ersten und zweiten Rings.
• Vorzugsweise umfasst das Verfahren das Bestimmen der relativen Drehgeschwindigkeit zwischen dem ersten und dem zweiten Ring gemäß zumindest einem der zeitlichen Profile.
• Vorteilhafterweise umfasst das Identifizieren eines Defekts:
• - Umwandeln zumindest eines der zeitlichen Profile in einen Repräsentanten im Frequenzbereich,
• - Vergleichen der Frequenzen des Repräsentanten mit vordefinierten Frequenzen, die Defekte des Lagers charakterisieren, und
• - Identifizieren eines Defekts des Lagers gemäß dem Ergebnis des Vergleichs.
• Vorzugsweise umfasst das Identifizieren eines Defekts:
• - Berechnen der zweiten Ableitung zumindest eines der zeitlichen Profile, um die relativen Schwingungen zwischen dem ersten und dem zweiten Ring zu erhalten,
• - Durchführen einer Schwingungsanalyse aus der relativen Schwingungen und
• - Identifizieren eines Lagerdefekts aus der Schwingungsanalyse.
• Gemäß einem anderen Aspekt wird ein System zum Bestimmen zumindest eines Defekts eines Lagers vorgeschlagen, das einen ersten Ring und einen zweiten Ring umfasst, die fähig sind, sich konzentrisch relativ zueinander zu drehen.
• Das System umfasst:
• - ein Messmittel zum Messen eines ersten und eines zweiten Differenzabstands zwischen dem ersten und dem zweiten Ring, wenn sich der erste Ring relativ zum zweiten Ring dreht, und zum Messen der relativen Winkelposition des ersten und des zweiten Rings während einer vordefinierten Dauer,
• - ein Speichermittel zum Speichern jedes gemessenen Differenzabstands gemäß der relativen Winkelposition des ersten und des zweiten Rings und eines Werts einer zeitlichen Variablen, die indikativ für die Entwicklung der vordefinierten Dauer ist,
• - ein Bestimmungsmittel zum Bestimmen eines zeitlichen Profils einer radialen relativen Verschiebung zwischen dem ersten und dem zweiten Ring und eines zweiten zeitlichen Profils einer axialen relativen Verschiebung zwischen dem ersten und dem zweiten Ring gemäß den gespeicherten gemessenen Differenzabständen durch das Speichermittel, und
• - ein Identifizierungsmittel zum Identifizieren eines Defekts des Lagers aus dem zeitlichen Profil.
• Vorteilhafterweise umfasst das Messmittel einen ersten und einen zweiten Abstandssensor, die an dem ersten Ring des Lagers befestigt sind.
• Vorteilhafterweise sind zumindest eine erste konische Nut und zumindest eine zweite konische Nut am zweiten Ring des Lagers gebildet und zum ersten Ring hin ausgerichtet,
• - wobei der erste Abstandssensor am ersten Ring befestigt ist und einer abgeschrägten Wand der ersten konischen Nut des zweiten Rings zugewandt ist, die in Bezug auf eine Achse des Lagers geneigt ist, wobei eine Längsachse des ersten Abstandssensors senkrecht zu der abgeschrägten Wand der ersten konischen Nut verläuft, und
• - wobei der zweite Abstandssensor am ersten Ring befestigt ist und einer abgeschrägten Wand der zweiten konischen Nut des zweiten Rings zugewandt ist, die in Bezug auf
die Achse des Lagers geneigt ist, wobei eine Längsachse des zweiten Abstandssensors senkrecht zu der abgeschrägten Wand der zweiten Nut verläuft,
• - wobei sich die abgeschrägten Wände der ersten und zweiten Nuten schräg in zwei entgegengesetzte Richtungen erstrecken.
• Vorzugsweise ist an der äußeren zylindrischen Fläche des zweiten Rings zumindest eine konische Nut gebildet und zu dem ersten Ring hin ausgerichtet,
• - wobei der erste Abstandssensor am ersten Ring befestigt ist und einer abgeschrägten Wand der konischen Nut des zweiten Rings zugewandt ist, die in Bezug auf eine Drehachse des Lagers geneigt ist, wobei eine Längsachse des ersten Abstandssensors senkrecht zu dieser Drehachse verläuft, und
• - wobei der zweite Abstandssensor am ersten Ring befestigt ist und sich vom ersten Abstandssensor unterscheidet, wobei der zweite Abstandssensor radial einer zweiten axialen zylindrischen Fläche des zweiten Rings zugewandt ist.
• Gemäß einem anderen Aspekt betrifft die Erfindung auch ein Lager, das einen ersten Ring, einen zweiten Ring, die fähig sind, sich konzentrisch relativ zueinander zu drehen, sowie ein System umfasst, wie es zuvor definiert wurde.
• Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen, die in keiner Weise einschränkend ist, und den beigefügten Zeichnungen, in denen:
• 1 schematisch ein System zum Bestimme von Defekten eines Lagers gemäß der Erfindung zeigt;
• 2 ein Teilquerschnitt eines Beispiels eines Wälzlagers gemäß der Erfindung ist;
• 3 eine Detailansicht von 2 ist,
• 4 eine Detailansicht von 2 ist, die schematisch eine axiale Verschiebung eines Rings des Lagers relativ zu einem anderen Ring zeigt,
• 5 eine Detailansicht von 2 ist, die schematisch eine radiale Verschiebung eines Rings des Lagers relativ zu einem anderen Ring zeigt,
• 6 eine Detailansicht eines Wälzlagers gemäß einem zweiten Beispiel der Erfindung ist, und
• 7 ein Beispiel eines Verfahrens zum Bestimmen zumindest eines Defekts eines Lagers gemäß der Erfindung zeigt.
• Es wird auf 1 Bezug genommen, die ein Lager 8, das einen ersten und einen zweiten Ring umfasst, die geeignet sind, sich konzentrisch relativ zueinander zu drehen (nicht dargestellt), und ein System 1 zum Bestimmen zumindest eines Defekts eines Lagers 8 darstellt. Das Lager 8, das den ersten und zweiten Ring 10, 12 hat, ist in 2 dargestellt.
• Das System 1 umfasst ein Messmittel MM zum Messen von ersten und zweiten Differenzabständen zwischen dem ersten Ring 10 und dem zweiten Ring 12, wenn sich der erste Ring 10 relativ zum zweiten Ring 12 dreht, und zum Messen der relativen Winkelpositionen des ersten und zweiten Rings während einer vordefinierten Dauer.
• Das System 1 umfasst weiterhin ein Speichermittel RM zum Speichern jedes von dem Messmittel MM gemessenen Differenzabstands gemäß der relativen Winkelposition des ersten und zweiten Rings 10, 12 und eines Werts einer zeitlichen Variablen, die indikativ für die Entwicklung der vordefinierten Dauer ist.
• Das Messmittel MM umfassen beispielsweise einen ersten und einen zweiten Abstandssensor 24, 25 (2).
• Das System 1 umfasst weiterhin ein Bestimmungsmittel DM zum Bestimmen eines ersten zeitlichen Profils einer radialen relativen Verschiebung Dr zwischen dem ersten 10 und dem zweiten 12 Ring und eines zweiten zeitlichen Profils einer axialen relativen Verschiebung Da zwischen dem ersten 10 und dem zweiten 12 Ring gemäß den gespeicherten gemessenen Differenzabständen in dem Speichermittel RM.
• Das System 1 umfasst ein Identifizierungsmittel IM zum Identifizieren eines Defekts des Lagers 8 aus zumindest einem der ersten und zweiten zeitlichen Profile.
• Das System 1 umfasst weiterhin eine Verarbeitungseinheit PU, die das Messmittel MM, das Speichermittel RM, das Bestimmungsmittel DM und das Identifizierungsmittel IM implementiert.
• Die zeitliche Variable wird beispielsweise durch den Takt der Verarbeitungseinheit PU getaktet.
• 2 zeigt einen Schnitt eines Beispiels des Lagers 8.
• Das Lager 8 ist ein Wälzlager mit großem Durchmesser, das einen ersten Ring 10 und einen zweiten Ring 12 umfasst. Im gezeigten Beispiel ist der erste Ring 10 der Außenring, während der zweite Ring 12 der Innenring ist. Das Wälzlager kann beispielsweise in einer Tunnelbohrmaschine, einer Windturbine oder anderen Anwendungen eingesetzt werden, die ein Wälzlager mit großem Durchmesser verwenden.
• Die Außen- und Innenringe 10, 12 sind konzentrisch und erstrecken sich axial entlang der Lagerdrehachse X-X', die in axialer Richtung verläuft. Die Ringe 10, 12 sind von massiver Art.
• Der Außenring 10 ist als geteilter Ring gebildet und umfasst einen ersten Ring 14 und einen zweiten Ring 16, die relativ zueinander in axialer Richtung gestapelt sind. Jeder des ersten und zweiten Rings 14, 16 des Außenrings ist mit mehreren fluchtenden Durchgangslöchern (nicht dargestellt) versehen, um durch Passschrauben verbunden zu werden.
• Im dargestellten Beispiel umfasst das Wälzlager zwei Reihen von Axialrollen 18, 20, die zwischen dem Außen- und dem Innenring 10, 12 angeordnet sind, um einen Axialschub zu bilden, und eine Reihe von Radialrollen 22, die zwischen den Ringen angeordnet sind, um einen Radialschub zu bilden.
• Wie später beschrieben wird, umfasst das Wälzlager auch die ersten und zweiten Abstandssensoren 24, 25 zum Detektieren von axialen und radialen relativen Verschiebungen zwischen dem Außen- und Innenring 10, 12. Im dargestellten Beispiel sind die Sensoren 24, 25 am Außenring 10 befestigt.
• Die Rollen 18, 20, 22 einer Reihe sind untereinander identisch. Jede Rolle 18, 20, 22 umfasst eine zylindrische äußere Wälzfläche und zwei gegenüberliegende stirnseitige Endflächen, die diese äußere Wälzfläche begrenzen. Die Drehachse jeder Rolle 22 ist parallel zur Achse X-X' des Lagers und senkrecht zu den Achsen jeder der Rollen 18, 20. In dem dargestellten Beispiel ist die axiale Länge der Rollen 18 größer als die der Rollen 20. Alternativ kann die axiale Länge der Rollen 18 kleiner sein als die, oder gleich sein zu, der der Rollen 20.
• Die Rollen 18 sind axial zwischen ringförmigen radialen Laufbahnen 26, 28 angeordnet, die jeweils an den Innen- und Außenringen 12, 10 gebildet sind. Jede radiale Laufbahn 26, 28 hat im Querschnitt ein gerades Innenprofil, das mit den Wälzflächen der Rollen 18 in Berührung steht. Die Laufbahnen 26, 28 sind in axialer Richtung einander zugewandt.
• Die Rollen 20 sind axial zwischen ringförmigen radialen Laufbahnen 30, 32 angeordnet, die jeweils an den Innen- und Außenringen 12, 10 gebildet sind. Jede radiale Laufbahn 30, 32 hat im Querschnitt ein gerades Innenprofil, das mit den Wälzflächen der Rollen 20 in Berührung steht. Die Laufbahnen 30, 32 sind axial einander zugewandt. Die Reihen der Rollen 18, 20 sind in axialer Richtung voneinander beabstandet.
• Die Rollen 22 sind radial zwischen ringförmigen axialen Laufbahnen 34, 36 angeordnet, die jeweils an den Innen- und Außenringen 12, 10 gebildet sind. Jede axiale Laufbahn 34, 36 hat im Querschnitt ein gerades Innenprofil, das mit den Wälzflächen der Rollen 22 in Kontakt steht. Die Laufbahnen 34, 36 sind in radialer Richtung einander zugewandt. Die Reihe von Rollen 22 ist im Verhältnis zu den Reihen von Rollen 18, 20 radial nach außen versetzt. Die Reihe von Rollen 22 ist axial zwischen den Reihen von Rollen 18, 20 angeordnet.
• Der Außenring 10 umfasst eine ringförmige Nut 38, die sich in radialer Richtung nach innen in Richtung des Innenrings 12 öffnet. Der Außenring 10 umfasst eine innere abgestufte zylindrische Fläche oder Bohrung 10a, aus der die Nut 38 gebildet ist. Der Außenring 10 umfasst auch eine äußere zylindrische Fläche 10b, die der Bohrung 10a radial gegenüberliegt. Der Außenring 10 umfasst ferner zwei gegenüberliegende radiale Stirnflächen 10c, 10d, die die Bohrung 10a und die Außenfläche 10b des Rings axial begrenzen.
• Der Innenring 12 umfasst eine ringförmige, auskragende Nase 40, die in die ringförmige Nut 38 des Außenrings eingreift. Die Nase 40 erstreckt sich radial nach außen.
• Der Innenring 12 umfasst eine zylindrische Innenbohrung 12a und eine abgestufte äußere zylindrische Fläche 12b, die der Bohrung 12a radial gegenüberliegt. Im dargestellten Beispiel ist die Bohrung 12a des Innenrings mit einer Verzahnung (ohne Bezugszeichen) versehen. Der Innenring 12 umfasst ferner zwei gegenüberliegende radiale Stirnflächen 12c, 12d, die die Bohrung 12a und die äußere zylindrische Fläche 12b axial begrenzen. Die auskragende Nase 40 kragt radial aus der äußeren zylindrischen Fläche 12b aus.
• Die Reihen von Rollen 18, 20 sind axial zwischen der Nase 40 des Innenrings und der Nut 38 des Außenrings angeordnet. Die Reihen von Rollen 18, 20 sind auf jeder Seite der Nase 40 des Innenrings angeordnet. Die radiale Laufbahn 26 befindet sich an der Nase 40 und an einem radialen Abschnitt der äußeren abgestuften zylindrischen Fläche 12b des Innenrings. Alternativ kann die radiale Laufbahn 26 vollständig an der Nase 40 angeordnet sein. Die radiale Laufbahn 30 befindet sich an der Nase 40. Die radialen Laufbahnen 28, 32 befinden sich in der Nut 38 des Außenrings.
• Genauer gesagt begrenzt eine erste radiale Flanke der Nase 40 teilweise die radiale Laufbahn 26 für die Rollen 18. Eine erste radiale Flanke der Nut 38, die der ersten radialen Flanke der Nase 40 axial gegenüberliegt, begrenzt die radiale Laufbahn 28 für die Rollen 18. Eine zweite Flanke der Nase 40 und eine gegenüberliegende zweite Flanke der Nut 38 begrenzen jeweils die radialen Laufbahnen 30, 32 für die Rollen 20. Die gegenüberliegenden ersten und zweiten Flanken der Nase 40 begrenzen axial die Nase. In ähnlicher Weise begrenzen die gegenüberliegenden ersten und zweiten Flanken der Nut 38 axial die Nut. Jede der ersten und zweiten Flanken der Nase 40 erstreckt sich radial über die äußere zylindrische Fläche 12b des Innenrings.
• Die Reihe der Rollen 22 ist radial zwischen der Nase 40 des Innenrings und der Nut 38 des Außenrings angeordnet. Die axialen Laufbahnen 34, 36 befinden sich jeweils an der Nase 40 und der Nut 38. Eine äußere zylindrische Fläche der Nase 40 begrenzt die axiale Laufbahn 34. Die äußere zylindrische Fläche der Nase 40 und die äußere zylindrische Fläche 12b sind radial versetzt. Infolgedessen sind die axiale Laufbahn 34 und die äußere zylindrische Fläche 12b ebenfalls radial versetzt. Die äußere zylindrische Fläche der Nase 40 erstreckt sich axial zwischen den gegenüberliegenden radialen Flanken der Nase.
• Ein axialer Boden der Nut 38 begrenzt die axiale Laufbahn 36. Im dargestellten Beispiel ist ein ringförmiger Schlitz 41 im Boden der Nut 38 gebildet und begrenzt die axiale Laufbahn 36. Die axiale Laufbahn 36 ist radial der äußeren zylindrischen Fläche der Nase 40 zugewandt, auf der die axiale Laufbahn 34 gebildet ist.
• Im dargestellten Beispiel ist der Innenring 12 einstückig hergestellt. Alternativ kann der Innenring 12 in axialer Richtung in zumindest zwei separate Teile getrennt sein, die miteinander gesichert sind. In einer anderen Variante kann die Nase 40 getrennt vom Hauptteil des Innenrings hergestellt sein.
• Wie bereits erwähnt, ist der Außenring 10 in axialer Richtung in zwei separate Teile, den ersten Ring 14 und den zweiten Ring 16, unterteilt. Der erste und der zweite Ring 14, 16 begrenzen zusammen die Nut 38. Die radiale Laufbahn 28 ist auf dem ersten Ring 14 angeordnet und die radiale Laufbahn 32 ist auf dem zweiten Ring 16 des Außenrings angeordnet.
• Das Wälzlager umfasst ferner auf jeder Seite eine ringförmige Dichtung 42, 44, die am Innenring 12 befestigt und zum Verschließen des radialen Raums vorgesehen ist, der zwischen den Ringen 10, 12 existiert. Dieser radiale Raum ist zwischen der Bohrung 10a des Außenrings und der äußeren zylindrischen Fläche 12b und der Außenfläche der Nase 40 des Innenrings definiert.
• Zwischen dem Innen- und Außenring 12, 14 und den Dichtungen 42, 44 ist ein geschlossener Raum 46 definiert, in dem die Reihen der Wälzkörper 18, 20 und 22 sowie der erste und zweite Abstandssensor 24, 25 untergebracht sind.
• Jede Dichtung 42, 44 ist in einer an der äußeren zylindrischen Fläche 12b des Innenrings gebildeten Nut (ohne Bezugszeichen) befestigt und kommt mit dem Außenring 10 in Berührung. Die Dichtung 42 kommt mit der radialen stirnseitigen Fläche 10c des Außenrings in Berührung. Die Dichtung 44 kommt mit der Bohrung 10a des Außenrings axial in der Nähe der Reihe der Rollen 18 in Berührung. Alternativ könnte eine umgekehrte Anordnung für zumindest eine der Dichtungen 42, 44 vorgesehen sein, wobei die Dichtung am Außenring 10 befestigt ist und in Reibkontakt mit dem Innenring 12 kommt.
• Wie bereits erwähnt, sind der erste und der zweite Abstandssensor 24, 25 vorgesehen, um axiale und radiale relative Verschiebungen zwischen dem Außenring und dem Innenring 10, 12 zu detektieren. Zu diesem Zweck sind am Innenring 12 auch erste und zweite ringförmige, konische Nuten 50, 52 gebildet. Im dargestellten Beispiel sind die Nuten 50, 52 an der äußeren zylindrischen Fläche 12b des Innenrings gebildet.
• Wie in 3 deutlicher dargestellt ist, erstreckt sich die erste Nut 50 von der äußeren zylindrischen Fläche 12b des Innenrings radial nach innen. Die Nut 50 umfasst einen ringförmigen, abgeschrägten Abschnitt oder Wand 50a, die sich schräg nach innen erstreckt. Die abgeschrägte Wand 50a hat eine kegelstumpfförmige Form. Die abgeschrägte Wand 50a ist in Bezug auf die Achse X-X' (2) des Wälzlagers geneigt. Mit anderen Worten ist die abgeschrägte Wand 50a schräg zur Achse X-X' gebildet. Die abgeschrägte Wand 50a ist in Bezug auf die axiale zylindrische Fläche 12b des Innenrings geneigt. In einer radialen Ebene des Lagers, wie in 2 dargestellt, ist zwischen der abgeschrägten Wand 50a der Nut und der axialen zylindrischen Fläche 12b ein erster Kegelwinkel β gebildet. Der Wert des ersten Kegelwinkels β kann zum Beispiel vorzugsweise zwischen 15° und 30° enthalten sein.
• Im dargestellten Beispiel ist die Nut 50 mit einer ringförmigen radialen Seitenwand 50b versehen, die die äußere zylindrische Fläche 12b radial nach innen erstreckt und von der sich die abgeschrägte Wand 50a erstreckt. Alternativ kann die Nut 50 auch ohne eine solche Seitenwand 50b ausgeführt sein. In diesem Fall erstreckt sich die abgeschrägte Wand 50a direkt von der axialen zylindrischen Fläche 12b des Innenrings.
• Die zweite Nut 52 erstreckt sich von der äußeren zylindrischen Fläche 12b des Innenrings radial nach innen. In dem dargestellten Beispiel erstreckt sich die zweite Nut 52 axial von der ersten Nut 50.
• Die Nut 52 umfasst einen ringförmigen, abgeschrägten Abschnitt oder Wand 52a, die sich schräg nach innen erstreckt. Die abgeschrägte Wand 52a hat eine kegelstumpfförmige Form. Die abgeschrägte Wand 52a ist in Bezug auf die Achse X-X' (2) des Wälzlagers geneigt. Die abgeschrägte Wand 52a ist in Bezug auf die axiale zylindrische Fläche 12b des Innenrings geneigt. Zwischen der abgeschrägten Wand 52a und der axialen zylindrischen Fläche 12b ist ein zweiter Kegelwinkel α gebildet. Im dargestellten Beispiel ist der Wert dieses zweiten Kegelwinkels α gleich dem Wert des ersten Kegelwinkels β, der zwischen der abgeschrägten Wand 50a der ersten Nut und der axialen zylindrischen Fläche 12b gebildet ist.
• Im dargestellten Beispiel ist die zweite Nut 52 mit einer ringförmigen radialen Seitenwand 52b versehen, die die äußere zylindrische Fläche 12b radial nach innen erstreckt und von der sich die abgeschrägte Wand 52a erstreckt. Alternativ kann die Nut 52 auch ohne eine solche Seitenwand 52b sein. In diesem Fall erstreckt sich die abgeschrägte Wand 52a direkt von der axialen zylindrischen Fläche 12b des Innenrings.
• Wie bereits erwähnt, erstreckt sich im dargestellten Beispiel die zweite Nut 52 axial von der ersten Nut 50. Dabei erstreckt die abgeschrägte Wand 52a der zweiten Nut die abgeschrägte Wand 50a der zweiten Nut. Alternativ könnte auch ein zylindrischer Boden die abgeschrägten Wände 50a, 52a miteinander verbinden.
• Von der äußeren zylindrischen Fläche 12b des Innenrings aus erstreckt sich die abgeschrägte Wand 50a der Nut 50 schräg nach innen entlang einer ersten Richtung und die abgeschrägte Wand 52a der Nut 52 erstreckt sich schräg nach innen entlang einer zweiten Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist.
• Im dargestellten Beispiel erstreckt sich die abgeschrägte Wand 50a von der äußeren zylindrischen Fläche 12b des Innenrings schräg zur stirnseitigen Fläche 12d (2) des Innenrings, während sich die abgeschrägte Wand 52a schräg zur stirnseitigen Fläche 12c erstreckt.
• Im gezeigten Beispiel ist abgeschrägte Wand 52a der Nut 52 symmetrisch zu der abgeschrägten Wand 50a der Nut 50 in Bezug auf eine radiale Ebene, die durch die Kante zwischen den Wänden verläuft. Allgemeiner ausgedrückt, ist die Nut 52 symmetrisch zur Nut 52 in Bezug auf die genannte radiale Ebene.
• Der erste Abstandssensor 24 ist der ersten Nut 50 zugewandt. Der Sensor 24 ist der abgeschrägten Wand 50a der Nut zugewandt. Der Sensor 24 misst Abstände zur abgeschrägten Wand 50a. Der erste Abstandssensor 25 ist der zweiten Nut 52 zugewandt. Der Sensor 25 ist der abgeschrägten Wand 52a der Nut zugewandt. Der Sensor 25 misst Abstände zu der abgeschrägten Wand 52a.
• Wiederum mit Bezug auf 2 ist der Außenring 14 mit einem radialen Durchgangsloch 54 versehen, in dem der erste und der zweite Abstandssensor 24, 25 angeordnet sind. Das Durchgangsloch 54 erstreckt sich von der Außenfläche 10b des Außenrings und mündet in die Bohrung 10a. Das Durchgangsloch 54 ist radial der ersten und zweiten Nut 50, 52 des Innenrings zugewandt.
• Im gezeigten Beispiel ist jeder der Sensoren 24, 25 in dem Durchgangsloch 54 befestigt und kragt radial in den radialen Raum aus, der zwischen dem Außen- und dem Innenring 10, 12 vorgesehen ist. Der Sensor 24 kragt auch in die erste Nut 50 aus. Der Sensor 24 bleibt von der abgeschrägten Wand 50a der Nut beabstandet. In ähnlicher Weise kragt der Sensor 25 auch in die zweite Nut 52 aus. Der Sensor 25 bleibt von der abgeschrägten Wand 52a der Nut beabstandet. Alternativ können die Sensoren 24, 25 auch vollständig im Inneren des Durchgangslochs 54 angeordnet sein.
• Der Außenring 10 umfasst ferner ein Gehäuse 56, das das Durchgangsloch 54 verschließt und abdichtet. Das Gehäuse 56 trägt auch die Sensoren 24, 25. Die Sensoren 24, 25 sind mit geeigneten Mitteln an dem Gehäuse 56 gesichert. Das Gehäuse 56 ist radial im Durchgangsloch 54 angeordnet. Das Gehäuse 56 ist im Inneren des Durchgangslochs 54 mit irgendeinem geeigneten Mittel, beispielsweise durch Kraftschluss, gesichert. Das Gehäuse 56 schließt bündig mit der äußeren zylindrischen Fläche 10b des Außenrings ab.
• Wie in 3 deutlicher dargestellt ist, umfasst der erste Sensor 24 einen Sensorkörper 58, der im Inneren des Gehäuses 56 des Außenrings befestigt ist. Der Sensorkörper 58 ist der abgeschrägten Wand 50a der ersten Nut zugewandt. Der Sensorkörper 58 kragt in die Nut 50 aus. Der Sensorkörper 58 bleibt von der abgeschrägten Wand 50a beabstandet.
• Im offenbarten Beispiel umfasst der Sensor 24 auch ein Ausgangsverbindungskabel 60 zur Übertragung von Messdaten, das sich relativ zum Sensorkörper 58 nach außen erstreckt. Das Ausgangskabel 60 erstreckt sich radial nach außen. Das Gehäuse 56 ist mit einer Durchgangsöffnung (ohne Bezugszeichen) versehen, in der das Ausgangskabel 60 hindurchgeführt werden kann. Das Ausgangskabel 60 verbindet den Sensor 24 mit dem System 1, um die erfassten Messungen zu übertragen. Alternativ kann der Sensor 24 im Falle eines drahtlosen Sensors auch frei von einem solchen Ausgangskabel sein.
• Der Sensorkörper 58 des ersten Sensors hat eine schräg verlaufende Längsachse 62. Die Achse 62 bildet auch die Längsachse des Sensors 24. Die Achse 66 ist senkrecht zur abgeschrägten Wand 50a der ersten Nut.
• Der zweite Sensor 25 umfasst einen Sensorkörper 64, der im Inneren des Gehäuses 56 befestigt ist. Der Sensorkörper 64 ist der abgeschrägten Wand 52a der zweiten Nut zugewandt. Der Sensorkörper 64 kragt in die Nut 52 aus. Der Sensorkörper 64 bleibt von der abgeschrägten Wand 52a beabstandet.
• Im offenbarten Beispiel umfasst der Sensor 25 auch ein Ausgangsverbindungskabel 66 zur Übertragung von Messdaten, das sich relativ zum Sensorkörper 64 nach außen erstreckt. Das Ausgangskabel 66 führt durch die Öffnung des Gehäuses 56. Das Ausgangskabel 66 verbindet den Sensor 25 mit dem Speichermittel RM, um die erfassten Messungen zu übertragen. Alternativ kann der Sensor 25 im Falle eines drahtlosen Sensors frei von einem solchen Ausgangskabel sein.
• Der Sensorkörper 64 des zweiten Sensors hat eine schräg verlaufende Längsachse 68. Die Achse 68 bildet auch die Längsachse des Sensors 25. Die Achse 68 ist senkrecht zur abgeschrägten Wand 52a der zweiten Nut.
• Jeder der Sensoren 24, 25 kann ein induktiver Abstandssensor, oder ein Ultraschallsensor oder ein optischer Abstandssensor sein. Alternativ dazu kann jeder der Sensoren 24, 25 ein mechanischer Abstandssensor sein, der mit einem Kontaktstift versehen ist. In diesem letzten Fall ist der mechanische Sensor der abgeschrägten Wand 50a oder 52a der Nut zugewandt, kommt aber auch mit der abgeschrägten Wand in Kontakt.
• Wie bereits erwähnt, misst der Sensor 24 Abstände zur abgeschrägten Wand 50a der ersten Nut des Innenrings. Die Abstände werden entlang der Längsachse 62 des Sensors 24 gemessen. Der Sensor 25 misst Abstände zur abgeschrägten Wand 52a der zweiten Nut des Innenrings. Die Abstände werden entlang der Längsachse 68 des Sensors 25 gemessen.
• Eine rein axiale Verschiebung des Innenrings 12 relativ zum Außenring 10 ist in 4 schematisch und teilweise dargestellt. Die gestrichelt dargestellten Nuten 50, 52 veranschaulichen die Position des Innenrings 12 nach der axialen Verschiebung. Die axiale Verschiebung Da des Innenrings 12 relativ zum Außenring 10 ist durch den Pfeil mit dem Bezugszeichen 70 dargestellt.
• Der Pfeil mit dem Bezugszeichen 72 zeigt einen ersten Abstand zur abgeschrägten Wand 50a der Nut, der vom Sensor 24 vor der axialen Verschiebung des Innenrings 12 gegenüber dem Außenring 10 gemessen wurde. Ein zweiter Abstand zu der abgeschrägten Wand 50a der Nut, der von dem Sensor 24 nach dieser axialen Verschiebung gemessen wird, ist durch den Pfeil mit dem Bezugszeichen 74 dargestellt.
• Die Verschiebung ΔM der abgeschrägten Wand 50a der Nut gegenüber dem Außenring 10, die vom Sensor 24 detektiert wird, wird durch den Pfeil mit dem Bezugszeichen 76 dargestellt. Der Wert der relativen Verschiebung ΔM ist gleich der Differenzmessung des Sensors 24, d. h. der Differenz zwischen dem zweiten und dem ersten vom Sensor 24 gemessenen Abstand.
• Bei einer rein axialen Verschiebung des Innenrings 12 relativ zum Außenring 10, wie in 4 dargestellt, ist der Wert der Verschiebung ΔM der abgeschrägten Wand 50a der Nut relativ zum Außenring 10 ebenfalls gleich: $$\Delta \text{M}=\text{Da}\times \text{sin }\mathrm{\beta }$$

  

  wobei Da der Wert der axialen Verschiebung des Innenrings 12 relativ zum Außenring 10 und β der Wert des ersten Kegelwinkels der konischen Wand 50a der ersten Nut ist.
• Eine reine radiale Verschiebung des Innenrings 12 relativ zum Außenring 10 ist schematisch und teilweise in 5 dargestellt. Die radiale Verschiebung Dr des Innenrings 12 relativ zum Außenring 10 ist durch den Pfeil mit dem Bezugszeichen 80 dargestellt.
• Der Pfeil mit dem Bezugszeichen 82 zeigt einen ersten Abstand zur abgeschrägten Wand 50a der Nut, der vom Sensor 24 vor der radialen Verschiebung des Innenrings 12 gegenüber dem Außenring 10 gemessen wird. Ein zweiter Abstand zu der abgeschrägten Wand 50a der Nut, der von dem Sensor 24 nach dieser radialen Verschiebung gemessen wird, wird durch den Pfeil mit dem Bezugszeichen 84 dargestellt.
• Die vom Sensor 24 detektierte Verschiebung ΔM der abgeschrägten Wand 50a der Nut gegenüber dem Außenring 10 wird durch den Pfeil mit dem Bezugszeichen 86 dargestellt. Der Wert der relativen Verschiebung ΔM ist gleich der Differenzmessung des Sensors 24.
• Bei einer rein radialen Verschiebung des Innenrings 12 gegenüber dem Außenring 10, wie in 4 dargestellt, ist der Wert der Verschiebung ΔM der abgeschrägten Wand 50a der Nut gegenüber dem Außenring 10 ebenfalls gleich: $$\Delta \text{M}=\text{Dr}\times \text{cos }\mathrm{\beta }$$

  

  wobei Dr der Wert der radialen Verschiebung des Innenrings 12 relativ zum Außenring 10 ist und β der Wert des ersten Kegelwinkels der Wand 50a der ersten Nut ist.
• Bei kombinierten axialen und radialen Verschiebungen des Innenrings 12 gegenüber dem Außenring 10 und unter Berücksichtigung der Tatsache, dass die von dem ersten Sensor 24 ausgesandten Signale S₂₄ eine lineare Funktion des von diesem Sensor gemessenen Abstands sind, ist die Differenzmessung ΔS₂₄ des Sensors somit definiert durch: $$\Delta {\text{S}}_{24}=\text{Dr}\times \text{cos }\mathrm{\beta }+\text{Da}\times \text{sin }\mathrm{\beta }$$

  
• In ähnlicher Weise ist, was den zweiten Sensor 25 betrifft, der der abgeschrägten Wand 52a der zweiten Nut zugewandt ist, die Differenzmessung ΔS₂₅ dieses zweiten Sensors definiert durch $$\Delta {\text{S}}_{25}=\text{Dr}\times \text{cos}\mathrm{\alpha }-\text{Da}\times \text{sin}\mathrm{\alpha }$$

  

  wobei α der Wert des zweiten Kegelwinkels der Wand 50a der Nut ist.
• Wie bereits erwähnt, ist im dargestellten Beispiel der Wert dieses zweiten Kegelwinkels α gleich dem Wert des ersten Kegelwinkels β, der zwischen der abgeschrägten Wand 50a der ersten Nut und der axialen zylindrischen Fläche 12b gebildet ist.
• Dementsprechend ist in diesem konkreten Beispiel die Differenzmessung ΔS₂₅ des zweiten Sensors 25 auch definiert durch $$\Delta {\text{S}}_{25}=\text{Dr}\times \text{cos }\mathrm{\beta }-\text{Da}\times \text{sin }\mathrm{\beta }$$

  
• Daher sind die axiale relative Verschiebung Da und die radiale relative Verschiebung Dr des Innenrings 12 relativ zum Außenring 10 gleich: $$Da=\frac{\left(\Delta S_{24}-\Delta S_{25}\right)}{2\cdot \text{sin }\beta }$$

  

  $$Dr=\frac{\left(\Delta S_{24}-\Delta S_{25}\right)}{2\cdot \text{cos }\beta }$$

  
• Dementsprechend können aus den von den Sensoren 24, 25 gemessenen Verschiebungen die axialen und radialen relativen Verschiebungen des Innenrings 12 relativ zum Außenring 10 berechnet werden. Vorteilhafterweise berechnet das Bestimmungsmittel DM diese axialen Verschiebungen des Innenrings 12 relativ zum Außenring 10.
• Wiederum unter Bezugnahme auf 2 und 3 umfasst in dem dargestellten Beispiel das Wälzlager ferner eine zusätzliche Dichtung 90, die innerhalb des geschlossenen Raums 46 angeordnet ist, der von den Dichtungen 42, 44 begrenzt wird. Die Dichtung 90 ist axial in der Nähe der Dichtung 42 angeordnet. Die Dichtung 90 ist axial zwischen der Dichtung 42 und der Reihe der axialen Rollen 20 angeordnet. Im gezeigten Beispiel ist die Dichtung 90 in einer Nut (ohne Bezugszeichen) befestigt, die auf der äußeren zylindrischen Fläche 12b des Innenrings gebildet ist, und kommt mit dem Außenring 10 in Berührung. Die Dichtung 90 kommt mit der Bohrung 10a des Außenrings in der Nähe der Durchgangsloch 54 in Berührung. Alternativ kann die Dichtung 90 am Außenring 14 befestigt sein und mit dem Innenring 12 in Reibkontakt kommen.
• Radial zwischen dem Außen- und dem Innenring 10 und 12 begrenzt die Dichtung 90 zusammen mit der Dichtung 42 einen geschlossenen Detektionsraum (ohne Bezugszeichen), in den die erste und die zweite Nut 50, 52 des Innenrings und das Durchgangsloch 54 des Außenrings münden. Innerhalb des Detektionsraums befinden sich nur die Nuten 50, 52, das Durchgangsloch 54 und die Sensoren 24, 25. Innerhalb des Detektionsraumes befindet sich keine Reihe von Rollen. Dadurch wird das Risiko verringert, dass Verunreinigungen wie Fett, Staub oder Wasser die Sensoren 24, 25 erreichen.
• Das in 6 dargestellte Beispiel, in dem identische Teile mit identischen Bezeichnungen versehen sind, unterscheidet sich vom ersten Beispiel nur dadurch, dass der Wert des ersten Kegelwinkels β, der zwischen der abgeschrägten Wand 50a der ersten Nut und der axialen zylindrischen Fläche 12b gebildet ist, vom Wert des zweiten Kegelwinkels α, der zwischen der abgeschrägten Wand 52a der zweiten Nut und der axialen zylindrischen Fläche 12b gebildet ist, verschieden ist.
• Dementsprechend sind in diesem Fall die axiale relative Verschiebung Da und die radiale relative Verschiebung Dr des Innenrings 12 relativ zum Außenring 10 gleich: $$Da=\frac{\left(\Delta S_{24}-b\cdot \Delta S_{25}\right)}{\left(\text{sin }\beta +b\cdot \text{sin }\alpha \right)}$$

  

  $$Dr=\frac{\left(\Delta S_{24}-a\cdot \Delta S_{25}\right)}{\left(\text{cos }\beta +a\cdot \text{cos }\alpha \right)}$$

  

  wobei $$a=\frac{\text{sin }\beta }{\text{sin }\alpha }$$

  

  und $$b=\frac{\text{cos }\beta }{\text{cos }\alpha }$$

  
• In den dargestellten Beispielen sind die konischen Nuten 50, 52 auf der äußeren zylindrischen Fläche 12b des Innenrings axial zwischen der Reihe der axialen Rollen 20 und der Dichtung 42 gebildet. Alternativ können die Nuten 50, 52 gemäß der Konstruktion des Wälzlagers auch an einem anderen Bereich der äußeren Zylinderfläche 12b oder an der äußeren Zylinderfläche der Nase des Innenrings vorgesehen sein.
• In den dargestellten Beispielen sind die konischen Nuten 50, 52 miteinander verbunden. Mit anderen Worten erstreckt die zweite Nut 52 axial die erste Nut 50. In einer anderen Variante können die konischen Nuten 50, 52 axial zueinander beabstandet sein. Die konischen Nuten 50, 52 können auf derselben äußeren zylindrischen Fläche des Innenrings oder auf zwei verschiedenen axialen zylindrischen Flächen des Innenrings vorgesehen sein, beispielsweise der äußeren zylindrischen Fläche 12b und der äußeren zylindrischen Fläche der Nase des Innenrings.
• Ansonsten ist, wie bereits erwähnt, in diesem Beispiel der erste Ring des Wälzlagers der Außenring 10, während der zweite Ring der Innenring 12 ist.
• Alternativ könnte auch eine umgekehrte Anordnung vorgesehen sein, bei der der erste Ring den Innenring bildet und der zweite Ring den Außenring bildet. In diesem Fall ist jede der konischen Nuten 50, 52 an der axialen inneren zylindrischen Fläche des Außenrings gebildet, die die Bohrung des Außenrings bildet, und die Sensoren 24, 25 sind am Innenring befestigt.
• In einer anderen Ausführungsform (nicht dargestellt) ist eine einzelne konische Nut auf der äußeren zylindrischen Fläche 12b des zweiten Rings gebildet und zum ersten Ring 10 hin ausgerichtet.
• Der erste Abstandssensor 24 ist am ersten Ring 10 befestigt und ist einer abgeschrägten Wand der konischen Nut des zweiten Rings 12 zugewandt, die gegenüber der Achse X-X' geneigt ist.
• Die Längsachse 62 des ersten Abstandssensors 24 ist senkrecht zur Achse X-X'.
• Der zweite Abstandssensor 25 ist an dem ersten Ring 10 befestigt und unterscheidet sich von dem ersten Abstandssensor 24.
• Der zweite Abstandssensor 25 ist radial einer zweiten axialen zylindrischen Fläche des zweiten Rings 12 zugewandt.
• Die axiale relative Verschiebung Da und die radiale relative Verschiebung Dr des Innenrings 12 gegenüber dem Außenring 10 sind gleich $$Da=\frac{\left(\Delta M+Dr\right)}{\left(\text{sin }\gamma \right)}$$

  

  wobei ΔM der Wert der Differenzmessung des ersten Abstandssensors 24 an der abgeschrägten Wand des zweiten Rings 12 ist und die radiale relative Verschiebung Dr der Wert der Differenzmessung des zweiten Abstandssensors 25 an der äußeren zylindrischen Fläche 12b des zweiten Rings 12 ist, und y der Wert des Winkels ist, der zwischen der abgeschrägten Wand der konischen Nut und der äußeren zylindrischen Fläche 12b des zweiten Rings 12 in einer radialen Ebene des Lagers 8 gebildet ist.
• 7 veranschaulicht ein Beispiel eines Verfahrens zur Implementierung des Systems 1.
• In Schritt 100 messen der erste Abstandssensor 24 und der zweite Abstandssensor 25 den ersten und den zweiten Differenzabstand zwischen dem ersten Ring 10 und dem zweiten Ring 12, wenn sich der erste Ring 10 relativ zum zweiten Ring 12 in verschiedenen relativen Winkelpositionen des ersten und des zweiten Rings 10, 12 während einer vordefinierten Dauer dreht.
• Die Differenzmessungen ΔS₂₄ des Sensors 24, die für einen ersten Differenzabstand repräsentativ sind, und die Differenzmessungen ΔS₂₅ des Sensors 25, die für einen zweiten Differenzabstand repräsentativ sind, werden von dem Speichermittel RM gemäß der relativen Winkelposition des ersten und des zweiten Rings 10, 12 und einem Wert der zeitlichen Variable während der vorgegebenen Dauer in Schritt 101 gespeichert, beispielsweise in Form einer Tabelle.
• Während des Schritts 102 bestimmt das Bestimmungsmittel DM ein erstes zeitliches Profil der radialen relativen Verschiebung Dr und ein zweites zeitliches Profil der axialen relativen Verschiebung Da gemäß der gespeicherten Differenzmessung ΔS₂₄ und den Differenzmessungen ΔS₂₅ durch das Speichermittel RM.
• Das Bestimmungsmittel DM bestimmt die radiale relative Verschiebung Dr und die axiale relative Verschiebung Da aus den Gleichungen (6) und (7), (8) und (9) oder (12).
• Dann bestimmt das Bestimmungsmittel DM das erste zeitliche Profil, das die radiale relative Verschiebung Dr gemäß der Entwicklung der zeitlichen Variablen und der relativen Winkelposition des ersten und zweiten Rings 10, 12 darstellt.
• Das Bestimmungsmittel DM bestimmt ferner das zweite zeitliche Profil, das die axiale relative Verschiebung Da gemäß der Entwicklung der zeitlichen Variablen und der relativen Winkelposition des ersten und zweiten Rings 10, 12 darstellt.
• Das Bestimmungsmittel DM kann ferner aus der radialen relativen Verschiebung Da und der axialen relativen Verschiebung Dr eine Referenzverschiebung Dref zwischen dem ersten Ring 10 und dem zweiten Ring 12 bestimmen.
• Die Referenzverschiebung Dref ist gleich: $$Dref=\sqrt{D{a}^2+D{r}^2}$$

  
• Das Bestimmungsmittel DM kann ein drittes zeitliches Profil der Referenzverschiebung Dref gemäß der Entwicklung der zeitlichen Variablen und der relativen Winkelposition des ersten und zweiten Rings bestimmen.
• Das Identifizierungsmittel IM kann auch einen Defekt des Lagers 8 anhand des dritten zeitlichen Profils identifizieren.
• Während eines Schritts 103 kann das Bestimmungsmittel DM ferner die relative Drehgeschwindigkeit zwischen dem ersten und dem zweiten Ring 10, 12 gemäß zumindest einem zeitlichen Profil bestimmen.
• Da jedes zeitliche Profil die Entwicklung einer relativen Verschiebung gemäß der zeitlichen Variablen und der relativen Winkelposition des ersten und zweiten Rings angibt, bestimmt das Bestimmungsmittel DM die Dauer, so dass der erste Ring 10 eine vollständige Drehung relativ zum zweiten Ring 12 vollzieht, und berechnet dann die relative Drehgeschwindigkeit.
• In Schritt 104 identifiziert das Identifizierungsmittel IM einen Defekt des Lagers 8 anhand der Zeitprofile.
• Das Identifizierungsmittel IM wandelt zumindest eines der ersten, zweiten oder dritten zeitlichen Profile in einen Repräsentanten im Frequenzbereich um, beispielsweise unter Verwendung des Fast-Fourier-Transformationsalgorithmus (FFT).
• Das Identifizierungsmittel IM vergleicht die Frequenzen des Repräsentanten mit vordefinierten Frequenzen, die Defekte des Lagers charakterisieren.
• Die vordefinierten Frequenzen können im Identifizierungsmittel IM gespeichert sein und werden beispielsweise empirisch ermittelt.
• Jede vordefinierte Frequenz ist charakteristisch für einen Defekt des Lagers 8.
• Wenn während des Vergleichs eine Frequenz des Repräsentanten mit einer vordefinierten Frequenz übereinstimmt, schlussfolgert das Identifizierungsmittel IM, dass das Lager 8 defekt ist und den Defekt hat, der mit dem durch die vordefinierte Frequenz charakterisierten Defekt verbunden ist.
• In einer Variante berechnet das Identifizierungsmittel IM die zweite Ableitung zumindest eines zeitlichen Profils, um die relativen Schwingungen zwischen dem ersten und dem zweiten Ring 10, 12 zu erhalten.
• Die von dem Identifizierungsmittel IM bestimmten relativen Schwingungen werden an Standard-Schwingungsanalysemittel übertragen, um aus den relativen Schwingungen eine Standard-Schwingungsanalyse durchzuführen und aus der Schwingungsanalyse einen Lagerdefekt zu identifizieren.
• In dieser Variante werden Standardkomponenten zum Bestimmen von Defekten des Lagers 8 aus Beschleunigungsmessern verwendet.
• Das System 1 erlaubt es, die Anzahl der Sensor- und Sensorverarbeitungsvorrichtungen zu begrenzen und auch die maschinelle Bearbeitung des Lagers zu reduzieren, um die Sensoren zur Überwachung des Lagers 8 zu installieren, um einen Defekt zu detektieren und die Schwingungen zu überwachen.
• Das System 1 ermöglicht die getrennte Überwachung der axialen und radialen Schwingungen mit demselben Sensorsatz.
• Das System 1 benötigt keine umfangreichen Kalibrierungen, um die für einen Defekt des Lagers 8 charakteristischen Schwingungen herauszufiltern, und ist besonders auf niedrige Frequenzen und niedrige Drehzahlen des Lagers ausgelegt.
• Weiter werden die aus den relativen Verschiebungen ermittelten Schwingungsmessungen nicht durch die Umgebung des Lagers 8 beeinflusst.
• In den beschriebenen Beispielen ist das Lager 8 ein Großwälzlager, das mit drei Reihen von Wälzkörpern versehen ist. Alternativ kann das Wälzlager nur eine Reihe von Wälzkörpern, oder zwei Reihen von Wälzkörpern oder vier oder mehr Reihen von Wälzkörpern umfassen. Im gezeigten Beispiel sind die Wälzkörper Rollen. Das Wälzlager kann auch andere Arten von Wälzkörpern umfassen, beispielsweise Kugeln. In einer anderen Variante kann das Lager auch ein Gleitlager sein, das keine Wälzkörper hat.

Claims (10)

1. Verfahren zum Bestimmen zumindest eines Defekts eines Lagers (8), das einen ersten Ring (10) und einen zweiten Ring (12) umfasst, die geeignet sind, sich konzentrisch zueinander zu drehen, wobei das Verfahren umfasst: - Messen von ersten und zweiten Differenzabständen zwischen dem ersten Ring (10) und dem zweiten Ring (12), wenn sich der erste Ring relativ zum zweiten Ring in verschiedenen relativen Winkelpositionen des ersten und zweiten Rings (10, 12) während einer vordefinierten Dauer dreht, - Speichern jedes gemessenen Differenzabstands gemäß der relativen Winkelposition des ersten und zweiten Rings (10, 12) und eines Werts einer zeitlichen Variablen, die indikativ für die Entwicklung der vordefinierten Dauer ist, - Bestimmen eines ersten zeitlichen Profils einer radialen relativen Verschiebung zwischen dem ersten und dem zweiten Ring und eines zweiten zeitlichen Profils einer axialen relativen Verschiebung zwischen dem ersten und dem zweiten Ring gemäß den gespeicherten gemessenen Differenzabständen, und - Identifizieren eines Defekts des Lagers aus den zeitlichen Profilen.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, welches das Bestimmen eines dritten zeitlichen Profils einer Referenzverschiebung zwischen dem ersten Ring (10) und dem zweiten Ring (12) aus der radialen relativen Verschiebung und der axialen relativen Verschiebung, der zeitlichen Variable und der relativen Winkelposition des ersten und zweiten Rings umfasst.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, welches das Bestimmen der relativen Drehgeschwindigkeit zwischen dem ersten und dem zweiten Ring (10, 12) gemäß zumindest einem der zeitlichen Profile umfasst.
4. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Identifizieren eines Defekts umfasst: - Umwandeln zumindest eines der zeitlichen Profile in einen Repräsentanten im Frequenzbereich, - Vergleichen der Frequenzen des Repräsentanten mit vordefinierten Frequenzen, die Defekte des Lagers (8) charakterisieren, und - Identifizieren eines Defekts des Lagers gemäß dem Ergebnis des Vergleichs.
5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Identifizieren eines Defekts umfasst: - Berechnen der zweiten Ableitung zumindest eines der zeitlichen Profile, um die relativen Schwingungen zwischen dem ersten und dem zweiten Ring (10, 12) zu erhalten, - Durchführen einer Schwingungsanalyse aus den relativen Schwingungen, und - Identifizieren eines Lagerdefekts aus der Schwingungsanalyse.
6. System (1) zum Bestimmen zumindest eines Defekts eines Lagers (8), das einen ersten Ring (10) und einen zweiten Ring (12) umfasst, die geeignet sind, sich konzentrisch zueinander zu drehen, umfassend: - ein Messmittel (MM) zum Messen eines ersten und eines zweiten Differenzabstandes zwischen dem ersten Ring (10) und dem zweiten Ring (12), wenn sich der erste Ring (10) relativ zum zweiten Ring (12) dreht, und zum Messen der relativen Winkelposition des ersten und des zweiten Rings (10, 12) während einer vordefinierten Dauer, - ein Speichermittel (RM) zum Speichern jedes gemessenen Differenzabstands gemäß der relativen Winkelposition des ersten und zweiten Rings (10, 12) und eines Werts einer zeitlichen Variablen, die indikativ für die Entwicklung der vordefinierten Dauer ist, - ein Bestimmungsmittel (DM) zum Bestimmen eines zeitlichen Profils einer radialen relativen Verschiebung zwischen dem ersten und dem zweiten Ring (10, 12) und eines zweiten zeitlichen Profils einer axialen relativen Verschiebung zwischen dem ersten und dem zweiten Ring gemäß den gespeicherten gemessenen Differenzabständen durch das Speichermittel (RM), und - ein Identifizierungsmittel (IM) zur Identifizieren eines Defekts des Lagers aus dem zeitlichen Profil.
7. System gemäß Anspruch 6, bei dem das Messmittel (MM) einen ersten und einen zweiten Abstandssensor (24, 25) umfasst, die an dem ersten Ring (10) des Lagers befestigt sind.
8. System gemäß Anspruch 7, wobei zumindest eine erste konische Nut (50) und zumindest eine zweite konische Nut (52) auf dem zweiten Ring des Lagers gebildet sind und zum ersten Ring ausgerichtet sind, wobei - der erste Abstandssensor (24) an dem ersten Ring befestigt ist und einer abgeschrägten Wand (50a) der ersten konischen Nut des zweiten Rings zugewandt ist, die in Bezug auf eine Achse (X-X') des Lagers geneigt ist, wobei eine Längsachse (62) des ersten Abstandssensors (24) senkrecht zu der abgeschrägten Wand (50a) der ersten konischen Nut ist, und - der zweite Abstandssensor (25) auf dem ersten Ring befestigt ist und einer abgeschrägten Wand (52a) der zweiten konischen Nut des zweiten Rings zugewandt ist, die in Bezug auf die Achse (X-X') des Lagers geneigt ist, wobei eine Längsachse (68) des zweiten Abstandssensors (25) senkrecht zu der abgeschrägten Wand (52a) der zweiten konischen Nut ist, - die abgeschrägten Wände (50a, 52a) der ersten und zweiten Nuten sich schräg in zwei entgegengesetzte Richtungen erstrecken.
9. System gemäß Anspruch 7, wobei zumindest eine konische Nut (50) auf der äußeren zylindrischen Fläche (12b) des zweiten Rings gebildet ist und zu dem ersten Ring (10) ausgerichtet ist, wobei - der erste Abstandssensor (24) am ersten Ring befestigt ist und einer abgeschrägten Wand (50a) der konischen Nut des zweiten Rings zugewandt ist, die in Bezug auf eine Achse (X-X') des Lagers geneigt ist, wobei eine Längsachse (60) des ersten Abstandssensors (24) senkrecht zu dieser Achse (X-X') ist, und - der zweite Abstandssensor (25) am ersten Ring befestigt und vom ersten Abstandssensor (24) getrennt ist, wobei der zweite Abstandssensor (25) radial einer zweiten axialen zylindrischen Fläche des zweiten Rings zugewandt ist.
10. Lager (8), welches einen ersten Ring (10), einen zweiten Ring (12), die geeignet sind, sich konzentrisch zueinander zu drehen, und ein System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 9 umfasst.

Images