DE102022122249A1 - Verfahren zum Überwachen und Anzeigen von Verschleiß von Gleitlagern von (Dreh-)Schwingungsdämpfern und eine entsprechende Anordnung - Google Patents

Verfahren zum Überwachen und Anzeigen von Verschleiß von Gleitlagern von (Dreh-)Schwingungsdämpfern und eine entsprechende Anordnung Download PDF

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Michael Steidl
Norbert Reinsperger
Michael Granzin
Sebastian Griebe
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Abstract

Ein Verfahren zum Überwachen und Anzeigen von Verschleiß von Gleitlagern von (Dreh-)Schwingungsdämpfern oder-tilgern (1), mit einem Gehäuse (2) und einem Schwungring (4), der in einer mit einem viskosen Dämpfungsmedium gefüllten Dämpferkammer (3) des Gehäuses (2) drehbar angeordnet ist, wobei der Schwingungsdämpfer (1) auf einer Welle (7) einer Maschine (8), insbesondere einer Verbrennungsmaschine, angeordnet ist, um Drehschwingungen dieser Welle (7) zu dämpfen oder zu tilgen, wobei die Welle (7) einen Teil der Maschine (8) bildet, beim Betreiben dieser Maschine (7), weist die Schritte auf: S1) Betreiben der Maschine (8) und Erfassen von Schwingungsbelastungen der Maschine (8) durch Messen oder/und aktuell simulierter Daten oder/und mittels gespeicherter Daten; S2) Berechnen von Belastungen, die in Lagerelementen (5, 6), insbesondere Gleitlagern, in dem Schwingungsdämpfer (1) entstehen, und Errechnen eines Verschleißes in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebszuständen; S3) Akkumulieren des so errechneten Verschleißes über die Betriebsdauer der Maschine (8); und S4) Überwachen der Betriebszustände, Bestimmen des Gesamtverschleißes aus Betriebszustandsdauer x Verschleißrate und Ausgeben eines Verschleißwertes. Und eine Anordnung (10) zur Durchführung des Verfahrens.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen und Anzeigen von Verschleiß von Gleitlagern von (Dreh-)Schwingungsdämpfern gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Anordnung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
  • Derartige Schwingungsdämpfer existieren für unterschiedliche Dämpfungen von mechanischen Schwingungen schwingender Vorrichtungen. Zur Dämpfung von Drehschwingungen werden beispielsweise Drehschwingungsdämpfer zwischen einer Welle, z.B. Kurbelwelle, einer Verbrennungsmaschine, wie z.B. Kolbenmotor, und einem Antriebsstrang eingesetzt. Ein solcher Drehschwingungsdämpfer kann auch an einem freien Ende der Welle angebracht sein.
  • Ein Drehschwingungsdämpfer kann als ein so genannter Visco-Dämpfer mit beispielsweise einem Gehäuse als einer Primärmasse, einer ringförmigen Dämpferkammer und einem Schwungring als Sekundärmasse ausgebildet sein. Der Schwungring ist in der ringförmigen Arbeitskammer relativ verdrehbar zu dem Gehäuse von einem viskosen Dämpfungsmedium umgeben angeordnet.
  • Der Schwungring ist in der Dämpferkammer mit Lagerelementen gelagert. Diese Lagerelemente sind als Gleitlager ausgebildet und unterliegen einem Verschleiß. Eine Lebensdauer des Drehschwingungsdämpfers ist unter anderem von der Lebensdauer der Lagerelemente abhängig.
  • EP 3 779 234 A1 beschreibt ein Verfahren zur Überwachung eines Drehschwingungsdämpfers mit den Schritten: - Bestimmen mindestens eines Betriebs- und/oder Umweltparameters des Antriebssystems und/oder des Drehschwingungsdämpfers; - Bestimmen einer aktuellen Schädigungsrate anhand des mindestens einen Betriebs- und/oder Umweltparameters; - Integration der aktuellen Schädigungsrate zur Bestimmung eines aktuellen Schädigungszustands des Drehschwingungsdämpfers.
  • EP 3 242 055 B1 betrifft einen Schwingungsdämpfer. Der Schwingungsdämpfer umfasst ein Gehäuse mit einer Arbeitskammer, die mit einem viskosen Dämpfungsmedium gefüllt ist. Der Schwingungsdämpfer umfasst ferner eine Verschleißanzeigeeinheit, die so konfiguriert ist, dass sie einen Verschleißzustand des viskosen Dämpfungsmediums auf der Grundlage einer empfangenen thermischen Energiezufuhr anzeigt, die mit einer Temperatur des viskosen Dämpfungsmediums über einen bestimmten Zeitraum verbunden ist.
  • Bei den genannten Lösungen wird eine Überwachung des Verschleißes des viskosen Dämpfungsmittels, z.B. Silikonöl, vorgenommen.
  • Diese Lösungen haben sich eigentlich bewährt.
  • Maßnahmen zur Erhöhung der Effizienz, beispielsweise durch höhere Drücke im Zylinder und Leichtbau und Reibminimierung der Welle, deren Drehschwingungen zu dämpfen sind, können weitere Vibrationen am Schwingungsdämpfer/des Schwingungsdämpfers verursachen bzw. schon vorhandene ansteigen lassen, wodurch sich eine Lebensdauer des Schwingungsdämpfers verringern kann.
  • Deshalb besteht ein ständiger Bedarf an verbesserten Verfahren, um Schädigungen einer Maschine durch ausgefallene Schwingungsdämpfer zu vermeiden bzw. zumindest erheblich zu reduzieren.
  • Daher ist es die Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Überwachen und Anzeigen von Verschleiß, insbesondere von Gleitlagern, von (Dreh-) Schwingungsdämpfern anzugeben.
  • Die Aufgabe wird durch ein Verfahren nach dem Anspruch 1 gelöst.
  • Die Aufgabe wird auch durch den Gegenstand des Anspruchs 11 gelöst.
  • Ein Erfindungsgedanke basiert darin, dass eine Abschätzung der Lebensdauer von Gleitlagern von Schwingungsdämpfern anhand von Betriebsparametern des Motors und entsprechenden Schädigungsmechanismen bestimmt, angezeigt wird. Eine Wartung/ein Austausch kann dann vor Versagen des Schwingungsdämpfers vorgenommen werden.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Überwachen und Anzeigen von Verschleiß von Gleitlagern von (Dreh-)Schwingungsdämpfern oder -tilgern, mit einem Gehäuse und einem Schwungring, der in einer mit einem viskosen Dämpfungsmedium gefüllten Dämpferkammer des Gehäuses drehbar angeordnet ist, wobei der Schwingungsdämpfer auf einer Welle einer Maschine, insbesondere einer Verbrennungsmaschine, angeordnet ist, um Drehschwingungen dieser Welle zu dämpfen oder zu tilgen, wobei die Welle einen Teil der Maschine bildet, beim Betreiben dieser Maschine, weist die Schritte auf: S1) Betreiben der Maschine und erfassen von Schwingungsbelastungen der Maschine durch Messen oder/und aktuell simulierter Daten oder/und mittels gespeicherter Daten; S2) Berechnen von Belastungen, die in Lagerelementen, insbesondere Gleitlagern, in dem Schwingungsdämpfer entstehen, und Errechnen eines Verschleißes in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebszuständen; S3) Akkumulieren des so errechneten Verschleißes über die Betriebsdauer der Maschine; und S4) Überwachen der Betriebszustände, Bestimmen des Gesamtverschlei-ßes aus Betriebszustandsdauer x Verschleißrate und Ausgeben eines Verschleißwertes.
  • Ein besonderer Vorteil besteht hierbei darin, dass Schwingungsdämpfer vor einem Versagen früh genug ausgetauscht werden können und deshalb keine Schädigung des Motors auftritt.
  • Eine erfindungsgemäße Anordnung zur Ermittlung von Verschleiß von Lagerelementen eines Schwingungsdämpfers, insbesondere Drehschwingungsdämpfers oder -tilgers, umfasst den Schwingungsdämpfer und eine Maschine mit einer Maschinensteuerung. Die Anordnung weist weiterhin eine Auswerteeinrichtung mit einer Rechnereinheit mit zumindest einem Simulationsprogramm für Daten von bestimmten Schwingungsbelastungen der Maschine und zumindest eine Speichereinrichtung zur Speicherung von Daten auf.
  • Ein weiterer Vorteil ist es, dass die Gleitlager nicht überdimensioniert werden müssen, da evtl. in 95% der Anwendungsfälle kein hoher Verschleiß auftritt.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche angegeben.
  • In einer Ausführung ist es vorgesehen, dass in dem Verfahrensschritt S1 Betreiben und Erfassen das Messen aktueller Daten durch Übertragen von bestimmten Datenwerten einer Maschinensteuerung der Maschine erfolgt, wobei die bestimmten Datenwerte im Besonderen Drehzahl und/oder Drehmoment der Maschine sind. Dies ist vorteilhaft, da diese Daten schon in der Maschinensteuerung vorhanden sind und nur übertragen werden brauchen. Zusätzliche Sensoren sind dafür nicht erforderlich.
  • In einer Ausführung wird das Messen aktueller Daten durch Übertragen von bestimmten Datenwerten einer Maschinensteuerung der Maschine und/oder weiteres Messen durch mindestens einen Beschleunigungssensor am Front-End der Maschine ausgeführt. Die benötigten Daten sind in der Maschinensteuerung üblicherweise vorhanden. Ein Beschleunigungssensor ist ein kostengünstiges Bauteil mit hoher Qualität und geringen Abmessungen.
  • In weiterer Ausführung sind die gespeicherten Daten simulierte Daten. Eine Simulation kann einmalig erfolgen und die gespeicherten Daten können in einer Speichereinrichtung abgelegt werden, wobei sie jederzeit wieder abrufbar und auch durch aktuelle Werte korrigierbar sind.
  • Die simulierten gespeicherten Daten können schon in einer Design Phase durch Simulieren oder/und praktische Versuche berechnet werden. Dies ist besonders vorteilhaft.
  • In einer Ausführung wird bei dem Berechnen der simulierten Daten ein „Schädigungsmodell“ verwendet, welches eine Schädigungsrate des Lagers/der Lager, d.h. des Gleitlagers/der Gleitlager, anhand der im Betrieb auftretenden Relativbewegung zwischen Lager und Schwungring und/oder der dabei auftretenden Druckbelastung des Lagers berechnet, wobei die Schädigungsrate eine Funktion der 6-dimensionalen Beschleunigung der Stelle der Kurbelwelle ist, an welcher der Dämpfer montiert ist, wobei die 6-dimensionale Beschleunigung über Drehzahl und Last aus Simulationen ermittelt oder/und durch telemetrische Messung ermittelt wird. Damit kann eine vorteilhafte Abschätzung des Verschleißes ermöglicht werden.
  • Eine andere Ausführung sieht vor, dass beim Errechnen eines Verschleißes in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebszuständen in dem zweiten Verfahrensschritt (S2) auch ein Berechnen einer Verschleißrate für jeden Betriebszustand der Maschine erfolgt. Dies ist vorteilhaft, da so eine Überwachung des Verschleißes erleichtert werden kann.
  • Es ist vorteilhaft, wenn in dem Verfahrensschritt (S4) Überwachen beim Ausgeben eines Verschleißwertes dieser Verschleißwert den aktuellen Verschleißzustand repräsentiert. Dabei können Wartungsintervalle, Warnungen und Wartungsaufforderungen angezeigt werden.
  • In einer weiteren Ausführung werden beim Ausgeben des Verschleißwertes Wartungsintervalle, Warnungen und/oder Wartungsaufforderung angezeigt. Dies ist vorteilhaft, da so ein Bediener der Maschine bzw. des Fahrzeugs, in dem die Maschine eingebaut ist, einen einfachen Überblick erhält.
  • Messungen der Außentemperatur des Schwingungsdämpfers an einem Punkt mit einem Temperatursensor können in einer noch weiteren Ausführung zur zusätzlichen Bewertung der anderen Messwerte/Daten erfolgen, wobei auch eine Umgebungstemperatur punktuell oder während des Betriebs der Maschine und des Schwingungsdämpfers herangezogen werden kann.
  • Eine Ausführung der Anordnung sieht vor, dass das Simulationsprogramm mit einem „Schädigungsmodell“ ausgebildet ist, welches eine Schädigungsrate des Lagers/der Lager, d.h. des Gleitlagers/der Gleitlager, anhand der im Betrieb auftretenden Relativbewegung zwischen Lager und Schwungring und/oder der dabei auftretenden Druckbelastung des Lagers berechnet, wobei die Schädigungsrate eine Funktion der 6-dimensionalen Beschleunigung der Stelle der Kurbelwelle ist, an welcher der Dämpfer montiert ist, wobei die 6-dimensionale Beschleunigung über Drehzahl und Last aus Simulationen ermittelt oder/und durch telemetrische Messung ermittelt wird. Ein Vorteil hierbei ist es, Verschleißwerte mit guter Genauigkeit abschätzen zu können.
  • Die Anordnung kann mindestens einen Beschleunigungssensor aufweisen. Dies ist vorteilhaft, um weitere Messwerte zur Erhöhung einer Genauigkeit des Verschleißwertes zu erhalten.
  • In weiterer vorteilhafter Ausführung kann die Anordnung mindestens einen Temperatursensor aufweisen, da so eine Genauigkeit der Berechnungen erhöht werden kann.
  • Die Anordnung ist zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens zum Überwachen und Anzeigen von Verschleiß von Gleitlagern von (Dreh-) Schwingungsdämpfern oder -tilgern (1) ausgebildet. Es ist von Vorteil, wenn die Anordnung mit der Auswerteeinrichtung softwaremäßig in der Maschinensteuerung integriert werden kann, da sie nur geringen Platz benötigt.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • Es zeigen:
    • 1-2 schematische Schnittdarstellungen von üblichen Drehschwingungsdämpfern;
    • 3 eine schematische Blockdarstellung einer erfindungsgemä-ßen Anordnung; und
    • 4 ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • In 1, 2 sind schematische Schnittdarstellungen von üblichen Drehschwingungsdämpfern 1', 1" aus dem Stand der Technik gezeigt.
  • 1 zeigt einen Drehschwingungsdämpfer 1' mit einem Gehäuse 2 zur Befestigung an einer Welle, z.B. an einer Welle eines Motors, insbesondere eines Verbrennungsmotors. Die Welle ist hier mit einer Wellenachse 7'a angedeutet. Die Welle kann z.B. die Kurbelwelle des Motors sein.
  • Der Drehschwingungsdämpfer 1' dient zur Dämpfung von Drehschwingungen des Verbrennungsmotors.
  • Das Gehäuse 2 ist hier ein ringförmiges Dämpfergehäuse und legt in seinem Inneren eine Dämpferkammer 3 fest. In der Dämpferkammer 3 ist ein drehbarer Schwungring 4 angeordnet. Der Schwungring 4 ist hier ein umfangsgeschlossener Schwungring 4 und ist unbegrenzt oder begrenzt relativ zu dem Gehäuse 2 drehbar.
  • Zwischen einer Innenwand der Dämpferkammer 3 und dem Schwungring 4 ist in der Dämpferkammer 3 ein Scherspalt 3a ausgebildet, der mit einem viskosen Dämpfungsmedium, insbesondere einem viskosen Fluid, wie z.B. Silikonöl befüllt ist.
  • Der Schwungring 4 ist durch mindestens eine oder mehrere Lagereinrichtung/en in der Dämpferkammer 3 beweglich gelagert. Diese Lagereinrichtung/en ist/sind zwischen dem Schwungring 4 und der Innenwand des Dämpfergehäuses 2 angeordnet. Die Lagereinrichtung/en weist/weisen Lagerelemente 5, 6 auf, die jeweils als umfangsgeschlossener Ring ausgebildet sein können. Alternativ können die Lagerelemente 5, 6 aber auch jeweils mehrfach am Umfang des Schwungrings 4 als Lagersegmente ausgebildet sein. Die Lagerelemente 5, 6 weisen hier beispielhaft jeweils einen L-förmigen Querschnitt auf und sind in diesem Drehschwingungsdämpfer 1' zwischen äußeren Kanten des Schwungrings 4 und Eckbereichen der Dämpferkammer 3 angeordnet.
  • Die Lagerelemente 5, 6 sind aus Kunststoff oder Metall oder aus einer Kombination von Kunststoff und Metall hergestellt und bilden Gleitlager aus.
  • 2 stellt einen weiteren Drehschwingungsdämpfer 1" in einer Vorderansicht im Schnitt aus dem Stand der Technik dar.
  • Bei diesem Drehschwingungsdämpfer 1" weist der radiale Außenumfang des Dämpfergehäuses 2 hier eine Profilierung mit mehreren keilförmigen Nuten zur Aufnahme mehrerer Keilriemen auf.
  • Im Unterschied zu dem Drehschwingungsdämpfer 1' nach 1 sind die Lagerelemente 5, 6 hier zwischen inneren Kanten des Schwungrings 4 und Eckbereichen der Dämpferkammer 3 angeordnet.
  • 3 zeigt eine schematische Blockdarstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung 10 zur Ermittlung von Verschleiß von Lagerelementen 5, 6 eines Schwingungsdämpfers 1, insbesondere Drehschwingungsdämpfers oder - tilgers.
  • Die Anordnung 10 umfasst einen Schwingungsdämpfer 1 als Drehschwingungsdämpfer, eine Maschine 8 mit einer Maschinensteuerung 9 und eine Auswerteeinrichtung 10.
  • Der Schwingungsdämpfer 1 ist auf einer Welle 7 der Maschine 8 angebracht um Drehschwingungen der Welle 7 zu dämpfen oder zu tilgen. Die Welle 7 weist eine Wellenachse 7a auf.
  • Die Welle 7 ist hier eine Kurbelwelle der Maschine, die hier ein Verbrennungsmotor ist. Die Welle 7 kann beispielsweise auch eine Antriebswelle eines Elektromotors sein, die mit einer Kurbelwelle eines Kolbenverdichters gekuppelt ist.
  • Die Maschine 8 ist beispielsweise ein Kolbenmotor. Die Maschinensteuerung 9 ist mit der Auswerteeinrichtung 10 über eine oder über mehrere Übertragungsleitungen verbunden.
  • Die Auswerteeinrichtung 11 umfasst eine Rechnereinheit 12 und zumindest eine Speichereinrichtung 13 zur Speicherung von Daten und Programmen.
  • Die Rechnereinheit 12 dient zur Ausführung verschiedener Programme, zumindest eines Programms zur Bestimmung von Verschleiß der Lagerelemente 5, 6 des Schwingungsdämpfers 1.
  • Dazu werden aktuelle Betriebsparameter der Maschine 8, welche von der Maschinensteuerung 9 zur Verfügung gestellt werden, und bestimmte Schädigungsmechanismen von der Rechnereinheit 12 ausgewertet.
  • Weiterhin werden aktuelle Messdaten von Schwingungsbelastungen an der Maschine 8, z.B. am Front End der Maschine 8, mittels mindestens eines Beschleunigungssensors 15 für alle relevanten Betriebszustände der Maschine 8 erfasst und der Auswerteeinrichtung 11 übersandt.
  • Es ist auch möglich, dass nur z.B. über eine aktuelle Drehzahl und Leistung vorher gemessene und gespeicherte Daten/Betriebsparameter als in einer Look-Up-Table vorhandene Daten abgerufen werden.
  • Die Auswerteeinrichtung 11 berechnet so anhand der erfassten Daten eine für die Lagerelemente 5, 6, entstehende Belastung und einen Verschleiß in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebszuständen.
  • Zusätzlich zu den erfassten Daten oder anstelle von bestimmten Schwingungsbelastungen der Maschine 8 können simulierte Daten verwendet werden. Diese simulierten Daten können aktuell mit einem Simulationsprogramm mittels der Rechnereinheit 12 oder vorher berechnet werden. Hierbei wird ein so genanntes „Schädigungsmodell“ benutzt. Es ist auch möglich, dass diese Daten in einer Design-Phase errechnet werden.
  • Das Schädigungsmodell errechnet eine Schädigungsrate des Lagers/der Lager, d.h. des Gleitlagers/der Gleitlager, anhand der im Betrieb auftretenden Relativbewegung zwischen Lager und Schwungring und/oder der dabei auftretenden Druckbelastung des Lagers, wobei die Schädigungsrate eine Funktion der 6-dimensionalen Beschleunigung der Stelle der Kurbelwelle ist, an welcher der Dämpfer montiert ist (oft das Front-End der Kurbelwelle). Die 6-dimensionale Beschleunigung kann über Drehzahl und Last aus Simulationen ermittelt werden oder/und durch telemetrische Messung.
  • Die so errechneten Belastungs- und Verschleißdaten werden dann durch Akkumulieren zu einer Verschleißaussage über die Betriebsdauer der Maschine 8 über die Ausgabe 14 ausgegeben. Damit kann der Verschleiß erkannt werden und eine eventuelle notwendige Wartung, z.B. Austausch des Schwingungsdämpfers 1, früh genug eingeleitet werden.
  • Zudem ermittelt die Auswerteeinrichtung 11 eine noch verbleibende Lebensdauer des Schwingungsdämpfers 1 und gibt dazu Informationen und Alarme über eine Ausgabe 14 aus. Ein Alarm erfolgt beispielsweise, wenn ein Grenzwert in Bezug auf eine Schädigung oder ein Lebensdauerende des Schwingungsdämpfers 1 ermittelt ist. Weiterhin können Wartungsintervalle, Warnungen, Wartungsaufforderungen ausgegeben werden.
  • Die Ausgabe 14 ist an die Auswerteeinrichtung 11 angeschlossen oder in ihr integriert. Die Ausgabe 14 kann ein Bildschirm, ein Drucker, ein Interface, eine optische, akustische und/oder haptische Ausgabe sein.
  • Auf diese Weise kann der Schwingungsdämpfer 1 vor einem Versagen, d.h. Versagen der Lagerelemente 5, 6 und dann des gesamten Schwingungsdämpfers 1, ausgetauscht werden. Damit wird eine Schädigung der Maschine 8 durch ungedämpfte Schwingungen vermieden.
  • Zusätzlich weist die Anordnung 10 mindestens einen Temperatursensor 16 auf, mit welchem eine Umgebungstemperatur des Schwingungsdämpfers 1 erfasst werden kann.
  • Mit dieser Anordnung ist es möglich, eine Verschleißrate des Schwingungsdämpfers 1 für jeden Betriebszustand der Maschine 8 zu berechnen. Somit können die Betriebszustände überwacht werden und eine Bestimmung des Gesamtverschleißes aus Betriebszustandsdauer x Verschleißrate erfolgen.
  • Die Anordnung 10 ist zur Durchführung eines unten noch ausführlich beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens zum Überwachen und Anzeigen von Verschleiß von Gleitlagern von (Dreh-) Schwingungsdämpfern eines Schwingungsdämpfers oder -tilgers 1 ausgebildet.
  • 4 zeigt ein schematisches Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Überwachen und Anzeigen von Verschleiß von Gleitlagern von (Dreh-)Schwingungsdämpfern oder-tilgern, d.h. des Schwingungsdämpfers 1.
  • In einem ersten Verfahrensschritt S1 wird die Maschine 8, z.B. ein Kolbenmotor, eine Verbrennungsmaschine oder dgl. betrieben. Dabei werden Schwingungsbelastungen an der Maschine 8 durch Messen oder/und mittels gespeicherter Daten erfasst. Das Messen kann durch Übertragen von bestimmten Datenwerten der Maschinensteuerung 9 an die Auswerteeinrichtung 11 erfolgen. Weiteres Messen kann durch mindestens einen Beschleunigungssensor 15 am Front End der Maschine 8 ausgeführt werden.
  • Die simulierten Daten können aktuell mittels eines Simulationsprogrammes oder mehrerer in der Rechnereinheit 12 der Auswerteeinrichtung 12 errechnet werden.
  • Außerdem ist es möglich, die simulierten Daten in der Design Phase durch Simulation oder/und praktische Versuche zu berechnen und dann zu speichern.
  • Bei der Simulation wird ein so genanntes „Schädigungsmodell“ verwendet, welches eine Schädigungsrate des Lagers/der Lager, d.h. des Gleitlagers/der Gleitlager, anhand der im Betrieb auftretenden Relativbewegung zwischen Lager und Schwungring und/oder der dabei auftretenden Druckbelastung des Lagers berechnet, wobei die Schädigungsrate eine Funktion der 6-dimensionalen Beschleunigung der Stelle der Kurbelwelle ist, an welcher der Dämpfer montiert ist (oft das Front-End der Kurbelwelle). Die 6-dimensionale Beschleunigung kann über Drehzahl und Last aus Simulationen ermittelt werden oder/und durch telemetrische Messung.
  • Ein Berechnen von Belastungen, die in Lagern, insbesondere Gleitlagern, in dem Schwingungsdämpfer 1 entstehen, erfolgt in einem zweiten Verfahrensschritt S2. Dabei wird ein Verschleiß in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebszuständen errechnet. Hierbei kann auch ein Berechnen einer Verschleißrate für jeden Betriebszustand der Maschine 9 erfolgen.
  • In einem dritten Verfahrensschritt S3 wird ein Akkumulieren des Verschleißes über die Betriebsdauer der Maschine 9 durchgeführt.
  • Schließlich erfolgte in einem vierten Verfahrensschritt S4 ein Überwachen der Betriebszustände und ein Bestimmen des Gesamtverschleißes aus Betriebszustandsdauer x Verschleißrate. Damit wird auch ein Überwachen der Lagerelemente 5, 6 im Betrieb ermöglicht. Ein Verschleißwert wird ausgegeben, welcher den aktuellen Verschleißzustand repräsentiert. Dabei können Wartungsintervalle, Warnungen und/oder Wartungsaufforderungen angezeigt werden.
  • Weiterhin können Messungen der Außentemperatur des Schwingungsdämpfers 1 an einem Punkt, z.B. mit dem Temperatursensor 16, zur zusätzlichen Bewertung der anderen Messwerte/Daten erfolgen. Auch eine Umgebungstemperatur kann punktuell oder auch während des Betriebs der Maschine 8 und des Schwingungsdämpfers 1 herangezogen werden.
  • Die Erfindung ist durch das oben angegebene Ausführungsbeispiel nicht eingeschränkt, sondern im Rahmen der Ansprüche modifizierbar.
  • Es ist denkbar, dass die Auswerteeinrichtung 10 in die Maschinensteuerung 9 vollständig oder teilweise integriert sein kann.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Schwingungsdämpfer
    2
    Gehäuse
    3
    Dämpferkammer
    3a
    Scherspalt
    4
    Schwungring
    5, 6
    Lagerelement
    7
    Welle
    7a
    Wellenachse
    7'a
    Dämpferachse
    8
    Maschine
    9
    Maschinensteuerung
    10
    Anordnung
    11
    Auswerteeinrichtung
    12
    Rechnereinheit
    13
    Speichereinrichtung
    14
    Ausgabe
    15, 16
    Sensor
    S1, S2, S3, S4
    Verfahrensschritt
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 3779234 A1 [0005]
    • EP 3242055 B1 [0006]

Claims (15)

  1. Verfahren zum Überwachen und Anzeigen von Verschleiß von Gleitlagern von (Dreh-)Schwingungsdämpfern oder-tilgern (1), mit einem Gehäuse (2) und einem Schwungring (4), der in einer mit einem viskosen Dämpfungsmedium gefüllten Dämpferkammer (3) des Gehäuses (2) drehbar angeordnet ist, wobei der Schwingungsdämpfer (1) auf einer Welle (7) einer Maschine (8), z.B. einer Verbrennungsmaschine, angeordnet ist, um Drehschwingungen dieser Welle (7) zu dämpfen oder zu tilgen, wobei die Welle (7) einen Teil der Maschine (8) bildet, beim Betreiben dieser Maschine (8), mit folgenden Schritten: S1) Betreiben der Maschine (8) und Erfassen von Schwingungsbelastungen der Maschine (8) durch Messen oder/und aktuell simulierter Daten oder/und mittels gespeicherter Daten; S2) Berechnen von Belastungen, die in Lagerelementen (5, 6), insbesondere Gleitlagern, in dem Schwingungsdämpfer (1) entstehen, und Errechnen eines Verschleißes in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebszuständen; S3) Akkumulieren des so errechneten Verschleißes über die Betriebsdauer der Maschine (9); und S4) Überwachen der Betriebszustände, Bestimmen des Gesamtverschleißes aus Betriebszustandsdauer x Verschleißrate und Ausgeben eines Verschleißwertes.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Verfahrensschritt S1 Betreiben und Erfassen das Messen aktueller Daten durch Übertragen von bestimmten Datenwerten einer Maschinensteuerung (9) der Maschine (8) erfolgt, wobei die bestimmten Datenwerte im Besonderen Drehzahl und/oder Drehmoment der Maschine (8) sind.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Verfahrensschritt S1 Betreiben und Erfassen das Messen aktueller Daten durch Übertragen von bestimmten Datenwerten einer Maschinensteuerung (9) der Maschine (8) und/oder weiteres Messen durch mindestens einen Beschleunigungssensor (15) am Front End der Maschine (8) ausgeführt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gespeicherten Daten simulierte Daten sind.
  5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die simulierten gespeicherten Daten in einer Design Phase durch Simulieren oder/und praktische Versuche berechnet werden.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Berechnen der simulierten Daten ein „Schädigungsmodell" verwendet wird, welches eine Schädigungsrate des Lagers/der Lager, d.h. des Gleitlagers/der Gleitlager, anhand der im Betrieb auftretenden Relativbewegung zwischen Lager und Schwungring und/oder der dabei auftretenden Druckbelastung des Lagers berechnet, wobei die Schädigungsrate eine Funktion der 6-dimensionalen Beschleunigung der Stelle der Kurbelwelle ist, an welcher der Dämpfer montiert ist, wobei die 6-dimensionale Beschleunigung über Drehzahl und Last aus Simulationen ermittelt oder/und durch telemetrische Messung ermittelt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Errechnen eines Verschleißes in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebszuständen in dem zweiten Verfahrensschritt (S2) auch ein Berechnen einer Verschleißrate für jeden Betriebszustand der Maschine (9) erfolgt.
  8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Verfahrensschritt (S4) Überwachen beim Ausgeben eines Verschleißwertes dieser Verschleißwert den aktuellen Verschleißzustand repräsentiert. Dabei können Wartungsintervalle, Warnungen und Wartungsaufforderungen angezeigt werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ausgeben des Verschleißwertes Wartungsintervalle, Warnungen und/oder Wartungsaufforderung angezeigt werden.
  10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Messungen der Außentemperatur des Schwingungsdämpfers (1) an einem Punkt mit einem Temperatursensor (16), zur zusätzlichen Bewertung der anderen Messwerte/Daten erfolgen, wobei auch eine Umgebungstemperatur punktuell oder während des Betriebs der Maschine (8) und des Schwingungsdämpfers (1) herangezogen werden.
  11. Anordnung (10) zur Ermittlung von Verschleiß von Lagerelementen (5, 6) eines Schwingungsdämpfers (1), insbesondere Drehschwingungsdämpfers oder -tilgers, umfassend den Schwingungsdämpfer (1) und eine Maschine (8) mit einer Maschinensteuerung (9), dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung (10) weiterhin eine Auswerteeinrichtung (11) mit einer Rechnereinheit (12) mit zumindest einem Simulationsprogramm für Daten von bestimmten Schwingungsbelastungen der Maschine (8) und zumindest eine Speichereinrichtung (12) zur Speicherung von Daten aufweist.
  12. Anordnung (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Simulationsprogramm mit einem „Schädigungsmodell“ ausgebildet ist, welches eine Schädigungsrate des Lagers/der Lager, d.h. des Gleitlagers/der Gleitlager, anhand der im Betrieb auftretenden Relativbewegung zwischen Lager und Schwungring und/oder der dabei auftretenden Druckbelastung des Lagers berechnet, wobei die Schädigungsrate eine Funktion der 6-dimensionalen Beschleunigung der Stelle der Kurbelwelle ist, an welcher der Dämpfer montiert ist, wobei die 6-dimensionale Beschleunigung über Drehzahl und Last aus Simulationen ermittelt oder/und durch telemetrische Messung ermittelt wird.
  13. Anordnung (10) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung (10) mindestens einen Beschleunigungssensor (15) aufweist.
  14. Anordnung (10) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung (10) mindestens einen Temperatursensor (16) aufweist.
  15. Anordnung (10) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung (10) zur Durchführung eines Verfahrens zum Überwachen und Anzeigen von Verschleiß von Gleitlagern von (Dreh-) Schwingungsdämpfern oder -tilgern (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP3242055B1 (de) 2016-05-04 2019-06-19 Caterpillar Energy Solutions GmbH Verschleissanzeiger eines schwingungsdämpfers
EP3779234A1 (de) 2019-08-13 2021-02-17 Liebherr Machines Bulle SA Verfahren zur überwachung eines drehschwingungsdämpfers

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