DE112020007629T5 - Method and device for detecting bearing errors based on the hearing properties of the human ear - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung von Lagerfehlern auf der Grundlage der Höreigenschaften des menschlichen Ohres. Das Verfahren umfasst: a) Erhalten eines Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsmodells; b) Ermitteln der Schall- und/oder Schwingungssignale eines Lagers; c) Berechnen psychoakustischer Parameter auf der Grundlage der ermittelten Schall- und/oder Schwingungssignale; d) Eingeben der berechneten psychoakustischen Parameter in das erhaltene Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsmodell, um einen Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsindex zu erhalten; e) Bestimmen der Lagerfehlerklasse basierend auf dem erhaltenen Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsindex. Die Vorrichtung enthält einen Sensor und einen Prozessor. The present application relates to a method and a device for detecting bearing errors based on the hearing properties of the human ear. The method includes: a) obtaining a sound/vibration psychoacoustic annoyance model; b) determining the sound and/or vibration signals of a bearing; c) calculating psychoacoustic parameters on the basis of the determined sound and/or vibration signals; d) inputting the calculated psychoacoustic parameters into the obtained sound/vibration psychoacoustic annoyance model to obtain a sound/vibration psychoacoustic annoyance index; e) determining the bearing error class based on the obtained sound/vibration psychoacoustic annoyance index. The device includes a sensor and a processor.
Description
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf den Bereich der Lagertechnik. Die vorliegende Anmeldung bezieht sich speziell auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung von Lagerfehlern.The present application relates to the field of storage technology. The present application relates specifically to a method and apparatus for detecting bearing defects.
Spindellager, die in der Werkzeugmaschinenindustrie eingesetzt werden, spielen eine Schlüsselrolle für die Genauigkeit der Teilebearbeitung. Daher ist die Lagerprüfung vor dem Verlassen des Werks besonders wichtig für den Betrieb und die Wartung von Werkzeugmaschinen. Spindellager werden in der Regel vor dem Verlassen des Werks einer grundlegenden Schwingungsprüfung unterzogen, um zu überprüfen, ob das Lager abnormal ist.Spindle bearings used in the machine tool industry play a key role in part machining accuracy. Therefore, bearing inspection before leaving the factory is particularly important for the operation and maintenance of machine tools. Spindle bearings are usually subjected to a basic vibration test before leaving the factory to check if the bearing is abnormal.
Derzeit basiert die Lagerfehlererfassung hauptsächlich auf einfachen Schwingungsamplitudenmessungen und Hüllkurvendemodulations- oder Resonanzdemodulationsverfahren. Zum Beispiel wird in der chinesischen Patentschrift
Darüber hinaus werden häufig menschliche Ohren verwendet, um abnormale Geräusche von Lagern zu identifizieren, bevor die Spindellager das Werk verlassen, und dann entschieden, ob sie freigegeben werden. Für erfahrene Prüfer ist die Genauigkeit der Lagerfehleridentifikation hoch, aber für weniger erfahrene Prüfer ist die Genauigkeit der Lagerfehleridentifikation gering. Diese subjektive Identifikation hat eine große Schwankung und kann leicht zu Fehlidentifikation führen.In addition, human ears are often used to identify abnormal noise from bearings before the spindle bearings leave the factory, and then decide whether to release them. For experienced inspectors, the accuracy of bearing defect identification is high, but for less experienced inspectors, the accuracy of bearing defect identification is low. This subjective identification has a large variation and can easily lead to misidentification.
Die Aufgabe der vorliegenden Anmeldung ist es somit, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung von Lagerfehlern bereitzustellen, mit denen Lagerfehler anhand der Höreigenschaften des menschlichen Ohres objektiv identifiziert werden können.The object of the present application is therefore to provide a method and a device for detecting bearing errors, with which bearing errors can be identified objectively using the hearing properties of the human ear.
Die Aufgabe wird zum einen durch ein Verfahren zur Erfassung von Lagerfehlern auf der Grundlage der Höreigenschaften des menschlichen Ohres gelöst. Das Erfassungsverfahren umfasst:
- a) Erhalten eines Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsmodells;
- b) Ermitteln der Schall- und/oder Schwingungssignale eines Lagers;
- c) Berechnen psychoakustischer Parameter auf der Grundlage der ermittelten Schall- und/oder Schwingungssignale;
- d) Eingeben der berechneten psychoakustischen Parameter in das erhaltene Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsmodell, um einen Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsindex zu erhalten;
- e) Bestimmen der Lagerfehlerklasse basierend auf dem erhaltenen Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsindex.
- a) obtaining a sound/vibration psychoacoustic annoyance model;
- b) determining the sound and/or vibration signals of a bearing;
- c) calculating psychoacoustic parameters on the basis of the determined sound and/or vibration signals;
- d) inputting the calculated psychoacoustic parameters into the obtained sound/vibration psychoacoustic annoyance model to obtain a sound/vibration psychoacoustic annoyance index;
- e) determining the bearing error class based on the obtained sound/vibration psychoacoustic annoyance index.
In Schritt a) kann für das Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsmodell direkt ein bekanntes Psychoakustik-Lästigkeitsmodell, wie z.B. ein universelles Psychoakustik-Lästigkeitsmodell, übernommen werden.In step a), a known psychoacoustic annoyance model, such as a universal psychoacoustic annoyance model, can be adopted directly for the sound/vibration psychoacoustic annoyance model.
Optional und bevorzugt kann, insbesondere in Schritt a), das bekannte Psychoakustik-Lästigkeitsmodell für die Anwendung der Lagerfehlererfassung optimiert werden.Optionally and preferably, in particular in step a), the known psychoacoustic annoyance model can be optimized for the application of bearing error detection.
Hierin umfasst das Erfassungsverfahren besonders bevorzugt weiterhin: Auswählen eines Probenlagers und Optimierung des Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsmodells mithilfe der Fehlereigenschaften des Probenlagers. Dies ermöglicht eine gezielte Modelloptimierung auf einfache Weise, insbesondere vor der Lagerprodukterfassung. Das hier zur Verfügung gestellte Erfassungsverfahren ist empfindlicher gegenüber Lagerfehlern und ermöglicht so eine effektivere Erfassung von Lagerfehlern.Herein the detection method particularly preferably further comprises: selecting a sample location and optimizing the sound/vibration psychoacoustic annoyance model using the error properties of the sample location. This enables a targeted model optimization in a simple way, especially before stock product recording. The detection method provided here is more sensitive to bearing errors and thus enables more effective detection of bearing errors.
Hierbei ist es vorteilhaft, die Gewichtung verschiedener psychoakustischer Parameter im Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsmodell mithilfe der Fehlereigenschaften des Probenlagers anpassen zu können.It is advantageous here to be able to adjust the weighting of various psychoacoustic parameters in the sound/vibration psychoacoustic annoyance model using the error properties of the sample bed.
Im Rahmen dieser Anmeldung ist die Reihenfolge von Schritt a) relativ zu Schritt b) und Schritt c) nicht festgelegt. Es ist jedoch vorteilhaft, dass vor dem Ausführen von Schritt b) ein Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsmodell, vorzugsweise ein optimiertes Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsmodell erhalten wurde.In the context of this application, the order of step a) relative to step b) and step c) is not specified. However, it is advantageous that before carrying out step b) a sound/vibration psychoacoustic annoyance model, preferably an optimized sound/vibration psychoacoustic annoyance model, has been obtained.
In Schritt b) wird, z.B. mithilfe eines Prüfstands, das Lager in Betrieb genommen, wobei die Schall- und/oder Schwingungssignale von einem Sensor ermittelt werden.In step b), the camp is put into operation, for example using a test bench, with the Sound and / or vibration signals are determined by a sensor.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Schall- und/oder Schwingungssignale Zeitbereichssignale.In a preferred embodiment, the sound and/or vibration signals are time domain signals.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Schall- und/oder Schwingungssignale akustische Drucksignale und/oder Schwingungsbeschleunigungssignale.In a preferred embodiment, the sound and/or vibration signals are acoustic pressure signals and/or vibration acceleration signals.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die psychoakustischen Parameter mindestens eine von Lautheit, Schärfe, Rauigkeit und Schwankungsstärke. In diesem Fall können die beteiligten psychoakustischen Parameter wie Lautheit, Schärfe, Rauigkeit und/oder Schwankungsstärke anwendungsspezifisch ausgewählt werden.In a preferred embodiment, the psychoacoustic parameters include at least one of loudness, sharpness, roughness, and jitter. In this case, the psychoacoustic parameters involved, such as loudness, sharpness, roughness and/or fluctuation strength, can be selected application-specifically.
Vorteilhafterweise umfassen die psychoakustischen Parameter mindestens Lautheit und Schärfe.Advantageously, the psychoacoustic parameters include at least loudness and sharpness.
Zu den psychoakustischen Parametern gehören besonders bevorzugt Lautheit, Schärfe, Rauigkeit und Schwankungsstärke. Hier können die erfassten Schall- und/oder Schwingungssignale mit psychoakustischen Parametern umfassender beschrieben werden.The psychoacoustic parameters particularly preferably include loudness, sharpness, roughness and fluctuation strength. Here, the recorded sound and/or vibration signals can be described more comprehensively with psychoacoustic parameters.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst, insbesondere in Schritt c), das Erfassungsverfahren weiterhin:
- c1) Erhalten eines psychoakustischen Parametermodells für jeden psychoakustischen Parameter;
- c2) Eingeben der erfassten Schall- und/oder Schwingungssignale jeweils in jedes psychoakustische Parametermodell, und jeweiliges Berechnen jedes charakteristischen psychoakustischen Parameters auf der Bark-Skala;
- c3) Integrieren jedes charakteristischen psychoakustischen Parameters auf der Bark-Skala, sodass jeder gesamte psychoakustische Parameter erhalten wird, wobei jeder gesamte psychoakustische Parameter verwendet werden kann, um in das Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsmodell in Schritt d) eingegeben zu werden.
- c1) obtaining a psychoacoustic parameter model for each psychoacoustic parameter;
- c2) inputting the detected sound and/or vibration signals into each psychoacoustic parameter model, respectively, and calculating each characteristic psychoacoustic parameter on the Bark scale, respectively;
- c3) Integrating each characteristic psychoacoustic parameter on the Bark scale to obtain each total psychoacoustic parameter, each total psychoacoustic parameter can be used to be input into the sound/vibration psychoacoustic annoyance model in step d).
Hierbei ist es insbesondere zunächst erforderlich, jeweils ein psychoakustisches Parametermodell für mindestens eine von Lautheit, Schärfe, Rauigkeit und Schwankungsstärke, vorzugsweise für Lautheit und Schärfe, und besonders bevorzugt für alle vier zu etablieren oder vorzugsweise ein bekanntes psychoakustisches Parametermodell zu verwenden. Anschließend werden die erfassten Schall- und/oder Schwingungssignale jeweils in jedes psychoakustische Parametermodell eingegeben, damit die charakteristische Lautheit, die charakteristische Schärfe, die charakteristische Rauigkeit und/oder die charakteristische Schwankungsstärke auf der Bark-Skala entsprechend gewonnen werden. Durch die Integration der charakteristischen Lautheit, der charakteristischen Schärfe, der charakteristischen Rauigkeit und/oder der charakteristischen Schwankungsstärke auf der Bark-Skala können die Gesamtlautheit, die Gesamtschärfe, die Gesamtrauigkeit und/oder die Gesamtschwankungsstärke entsprechend erhalten werden. Die Gesamtlautheit, die Gesamtschärfe, die Gesamtrauigkeit und/oder die Gesamtschwankungsstärke können entsprechend als Eingangsvariablen im nachfolgenden Schritt d) jeweils in das Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsmodell, vorzugsweise das optimierte Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsmodell, eingegeben werden.It is particularly necessary first to establish a psychoacoustic parameter model for at least one of loudness, sharpness, roughness and fluctuation strength, preferably for loudness and sharpness, and particularly preferably for all four, or preferably to use a known psychoacoustic parameter model. Subsequently, the detected sound and/or vibration signals are respectively entered into each psychoacoustic parameter model so that the characteristic loudness, the characteristic sharpness, the characteristic roughness and/or the characteristic fluctuation strength on the Bark scale are obtained accordingly. By integrating the characteristic loudness, the characteristic sharpness, the characteristic roughness, and/or the characteristic jitter strength on the Bark scale, the overall loudness, sharpness, roughness, and/or jitter strength can be obtained respectively. The overall loudness, the overall sharpness, the overall roughness and/or the overall degree of fluctuation can be entered accordingly as input variables in the subsequent step d) in the sound/vibration psychoacoustics annoyance model, preferably the optimized sound/vibration psychoacoustics annoyance model.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Lagerfehlerklasse-Bewertungskriterium mittels eines Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsmodells, insbesondere eines optimierten Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsmodells, erstellt. Beispielsweise ist die Lagerfehlerklasse eine Unterteilung, die davon abhängt, ob der Betriebszustand des Lagers normal ist oder nicht. Es ist auch möglich, durch die Lagerfehlerklasse die Lagerfehler feiner zu klassifizieren. Das so erhaltene Lagerfehlerklasse-Bewertungskriterium hat den Vorteil hoher Objektivität, da es auf Basis des Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsmodells erstellt wird.In a preferred embodiment, a bearing error class evaluation criterion is created using a sound/vibration psychoacoustic annoyance model, in particular an optimized sound/vibration psychoacoustic annoyance model. For example, the bearing failure class is a division that depends on whether the operating condition of the bearing is normal or not. It is also possible to use the bearing error class to classify the bearing errors more precisely. The bearing error class evaluation criterion obtained in this way has the advantage of high objectivity, since it is created on the basis of the sound/vibration psychoacoustic annoyance model.
Hierin bevorzugt wird, insbesondere in Schritt e), durch Vergleich des in Schritt d) erhaltenen Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsindex mit dem Lagerfehlerklasse-Bewertungskriterium die Lagerfehlerklasse bestimmt. Dabei ist der Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsindex, nämlich VS-PA-Wert (Vibration & Sound Psychoacoustic Annoyance) als Ausgangsvariable des Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsmodells eine objektive Variable, die auf den Höreigenschaften des menschlichen Ohres basiert. In diesem Fall ist auch die Beurteilung des Lagerfehlers durch Vergleich des VS-PA-Wertes mit dem objektiven Lagerfehlerklasse-Bewertungskriterium objektiv.The bearing defect class is preferably determined here, in particular in step e), by comparing the sound/vibration psychoacoustic annoyance index obtained in step d) with the bearing defect class evaluation criterion. The sound/vibration psychoacoustic annoyance index, namely the VS-PA value (Vibration & Sound Psychoacoustic Annoyance) as the output variable of the sound/vibration psychoacoustic annoyance model is an objective variable based on the hearing properties of the human ear. In this case, the assessment of the bearing defect by comparing the VS-PA value with the objective bearing defect class evaluation criterion is also objective.
Die Aufgabe der vorliegenden Anmeldung wird zum anderen durch eine Vorrichtung zur Erfassung von Lagerfehlern anhand der Höreigenschaften des menschlichen Ohres gelöst. Die Erfassungsvorrichtung umfasst:
- einen Sensor, der zum Erfassen von Schall- und/oder Schwingungssignalen eines Lagers verwendet ist, und
- einen Prozessor, der verwendet ist, um Folgendes auszuführen:
- Berechnen von psychoakustischen Parametern basierend auf den erfassten Schall- und/oder Schwingungssignalen,
- Eingeben der berechneten psychoakustischen Parameter in das Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsmodell, um einen Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsindex zu erhalten, und
- Bestimmen der Lagerfehlerklasse basierend auf dem Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsindex.
- a sensor used to detect sound and/or vibration signals of a bearing, and
- a processor used to perform:
- Calculation of psychoacoustic parameters based on the detected sound and/or vibration signals,
- inputting the calculated psychoacoustic parameters into the sound/vibration psychoacoustic annoyance model to obtain a sound/vibration psychoacoustic annoyance index, and
- Determining the bearing error class based on the sound/vibration psychoacoustic annoyance index.
In diesem Fall beginnt die Erfassungsvorrichtung zu arbeiten, wenn beispielsweise das Lager mithilfe eines Prüfstandes in Betrieb genommen ist. Die Erfassungsvorrichtung führt hier die meisten Schritte des oben genannten Verfahrens zur Erfassung von Lagerfehlern auf der Grundlage der Höreigenschaften des menschlichen Ohres durch.In this case, the detection device starts to work when, for example, the bearing is put into operation using a test bench. The detection device here performs most of the steps of the above method for detecting bearing errors based on the hearing characteristics of the human ear.
Vorzugsweise wird in einer Speichereinheit der Erfassungsvorrichtung, insbesondere des Prozessors der Erfassungsvorrichtung, ein Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsmodell, insbesondere ein optimiertes Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsmodell gespeichert. Bei der Ausführung eines bestimmten Schritts kann der Prozessor das gespeicherte Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsmodell, insbesondere das optimierte Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsmodell, aufrufen.A sound/vibration psychoacoustic annoyance model, in particular an optimized sound/vibration psychoacoustic annoyance model, is preferably stored in a memory unit of the detection device, in particular the processor of the detection device. Upon execution of a particular step, the processor may invoke the stored sound/vibration psychoacoustic annoyance model, particularly the optimized sound/vibration psychoacoustic annoyance model.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung weiterhin eine Anweisungseinrichtung, wobei die Anweisungseinrichtung zur Ausgabe der bestimmten Lagerfehlerklasse verwendet wird.In a preferred embodiment, the device also includes an instruction device, the instruction device being used to output the bearing error class determined.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei der Anweisungseinrichtung um eine Anzeigeeinrichtung, wodurch der Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsindex und/oder das Ergebnis seines Vergleichs mit dem Lagerfehlerklasse-Bewertungskriterium, d. h. die Lagerfehlerklasse, visuell angezeigt werden können.The instruction device is particularly preferably a display device, whereby the sound/vibration psychoacoustic annoyance index and/or the result of its comparison with the bearing error class evaluation criterion, i. H. the bearing defect class, can be displayed visually.
Alternativ ist die Anweisungseinrichtung ein akustisches Ausgabegerät, sodass der Prüfer durch den Schall leicht den Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsindex und/oder das Ergebnis seines Vergleichs mit dem Lagerfehlerklasse-Bewertungskriterium, d. h. die Lagerfehlerklasse erhalten kann.Alternatively, the instruction means is an acoustic output device, so that the tester can easily read through the sound the sound/vibration psychoacoustic annoyance index and/or the result of its comparison with the bearing fault class assessment criterion, i. H. the bearing defect class can be obtained.
Denkbar ist es, dass die Erfassungsvorrichtung auch andere notwendige Komponenten, wie z.B. Netzteil usw., enthalten soll.It is conceivable that the detection device should also contain other necessary components, such as a power pack, etc.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Erfassungsvorrichtung als Handgerät aufgebaut, wodurch das Lager einfach und flexibel geprüft werden kann und die Prüfung weitgehend nicht von Faktoren wie der Position des Prüfstandes des Lagers beeinflusst wird.In an advantageous embodiment, the detection device is designed as a hand-held device, which means that the bearing can be tested easily and flexibly and the test is largely unaffected by factors such as the position of the test stand of the bearing.
Mithilfe der in der Anmeldung bereitgestellten Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung von Lagerfehlern ist es möglich, die Höreigenschaften des menschlichen Ohres zu simulieren, um den Lagerbetrieb zu erfassen und somit fehlerhafte Lager zu identifizieren. Da zudem das Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsmodell für Lagerfehler optimiert ist, ist das hier bereitgestellte Verfahren hochempfindlich gegenüber Lagerfehlern, womit die Lagerfehler zuverlässig erfasst werden können. Das hier vorgeschlagene Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsmodell ist objektiv und nicht von subjektiven Faktoren beeinflusst, sodass die Zuverlässigkeit und die Stabilität höher sind. Im Vergleich zum herkömmlichen Verfahren der Spektrumanalyse ist keine Eingabe der Lagergröße und Drehzahl erforderlich, um die Lagerfehler zu beurteilen, sodass der Aufbau der Erfassungsvorrichtung vereinfacht ist.With the help of the method and device for detecting bearing defects provided in the application, it is possible to simulate the hearing properties of the human ear in order to record bearing operation and thus identify defective bearings. Since the sound/vibration psychoacoustic annoyance model is also optimized for bearing errors, the method provided here is highly sensitive to bearing errors, with which the bearing errors can be reliably recorded. The sound/vibration psychoacoustic annoyance model proposed here is objective and not influenced by subjective factors, so the reliability and stability are higher. Compared to the conventional method of spectrum analysis, inputting the bearing size and speed is not required to judge the bearing defects, so the structure of the detection device is simplified.
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen die Merkmale, Vorteile und technischen Wirkungen beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung beschrieben. Es zeigt:
-
1 ein Blockdiagramm der grundlegenden Schritte eines Verfahrens zur Erfassung von Lagerfehlern gemäß einer Ausführungsform. -
2 ein Blockdiagramm der Schritte zur Berechnung psychoakustischer Parameter gemäß einer Ausführungsform. -
3 ein Blockdiagramm der Schritte zur Optimierung eines Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsmodells gemäß einer Ausführungsform. -
4 eine grafische Darstellung eines Lagerfehlerklasse-Bewertungskriteriums gemäß einer Ausführungsform.
-
1 12 is a block diagram of the basic steps of a bearing failure detection method according to an embodiment. -
2 12 is a block diagram of the steps for calculating psychoacoustic parameters according to one embodiment. -
3 14 is a block diagram of the steps for optimizing a sound/vibration psychoacoustic annoyance model according to one embodiment. -
4 a graphical representation of a bearing error class evaluation criterion according to an embodiment.
Wie in
Andererseits erfolgt b) Ermitteln der Schall- und/oder Schwingungssignale eines Lagers insbesondere mittels eines Sensors in der Erfassungsvorrichtung. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Schall- und/oder Schwingungssignale akustische Drucksignale oder Schwingungsbeschleunigungssignale im Zeitbereich. Dann erfolgt insbesondere mithilfe eines Prozessors in der Erfassungsvorrichtung c) Berechnen psychoakustischer Parameter anhand der ermittelten Schall- und/oder Schwingungssignale.On the other hand, b) the sound and/or vibration signals of a bearing are determined, in particular by means of a sensor in the detection process direction. In the present embodiment, the sound and/or vibration signals are acoustic pressure signals or vibration acceleration signals in the time domain. Then, in particular with the aid of a processor in the detection device c), psychoacoustic parameters are calculated using the determined sound and/or vibration signals.
Dann erfolgt insbesondere mithilfe des Prozessors in der Erfassungsvorrichtung d) Eingeben der berechneten psychoakustischen Parameter in das erhaltene Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsmodell, sodass ein Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsindex (VS-PA-Wert) erhalten wird, damit e) Bestimmen der Lagerfehlerklasse anhand des erhaltenen Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsindex (VS-PA-Wert) erfolgt.Then, in particular with the help of the processor in the detection device, d) the calculated psychoacoustic parameters are entered into the obtained sound/vibration psychoacoustic annoyance model, so that a sound/vibration psychoacoustic annoyance index (VS-PA value) is obtained, so that e) determining the bearing error class based on the received sound/vibration psychoacoustic annoyance index (VS-PA value).
Mithilfe des Erfassungsverfahrens gemäß der vorliegenden Ausführungsform können die Höreigenschaften des menschlichen Ohres simuliert werden, um den Lagerbetrieb zu erfassen und somit fehlerhafte Lager zu identifizieren. Das Erfassungsverfahren wird nicht von subjektiven Faktoren beeinflusst und hat eine hohe Objektivität, sodass die Zuverlässigkeit und die Stabilität der Erfassung höher sind. Darüber hinaus ist im Vergleich zum herkömmlichen Verfahren der Spektrumanalyse keine Eingabe der Lagergröße und Drehzahl erforderlich, um die Lagerfehler zu beurteilen, sodass der Aufbau der Erfassungsvorrichtung vereinfacht ist.With the aid of the detection method according to the present embodiment, the hearing properties of the human ear can be simulated in order to detect bearing operation and thus identify defective bearings. The detection method is not affected by subjective factors and has high objectivity, so the reliability and stability of detection are higher. In addition, compared to the conventional method of spectrum analysis, input of the bearing size and rotational speed is not required to judge the bearing defects, so the structure of the detection device is simplified.
Hier wird die charakteristische Lautheit der Schall-/Schwingungssignale auf der Bark-Skala mit dem Lautheitsmodell erhalten, und dann kann die Gesamtlautheit durch Integration der charakteristischen Lautheit auf der Bark-Skala erhalten werden. In ähnlicher Weise wird die charakteristische Schärfe der Schall-/Schwingungssignale auf der Bark-Skala mit dem Schärfemodell erhalten, und dann kann die Gesamtschärfe durch Integration der charakteristischen Schärfe der Schall-/Schwingungssignale auf der Bark-Skala erhalten werden. In ähnlicher Weise wird die charakteristische Rauigkeit der Schall-/Schwingungssignale auf der Bark-Skala mit dem Rauigkeitsmodell erhalten, und dann kann die Gesamtrauigkeit durch Integration der charakteristischen Rauigkeit auf der Bark-Skala erhalten werden. In ähnlicher Weise wird die charakteristische Schwankungsstärke der Schall-/Schwingungssignale auf der Bark-Skala mit dem Schwankungsstärkemodell erhalten, und dann kann die Gesamtschwankungsstärke durch Integration der charakteristischen Schwankungsstärke auf der Bark-Skala erhalten werden. Die daraus resultierende Gesamtlautheit, Gesamtschärfe, Gesamtrauigkeit und/oder Gesamtschwankungsstärke können als Eingangsvariable in nachfolgenden Schritten jeweils in das Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsmodell, vorzugsweise das optimierte Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsmodell, eingegeben werden.Here, the characteristic loudness of the sound/vibration signals on the Bark scale is obtained with the loudness model, and then the overall loudness can be obtained by integrating the characteristic loudness on the Bark scale. Similarly, the characteristic sharpness of the Bark-scale sound/vibration signals is obtained with the sharpness model, and then the overall sharpness can be obtained by integrating the characteristic sharpness of the Bark-scale sound/vibration signals. Similarly, the characteristic roughness of the sound/vibration signals on the Bark scale is obtained with the roughness model, and then the total roughness can be obtained by integrating the characteristic roughness on the Bark scale. Similarly, the characteristic fluctuation magnitude of the sound/vibration signals on the Bark scale is obtained with the fluctuation magnitude model, and then the total fluctuation magnitude can be obtained by integrating the characteristic fluctuation magnitude on the Bark scale. The resulting overall loudness, overall sharpness, overall roughness and/or overall fluctuation strength can be entered as input variables in subsequent steps in the sound/vibration psychoacoustics annoyance model, preferably the optimized sound/vibration psychoacoustics annoyance model.
Darüber hinaus zeigt
In der vorliegenden Ausführungsform liegt der Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsindex (VS-PA-Wert), der durch das Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsmodell, vorzugsweise das optimierte Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsmodell, erhalten wird, im Bereich von 0 bis 1. Hier kann ein mögliches Lagerfehlerklasse-Bewertungskriterium aus dem Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsmodell ermittelt werden, d. h. das Lager wird als normal angesehen, wenn der VS-PA-Wert im Bereich von 0 bis 0,4 liegt, das Lager wird als geringfügig fehlerhaft angesehen, wenn der VS-PA-Wert im Bereich von 0,4 bis 0,8 liegt, und das Lager wird als schwerwiegend fehlerhaft angesehen, wenn der VS-PA-Wert im Bereich von 0,8 bis 1 liegt.In the present embodiment, the Sound/Vibration Psychoacoustic Annoyance Index (VS-PA value) determined by the Sound/Vibration Psychoacoustic Annoyance Model is preferable wise the optimized sound/vibration psychoacoustic annoyance model is obtained, in the range from 0 to 1. Here a possible bearing error class evaluation criterion can be determined from the sound/vibration psychoacoustic annoyance model, ie the bearing is regarded as normal if the VS-PA value is in the range of 0 to 0.4, the bearing is considered to be minor defective, if VS-PA value is in the range of 0.4 to 0.8, the bearing is considered to be severely defective , if the VS-PA value is in the range of 0.8 to 1.
In einer weiteren Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Erfassung von Lagerfehlern auf der Grundlage der Höreigenschaften des menschlichen Ohres vorgesehen. Die Erfassungsvorrichtung ist in der vorliegenden Ausführungsform als Handgerät aufgebaut.In a further embodiment according to the present invention, an apparatus for detecting bearing errors based on the auditory characteristics of the human ear is provided. In the present embodiment, the detection device is designed as a hand-held device.
Die Erfassungsvorrichtung umfasst einen Sensor, einen Prozessor, eine Anweisungseinrichtung und ein Netzteil, das den Sensor, den Prozessor und die Anweisungseinrichtung mit Strom versorgt. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein bevorzugt optimiertes Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsmodell in einer Speichereinheit des Prozessors der Erfassungsvorrichtung gespeichert.The sensing device includes a sensor, a processor, a commander, and a power supply that provides power to the sensor, processor, and commander. In the present embodiment, a preferably optimized sound/vibration psychoacoustic annoyance model is stored in a memory unit of the processor of the detection device.
Die Erfassungsvorrichtung beginnt zu arbeiten, wenn das Lager mithilfe eines Prüfstandes in Betrieb genommen ist. Zunächst werden die Schall- und/oder Schwingungssignale des Lagers mit dem Sensor erfasst. Anschließend werden die psychoakustischen Parameter mit dem Prozessor basierend auf den erfassten Schall- und/oder Schwingungssignalen berechnet, und die berechneten psychoakustischen Parameter werden in das Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsmodell eingegeben, um einen Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsindex zu erhalten. Schließlich wird die Lagerfehlerklasse basierend auf dem Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsindex bestimmt.The detection device starts to work when the bearing is put into operation using a test bench. First, the sound and/or vibration signals of the bearing are recorded with the sensor. Subsequently, the psychoacoustic parameters are calculated with the processor based on the detected sound and/or vibration signals, and the calculated psychoacoustic parameters are input into the sound/vibration psychoacoustic annoyance model to obtain a sound/vibration psychoacoustic annoyance index. Finally, the bearing failure class is determined based on the sound/vibration psychoacoustic annoyance index.
In der vorliegenden Ausführungsform können der Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsindex und/oder das Ergebnis seines Vergleichs mit dem Lagerfehlerklasse-Bewertungskriterium, d.h. die Lagerfehlerklasse unter Verwendung der Anweisungseinrichtung, ausgegeben werden. Vorzugsweise handelt es sich bei der Anweisungseinrichtung um eine Anzeigeeinrichtung, durch die der Prüfer den Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsindex und/oder die Lagerfehlerklasse ablesen kann. Alternativ oder zusätzlich ist die Anweisungseinrichtung ein akustisches Ausgabegerät, wobei der Prüfer auch z.B. durch Sprache über den Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsindex und/oder die Lagerfehlerklasse informiert werden kann.In the present embodiment, the sound/vibration psychoacoustic annoyance index and/or the result of its comparison with the bearing defect class evaluation criterion, i.e. the bearing defect class, can be output using the instructing means. The instruction device is preferably a display device through which the tester can read the sound/vibration psychoacoustic annoyance index and/or the bearing defect class. Alternatively or additionally, the instruction device is an acoustic output device, in which case the tester can also be informed, e.g. by speech, about the sound/vibration psychoacoustic annoyance index and/or the bearing error class.
Mit dem Verfahren und der Vorrichtung zur Erfassung von Lagerfehlern, die gemäß den hierin enthaltenen Ausführungsformen bereitgestellt werden, ist es möglich, die Höreigenschaften des menschlichen Ohres zu simulieren, um den Lagerbetrieb zu erfassen und somit die fehlerhafte Lager zu identifizieren. Da das Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsmodell für Lagerfehler optimiert ist, ist das hier bereitgestellte Verfahren hochempfindlich gegenüber Lagerfehlern, womit die Lagerfehler zuverlässig erfasst werden können. Das hier vorgeschlagene Schall/Schwingung-Psychoakustik-Lästigkeitsmodell ist objektiv und nicht von subjektiven Faktoren beeinflusst, sodass die Zuverlässigkeit und die Stabilität höher sind. Im Vergleich zum herkömmlichen Verfahren der Spektrumanalyse ist keine Eingabe der Lagergröße und Drehzahl erforderlich, um die Lagerfehler zu beurteilen, sodass der Aufbau der Erfassungsvorrichtung vereinfacht ist.With the method and apparatus for detecting bearing failures provided according to the embodiments contained herein, it is possible to simulate the auditory characteristics of the human ear in order to detect bearing operation and thus identify the defective bearings. Since the sound/vibration psychoacoustic annoyance model is optimized for bearing errors, the method provided here is highly sensitive to bearing errors, with which the bearing errors can be reliably detected. The sound/vibration psychoacoustic annoyance model proposed here is objective and not influenced by subjective factors, so the reliability and stability are higher. Compared to the conventional method of spectrum analysis, inputting the bearing size and speed is not required to judge the bearing defects, so the structure of the detection device is simplified.
Obwohl die möglichen Ausführungsformen in der obigen Beschreibung beispielhaft beschrieben sind, soll es sich verstehen, dass es noch eine große Anzahl von Ausführungsformenvarianten durch eine Kombination aller bekannten und vom technischen Personal leicht gedachten technischen Merkmale und Ausführungsformen gibt. Es soll sich auch verstehen, dass die beispielhaften Ausführungsformen nur Beispiele sind und solche Ausführungsformen in keiner Weise den Schutzumfang, die Anwendungen und Konstrukte der vorliegenden Erfindung einschränken. Mittels der obigen Beschreibung wird eher eine technische Lehre für das technische Personal für die Umsetzung mindestens einer beispielhaften Ausführungsform bereitgestellt, wobei verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, insbesondere in Bezug auf die funktionellen und strukturellen Aspekte des Bauteils, solange es nicht vom Schutzumfang der Ansprüche abweicht.Although the possible embodiments are described by way of example in the above description, it should be understood that there are still a large number of embodiment variants through a combination of all the technical features and embodiments known and easily thought of by technical personnel. It is also to be understood that the exemplary embodiments are only examples, and such embodiments in no way limit the scope, applications, and constructs of the present invention. Rather, the above description is intended to provide technical instruction for technicians implementing at least one exemplary embodiment, while various changes may be made, particularly in relation to the functional and structural aspects of the device, as long as it does not depart from the scope of the claims.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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