DE3907419A1

DE3907419A1 - Method for preventing damage in a machine or device

Info

Publication number: DE3907419A1
Application number: DE19893907419
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dipl Ing Schoeckle
Original assignee: INGENIEURGESELLSCHAFT fur BEH
Current assignee: INGENIEURGESELLSCHAFT fur BEH
Priority date: 1989-03-08
Filing date: 1989-03-08
Publication date: 1990-09-13

Abstract

For saving maintenance, for preventing damage and for the simultaneous reduction in the probability of machine damage occurring in the short term, it is proposed, for a machine or device having parts moving in repeated rotation, subjected to wear or damage and which have an increased sound emission with increasing wear or damage, to determine the sound emission or the structure-borne sound as a function of a prescribed time or time-span in rotation, at least in the case of a wearing machine part, to compare the value determined with a prescribed associated limiting value and, in the event of exceeding the prescribed limiting value, to output a signal or a report in order only then to maintain the machine or the device.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schadensverhütung an einer Maschine oder Vorrichtung mit sich in wiederholendem Turnus bewegenden Teilen, die einem Verschleiß oder einer Beschädigung unterworfen sind und die mit zunehmendem Verschleiß oder einer Beschädigung eine erhöhte Schallabstrahlung haben.The invention relates to a method for preventing damage a machine or device with repetitive Periodic moving parts that wear or a Damage is subject to and with increasing wear or damage has increased sound radiation.

Bei wertvollen Maschinen oder Maschinen, die bei einem Maschinenschaden ein hohes Gefährdungsrisiko aufweisen, wird ein erheblicher Instandsetzungsaufwand getrieben. Verschleißgefährdete Teile werden nach einer bestimmten Betriebszeit ausgetauscht obwohl ein tatsächlicher Schaden erst viel später eintreten würde.For valuable machines or machines that work for one Machine damage with a high risk of danger is a considerable maintenance effort. Parts subject to wear are classified according to a specific Operating time exchanged although an actual damage is only would happen much later.

Es ist bekannt zum Schutz eines Verbrennungsmotors, der zur Abgasreinhaltung und zur Betriebsstoffeinsparung mit einem besonders mageren Gemisch betrieben wird und bei dem in gewissen Betriebsbereichen Fehlzündungen auftreten, durch Klopfsensoren diese Fehlzündungen zu ermitteln und beim einem gehäuften Auftreten automatisch eine Änderung der Betriebsverhältnisse einzuleiten, bspw. durch Änderung der Kraftstoffeinspritzmenge oder durch Lastverminderung.It is known to protect an internal combustion engine, which is used for Exhaust emissions and fuel savings with one particularly lean mixture is operated and in certain Operating areas misfire occur due to knock sensors to identify these misfires and at a heaped A change in the operating conditions automatically occurs initiate, for example by changing the fuel injection quantity or by reducing the load.

In Vermeidung der geschilderten Nachteile, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu optimieren, daß die notwendigen vorbeugenden Wartungen zeitlich möglichst kurz vor einem tatsächlich zu erwartenden Schaden durchgeführt werden können.In avoiding the disadvantages described, the present invention the object of a method of to optimize the type mentioned above so that the necessary preventive maintenance as soon as possible actually expected damage can be carried out.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß in Abhängigkeit einer vorgegebenen Zeit oder Zeitspanne im Turnus mindestens bei einem verschleißenden Maschinenteil die Schallabstrahlung bestimmt und der bestimmte Wert mit einem vorgegebenen zugeordneten Grenzwert verglichen wird, und daß beim Überschreiten des vorgegebenen Grenzwerts ein Signal oder eine Mitteilung ausgegeben wird. To achieve this object, the invention provides that in Dependency of a given time or period of time in rotation at least in the case of a wearing machine part Sound radiation determined and the certain value with a predetermined predetermined limit value is compared, and that a signal or if the specified limit is exceeded a message is issued.

Durch eine solche Maschinenüberwachung können auch frühzeitig außerordentliche Schädigungen festgestellt und eine rechtzeitige Reparatur veranlaßt werden, ohne daß der eigentliche zu erwartende Schaden eintritt. Durch die vermiedenen Folgeschäden kann eine wesentlich verbesserte Betriebssicherheit erreicht und ein unerwarteter Totalausfall der Maschine vermieden werden.Such machine monitoring can also be done early extraordinary damage found and timely Repair can be arranged without the actual too expected damage occurs. Because of the consequential damage avoided can achieve significantly improved operational safety and an unexpected total machine failure can be avoided.

Die Schadensüberwachung kann praktisch kontinuierlich während des ganzen Betriebs der Maschine oder nur in bestimmten Zeitabständen, bspw. beim täglichen Anlaufen oder bei sonst erforderlichen Wartungsarbeiten routinemäßig durchgeführt werden.Damage monitoring can be practically continuous during of the whole operation of the machine or only in certain Time intervals, e.g. when starting daily or otherwise required maintenance work performed routinely will.

Um Fehlmeldungen zu vermeiden kann in besonders vorteilhafter Weise erst beim Auftreten mehrerer Überschreitungen des Grenzwerts in Reihenfolge ein Signal oder eine Mitteilung ausgegeben werden.To avoid false positives can be particularly advantageous Only when multiple exceedances occur Limit in order a signal or message be issued.

Es kann als Vergleichswert ein in der Zeitspanne auftretender Maximalwert mit dem vorgegebenen Grenzwert verglichen werden. Es kann aber auch eine Meßwertsumme über eine vorgegebene Zeitspanne ermittelt und dieser Mittelwert einem entsprechend festgelegten Grenzwert gegenübergestellt werden.It can be used as a comparison value in the period of time Maximum value can be compared with the specified limit value. It can also be a total of measured values over a predetermined Time period determined and this average one accordingly set limit are compared.

Eine besonders gute Überwachungssicherheit wird erreicht, wenn die Werte der Schallabstrahlung nur bei einer vorgegebenen Betriebsbedingung ermittelt wird, insbesondere einer vorgegebenen Drehzahl, bei bestimmter Belastung und/oder Temperatur um so mögliche andere Beeinflussungen der ermittelten Werte möglichst auszuschließen.Particularly good surveillance security is achieved if the values of sound radiation only at a given one Operating condition is determined, especially one predetermined speed, with certain load and / or Temperature the other possible influences of the determined Exclude values if possible.

Eine besonders hohe Überwachungsqualität kann erreicht werden, wenn jedem zu überwachenden empfindlichen Bauteil ein besonderer Grenzwert und ggf. ein besonderer Sensor zugeordnet wird. Die verwendeten Sensoren können dann optimal an den speziellen Stellen der Maschine angebracht werden, an der eine neu auftretende Störung am leichtesten ermittelt werden kann.A particularly high monitoring quality can be achieved if each sensitive component to be monitored has a special one Limit and, if necessary, a special sensor is assigned. The The sensors used can then be optimally connected to the special Places of the machine to be attached to a new one occurring fault can be determined most easily.

Eine universelle Überwachung, bei der auch drohende unerwartete Schäden an nicht überwachten Stellen ermittelt werden können, kann dadurch erfolgen, daß zusätzlich das ganze Schallprofil eines Arbeitszykluses überwacht und mit einem vorgegebenen Grenzprofil verglichen wird, wobei dann beim Überschreiten einzelner Werte des Grenzprofils ein Signal oder eine Mitteilung ausgegeben wird.Universal surveillance, including threatening unexpected Damage to unsupervised points can be determined can be done in that the entire sound profile of a work cycle and monitored with a predetermined Limit profile is compared, then when exceeding individual values of the limit profile a signal or a message is issued.

Besonders vorteilhaft kann zur Überwachung einer Maschine mit umlaufender Kurbelwelle die in Hauptlagern in einem Maschinengehäuse gelagert ist und die über Pleuel mit jeweils einem Kolben zusammenwirkt, wobei den einzelnen Bauteilen zuordenbare Betriebsgeräusche auftreten, diese Betriebsgeräusche, vorzugsweise im Leerlauf oder einer definierten Drehzahl der Kurbelwelle der Maschinenbelastung und ggf. der Betriebstemperatur in Abhängigkeit vom Kurbelwinkel erfaßt und mit den einzelnen Bauteilen zugeordneten vorgegebenen Grenzwerten verglichen werden, wobei dann beim Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwerts für das betreffende Bauteil ein Signal abgegeben wird. Bei einer solchen Überwachung kann dann genau angegeben werden, für welches Bauteil alsbald ein Austausch notwendig ist. Bei einem Verbrennungsmotor können bspw. für jeden einzelnen Kolben Sensoren angeordnet werden. Es ist bekannt, daß im Leerlauf beim Belastungswechsel eine Vergrößerung des Lagerspiels durch erhöhte Geräuschabstrahlung erkannt werden kann. Mit wachsendem Kolbenspiel können bei der Belastungsumkehr Kippgeräusche festgestellt werden, die jeweils bei einer ganz bestimmten Kurbelwellenlage auftreten. Die Geräuschüberwachung muß deshalb nur für den jeweiligen Zylinder in einem relativ geringen Winkellagebereich der Kurbelwelle überwacht werden. Durch das zeitliche Auftreten im Betriebszyklus können die auftretenden Geräusche den einzelnen Bauteilen genau zugeordnet werden, so daß auch bereits mit nur einem Sensor bei entsprechend exakter zeitlicher Unterteilung der Überwachung praktisch alle zu erwartenden Verschleißschäden ermittelt werden können, bevor überhaupt ein wesentlicher Schaden entsteht.Can be particularly advantageous for monitoring a machine with revolving crankshaft in the main bearings in one Machine housing is mounted and the connecting rods with each a piston cooperates, the individual components assignable operating noises occur, these Operating noise, preferably at idle or one defined speed of the crankshaft of the machine load and possibly the operating temperature depending on the crank angle recorded and assigned with the individual components Limit values are compared, then when exceeded a predetermined limit for the component in question Signal is emitted. With such monitoring, then be specified exactly for which component soon Exchange is necessary. With an internal combustion engine For example, sensors can be arranged for each individual piston. It it is known that an idle when changing loads Enlargement of the bearing play through increased noise radiation can be recognized. With increasing piston play, the Load reversal tilting noises are detected, respectively occur at a specific crankshaft position. The Noise monitoring is therefore only necessary for the respective cylinder in a relatively small angular position range of the crankshaft be monitored. Due to the temporal occurrence in Operating cycle, the noise that occurs can the individual Components are assigned precisely, so that even with only a sensor with a correspondingly exact time division monitoring practically all expected wear damage can be determined before any essential Damage occurs.

In der beigefügten Fig. 1 ist für ein Maschinenteil, bspw. ein Kolben, der ausgestrahlte Schwingungspegel über die gesamte Lebensdauer aufgezeichnet. Bei einem neuen Motor, der noch nicht eingelaufen ist, ist der Schwingungspegel relativ hoch und er nimmt mit der Einlaufphase ab. Üblicherweise wird bei Maschinenteilen, deren Ausfall hohe Folgeschäden hat, das gefährdete Maschinenteil zu einem festgelegten Wartungszeitpunkt ausgetauscht. Wie aus der Skizze ersichtlich ist, könnte aber ein solches Bauteil noch ohne Schwierigkeiten über längere Zeit weiterverwendet werden. Erst nach einiger Zeit mit zunehmendem Verschleiß erhöht sich der Schwingungspegel und es wird damit angezeigt, daß eine Reparatur notwendig ist. Diese Reparatur muß nicht unbedingt unmittelbar nach der Feststellung erfolgen, jedoch alsbald um einen Ausfall sicher zu vermeiden.In the accompanying Fig. 1, a piston which is radiated vibration level for a machine part, for example. Recorded over the entire lifetime. With a new engine that has not yet broken in, the vibration level is relatively high and decreases with the break-in phase. In the case of machine parts whose failure has high consequential damage, the endangered machine part is usually replaced at a specified maintenance time. As can be seen from the sketch, such a component could still be used for a long time without difficulty. Only after some time with increasing wear does the vibration level increase, indicating that a repair is necessary. This repair does not necessarily have to be carried out immediately after detection, but soon to avoid a failure.

In Fig. 2 ist in schematischer Darstellung ein Motorschnitt gezeigt, bei dem eine Kurbelwelle 1 in einem Motorgehäuse 2 drehbar gelagert ist. Diese Kurbelwelle 1 ist über Pleuel 3 mit jeweils einem Kolben 4 verbunden. Zur Steuerung der Verbrennungsluft sind Ventile 5 vorgesehen. Zur Schadensüberwachung sind im Bereich der Kurbelwelle 1 im Bereich des oberen Totpunkts des Kolbens 4 und im Bereich der Ventile Sensoren 6, 6′, 6′′ am Motorgehäuse 2 angeordnet. Diese Sensoren 6 sind mit einer Datenerfassung 7 verbunden, die die gemessenen Schwingungspegel auswertet und mit vorgegebenen Grenzwerten vergleicht. Wird einer der vorgegebenen Grenzwerte überschritten, so erfolgt über einen Signalgeber ein Signal oder die Ausgabe eines entsprechenden Hinweises, daß der der Grenzwertüberschreitung zugeordnete Teil, bspw. ein Kolben 4, ein Ventil 5 oder ein zugehöriger Kipphebel alsbald ausfallen wird. Der Signalgeber kann bspw. in Form eines Datenausdruckes erfolgen oder durch entsprechend angeordnete und geschaltete Meldelampen, Leuchtdioden oder dgl. Die eigentlichen Wartungsintervalle der Maschine können so wesentlich verlängert werden, ohne daß die Gefahr des Eintretens eines unerwarteten Maschinenschadens erhöht wird.In Fig. 2 a schematic representation of a motor section is shown, is rotatably supported in a motor housing 2 in which a crankshaft 1. This crankshaft 1 is connected to a piston 4 via connecting rods 3 . Valves 5 are provided for controlling the combustion air. To monitor damage, sensors 6 , 6 ', 6 ''are arranged on the engine housing 2 in the area of the crankshaft 1 in the area of the top dead center of the piston 4 and in the area of the valves. These sensors 6 are connected to a data acquisition 7 , which evaluates the measured vibration levels and compares them with predetermined limit values. If one of the predetermined limit values is exceeded, a signal is emitted or a corresponding message is issued via a signal generator that the part associated with the limit value violation, for example a piston 4 , a valve 5 or an associated rocker arm, will soon fail. The signal generator can be in the form of a data printout, for example, or by means of appropriately arranged and switched signal lamps, light-emitting diodes or the like. The actual maintenance intervals of the machine can thus be significantly extended without increasing the risk of unexpected machine damage occurring.

Claims

1. A method for preventing damage to a machine or device with moving parts in repetitive rotation, which are subject to wear or damage and which have increased sound radiation with increasing wear or damage, characterized in that depending on a predetermined time or period of time in rotation at least in the case of a wearing machine part, the sound radiation or structure-borne noise is determined and the determined value is compared with a predetermined assigned limit value, and that a signal or a message is output when the predetermined limit value is exceeded.

2. The method according to claim 1, characterized in that only if several limit values are exceeded in Order a signal or message is issued.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that as a comparison value, one occurring in the period Maximum value for comparison with the specified limit is used.

4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that as a comparison value, a value determined over the period of time Average sound emission for comparison with the predetermined limit value is used.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the values of the sound radiation only at a predetermined operating condition can be determined, in particular a predetermined speed, load and / or Temperature.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized characterized in that each component to be monitored special limit value and possibly a special sensor assigned.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized characterized that in particular the whole Sound profile of a work cycle monitored and with a Limit profile is compared and that when the predetermined limit profile at a point a signal or a message is issued.

8. The method in particular according to one of claims 1 to 7 for a machine with a rotating crankshaft ( 1 ) which is mounted in main bearings in a housing ( 2 ) and which cooperates with a piston ( 4 ) via connecting rods ( 3 ), the Operating noises can be assigned to individual components, characterized in that the operating noises that occur are preferably recorded in idle mode or at a defined speed of the crankshaft ( 1 ), the engine load and possibly the operating temperature as a function of the crank angle and are compared with the predetermined limit values assigned to the individual components and that a signal is output when a predetermined limit value is exceeded for the part in question.