ES2287973T3 - Dispositivo para la inspeccion de cojinetes de motores principales de material rodante. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de inspección de cojinetes utilizado para inspeccionar un cojinete de un motor principal ferroviario, que comprende: un detector (1) de vibración y una unidad (3) de análisis de vibración para extraer un determinado valor de vibración del cojinete, caracterizado porque, el dispositivo de inspección de cojinetes comprende además una unidad (30) de análisis cuantitativo habilitada para medir un contenido de metal en grasa tomada como muestra de dicho cojinete y una unidad (5, 32) de determinación que determina si hay un defecto del cojinete basándose en el valor de vibración y el contenido de metal en la grasa extraídos.
Description
Dispositivo para la inspección de cojinetes de
motores principales de material rodante.
Esta invención se refiere a un dispositivo y
método de inspección de cojinetes utilizado para inspeccionar un
motor principal ferroviario, y más específicamente a un dispositivo
de inspección de cojinetes que puede detectar un defecto de un
cojinete sin desmontar el motor principal anteriormente
mencionado.
Convencionalmente, un motor principal
ferroviario se retira de un vehículo después de haberse utilizado
durante un determinado periodo de tiempo, y se lleva a cabo la
inspección para comprobar si un cojinete u otra parte del motor
tienen algún defecto tal como daño y abrasión. Esta inspección se
realiza generalmente después de que el motor principal esté
desmontado. Un inspector responsable encuentra visualmente el daño y
la abrasión del cojinete. Los defectos típicos encontrados mediante
la inspección incluyen abolladuras provocadas por la colisión con
otros objetos, una marca de presión dejada tras el acoplamiento con
otros objetos, la corrosión eléctrica provocada debido a la
descarga, y otra abrasión. Si se encuentra cualquier superficie
cóncava o convexa que no se ha formado sobre una parte de cojinete
nueva, una superficie imprecisa de una parte de cojinete debido a
que la corrosión eléctrica o a la abrasión supera el límite
admisible, el motor principal se vuelve a montar con un nuevo
cojinete reemplazado y se monta de nuevo en el vehículo
ferroviario.
Sin embargo, el método de inspección
anteriormente mencionado tiene un inconveniente ya que requiere
mucho tiempo y trabajo tanto para desmontar el motor principal como
para volver a montar el mismo. Por otra parte es posible que la
misma inspección sea la causa de un defecto de un cojinete. En el
nuevo montaje, por ejemplo, pueden producirse abolladuras en una
parte de cojinete que no se han encontrado antes de la inspección.
Además, dado que la inspección se realiza visualmente, la
posibilidad de no ver un defecto no puede eliminarse perfectamente.
Por el contrario, si un cojinete parece aparentemente defectuoso
aunque sustancialmente no tenga ningún problema, tal parte de
cojinete será reemplazada. Por consiguiente, se necesita el coste
para un reemplazo innecesario.
El documento US 4 366 544 muestra que puede
utilizarse un detector de vibración para extraer un valor
determinado de vibración, por ejemplo un valor eficaz, y puede
utilizarse una unidad de determinación para determinar un defecto
en el cojinete. El documento US 4 620 185 muestra que el lubricante
se vigila para determinar la presencia de niveles anormales. Por
otra parte, el documento GB 2 269 638 A muestra que la sustancia
lubricante se analiza durante el movimiento de las partes
rodantes.
Por lo tanto un objetivo de la presente
invención es presentar un dispositivo de inspección de cojinetes que
puede detectar un defecto de un cojinete de un motor principal
ferroviario sin desmontar el motor principal de manera que se
reduce el tiempo y el trabajo necesarios para desmontar y montar el
motor principal y para impedir daños proporcionados a la parte de
cojinete en el desmontaje y montaje. Adicionalmente, otro objetivo
de la presente invención es proporcionar un dispositivo de
inspección de cojinetes habilitado para encontrar un defecto que
puede pasarse por alto mediante inspección visual. Además, otro
objetivo de la invención es presentar un dispositivo de inspección
de cojinetes que puede detectar un cojinete defectuoso que necesita
reemplazarse sustancialmente a pesar de su apa-
riencia.
riencia.
La invención se refiere a un dispositivo y
método de inspección de cojinetes tal como se define en las
reivindicaciones 1 y 14 respectivamente. En una primera
realización, el dispositivo de inspección de cojinetes se
caracteriza por comprender un detector de vibración habilitado para
emitir una señal eléctrica que indica una vibración de dicho
cojinete, una unidad de análisis de vibración para convertir la
salida de señal eléctrica desde dicho detector de vibración en
datos en el dominio del tiempo para extraer un valor eficaz de dicha
vibración, y una unidad de determinación para comparar dicho valor
eficaz extraído por dicha unidad de análisis de vibración cuando
dicho motor principal se acciona de manera giratoria a una
revolución específica predeterminada con un valor de referencia
predeterminado para decidir si dicho cojinete es defectuoso o no a
partir del resultado de la comparación.
No hay limitación en el detector de vibración si
éste puede convertir una vibración en una señal eléctrica tal como
un sensor de aceleración de vibración y un sensor de vibración de un
tipo de detección de velocidad o de un tipo de detección de
desplazamiento. La unidad de análisis de vibración es un dispositivo
conocido que aplica procesamiento de señal tal como procesamiento
de amplificación y procesamiento de filtrado sobre la entrada de
señal eléctrica desde el detector de vibración para extraer el
elemento de señal que muestra la vibración del cojinete y analiza
la forma de onda o la frecuencia de la vibración. La unidad de
determinación realiza diversos procesamientos de datos basándose en
los datos de análisis obtenidos de la unidad de análisis de
vibración. La unidad de determinación puede construirse con un
sistema informático conocido, por ejemplo.
En el dispositivo de inspección de cojinetes así
estructurado, una vibración convertida en una señal eléctrica
mediante el detector de vibración se introduce en la unidad de
análisis de vibración, en la que el procesamiento de la forma de
onda para eliminar un elemento de ruido provocado por una vibración
u otra de alguna otra parte distinta al cojinete se ejecuta por
medio de una técnica de procesamiento de señal conocida con el fin
de extraer el valor eficaz de la vibración del cojinete. El valor
eficaz extraído en este momento es uno de los datos que representan
el nivel de vibración del propio cojinete. Cuanto mayor es la
vibración del cojinete, más grande se vuelve el valor eficaz. En
consecuencia, si el valor eficaz de la vibración es mayor que un
determinado valor de referencia, se considera que está generándose
una vibración que supera el límite admisible. La unidad de
determinación compara por tanto el valor eficaz de la vibración
medido realmente con el valor de referencia, y decide si dicho
cojinete es defectuoso o no basándose en el resultado de la
comparación. El valor eficaz de la vibración alrededor del límite
admisible se selecciona como el valor de referencia, basándose en
lo que se determina si una vibración generada supera el límite
admisible. Tal valor de referencia puede ser un valor calculado
estadísticamente a partir de un número de muestras, o un valor
teórico obtenido a través de un análisis utilizando un modelo.
Según este dispositivo de inspección de
cojinetes, puede determinarse si un cojinete es defectuoso o no
comprobando si una vibración generada supera el límite admisible.
Por lo tanto, puede detectarse un defecto del cojinete del motor
principal ferroviario sin desmontar el motor principal. Como
resultado, puede reducirse el trabajo y tiempo requeridos para
desmontar y montar el motor principal, y también pueden impedir
daños proporcionados a la parte de cojinete en el desmontaje y
montaje. Además, a diferencia de la inspección visual, puede
detectarse perfectamente el problema de que se genera
sustancialmente una vibración.
En una segunda realización, el dispositivo de
inspección de cojinetes se caracteriza por comprender un detector
de vibración habilitado para emitir una señal eléctrica que indica
una vibración de dicho cojinete, una unidad de análisis de
vibración para convertir la salida de señal eléctrica desde dicho
detector de vibración en datos en el dominio del tiempo para
extraer un valor máximo de dicha vibración, y una unidad de
determinación para comparar dicho valor máximo extraído por dicha
unidad de análisis de vibración cuando dicho motor principal se
acciona de manera giratoria a una revolución específica
predeterminada con un valor de referencia predeterminado para
decidir si dicho cojinete es defectuoso o no a partir del resultado
de la comparación.
Este dispositivo de inspección de cojinetes
tiene la misma estructura pero utiliza el valor máximo de la
vibración del cojinete como criterio para la determinación. El
valor máximo de la vibración es también uno de los datos que
representan el nivel de vibración del propio cojinete. Cuanto mayor
es la vibración, mayor se vuelve el máximo. Por lo tanto, si el
valor máximo de la vibración es mayor que un determinado valor de
referencia, se considera que está generándose una vibración que
supera el límite admisible.
Según este dispositivo de inspección de
cojinetes, se determina si un cojinete es defectuoso o no
comprobando si una vibración del cojinete es mayor que el límite
admisible. En consecuencia, puede detectarse un defecto de un
cojinete de un motor principal ferroviario sin desmontar el motor
principal.
En una tercera realización, el dispositivo de
inspección de cojinetes se caracteriza por comprender un detector
de vibración habilitado para emitir una señal eléctrica que indica
una vibración de dicho cojinete, una unidad de análisis de
vibración para convertir la salida de señal eléctrica desde dicho
detector de vibración en datos en el dominio del tiempo para
extraer un factor de cresta que se obtiene dividiendo un valor
máximo de dicha vibración por un valor eficaz de dicha vibración, y
una unidad de determinación para comparar dicho factor de cresta
extraído por dicha unidad de análisis de vibración cuando dicho
motor principal se acciona de manera giratoria a una revolución
específica predeterminada con un valor de referencia predeterminado
para decidir si dicho cojinete es defectuoso o no a partir del
resultado de la comparación.
Este dispositivo de inspección de cojinetes se
construye de la misma manera, pero utiliza el factor de cresta como
criterio para la determinación. El factor de cresta representa el
nivel de impacto de la forma de onda de vibración del propio
cojinete. Cuando el factor de cresta es mayor que un determinado
valor de referencia, se considera que hay algún defecto en un
cojinete.
Según este dispositivo de inspección de
cojinetes, se determina si un cojinete es defectuoso o no
comprobando si una vibración generada desde el cojinete supera el
límite admisible. Por lo tanto, puede encontrarse un defecto de un
cojinete de un motor principal ferroviario sin desmontar el motor
principal.
En una cuarta realización, el dispositivo de
inspección de cojinetes se caracteriza por comprender un detector
de vibración habilitado para emitir una señal eléctrica que indica
una vibración de dicho cojinete, una unidad de análisis de
vibración para convertir la salida de señal eléctrica desde dicho
detector de vibración en datos en el dominio de la frecuencia
aplicando procesamiento de la forma de onda que elimina un elemento
de ruido provocado por una vibración u otra de alguna otra parte
distinta al cojinete y otro procesamiento de la forma de onda tal
como procesamiento de valor absoluto y procesamiento de envolvente a
la señal eléctrica para extraer un grado de ocupación que se
obtiene dividiendo un nivel de elemento de frecuencia específico
predeterminado por la suma total de todos los niveles de elementos
de frecuencia, y una unidad de determinación para comparar dicho
grado de ocupación extraído por dicha unidad de análisis de
vibración cuando dicho motor principal se acciona de manera
giratoria a una revolución específica predeterminada con un valor de
referencia predeterminado para decidir si dicho cojinete es
defectuoso o no a partir del resultado de la comparación.
\newpage
Este dispositivo de inspección de cojinetes se
construye de la misma manera, pero utiliza un grado de ocupación
como criterio para el juicio, y que se lleva a cabo un análisis de
frecuencia por la unidad de análisis de vibración con el fin de
calcular el grado de ocupación.
El grado de ocupación muestra la proporción
ocupada por un determinado elemento de frecuencia específico en la
vibración global de un cojinete. Si está generándose una vibración
en un ciclo específico debido a un defecto de una parte incluida en
un cojinete, el grado de ocupación correspondiente al ciclo
específico se vuelve grande. En consecuencia, cuando el grado de
ocupación supera un determinado valor de referencia, se considera
que la vibración está provocándose por algún defecto en una parte
específica de un cojinete.
En esta realización, dicho elemento de
frecuencia específico incluye: (1) un elemento de frecuencia que
aparece intensivamente en una señal eléctrica que se mide cuando
dicho motor principal se acciona de manera giratoria a dicha
revolución específica y al que se aplica el procesamiento de
envolvente bajo la condición de que exista un defecto en el anillo
exterior de dicho cojinete; (2) un elemento de frecuencia que
aparece intensivamente en una señal eléctrica que se mide cuando
dicho motor principal se acciona de manera giratoria a dicha
revolución específica y al que se aplica el procesamiento de
envolvente bajo la condición de que exista un defecto en el anillo
interior de dicho cojinete; (3) un elemento de frecuencia que
aparece intensivamente en una señal eléctrica que se mide cuando
dicho motor principal se acciona de manera giratoria a dicha
revolución específica y al que se aplica el procesamiento de
envolvente bajo la condición de que exista un defecto en el elemento
rodante de dicho cojinete; (4) un elemento de frecuencia que
corresponde a la frecuencia de rotación de dicho motor principal; y
otros elementos. De aquí en adelante, se hace referencia a los
valores obtenidos dividiendo cada suma de los niveles (1) a (4) de
elementos de frecuencia y sus niveles de elementos superiores por el
total de todos los niveles de elementos de frecuencia como "grado
de ocupación del anillo exterior", "grado de ocupación del
anillo interior", y "grado de ocupación de rotación",
respectivamente.
El grado de ocupación del anillo exterior
aumenta principalmente cuando hay un defecto en el anillo exterior
del cojinete. Por ejemplo, este grado tiende a ser grande si existe
algún defecto debido a corrosión eléctrica u otro defecto en el
anillo exterior. El grado de ocupación del anillo interior aumenta
principalmente cuando el anillo interior del cojinete tiene algún
defecto. Por ejemplo, este grado tiende a ser grande si el anillo
interior tiene una abolladura u otro defecto provocado localmente.
El grado de ocupación del elemento rodante aumenta generalmente
cuando hay un defecto en el elemento rodante del cojinete. Este
grado tiende a ser mayor si el elemento rodante tiene una
abolladura u otro defecto provocado localmente. El grado de
ocupación del elemento rodante aumenta cuando se gasta la cara de
la superficie de rodamiento del cojinete.
En cualquier caso, cuando estos valores superan
el valor de referencia, se considera que una parte específica del
cojinete tiene algún defecto. Por tanto, según este dispositivo de
inspección de cojinetes, puede detectarse un defecto de un cojinete
de un motor principal ferroviario sin desmontar el motor principal
puesto que se determina si el cojinete es defectuoso o no
comprobando si está generándose una vibración provocada por un
defecto de una parte incluida en el cojinete.
Las cuatro realizaciones descritas anteriormente
se refieren todas a un dispositivo de este tipo construido de modo
para decidir si un cojinete es defectuoso o no desde un punto de
vista de una vibración de un cojinete. Los dispositivos de las
siguientes realizaciones están, sin embargo, diseñados de modo para
hacer tal determinación en vista de un elemento incluido en la
grasa sobre un cojinete.
Más específicamente, una quinta realización se
refiere a un dispositivo de inspección de cojinetes utilizado para
inspeccionar un cojinete de un motor principal ferroviario. Este
dispositivo de inspección de cojinetes se caracteriza por
comprender una unidad de análisis cuantitativo habilitada para medir
un contenido de metal en grasa tomada como muestra de dicho
cojinete, y una unidad de determinación para comparar dicho
contenido de metal medido por dicha unidad de análisis cuantitativo
con un valor de referencia predeterminado para decidir si dicho
cojinete es defectuoso o no a partir del resultado de la
comparación.
No hay limitación en la unidad de análisis
cuantitativo si ésta puede al menos medir un contenido de metal
incluido en la grasa. Sin embargo, es más preferible que esta unidad
tenga una precisión de análisis y una velocidad de procesamiento
tan altas como sea posible. Considerando este aspecto, un equipo
preferible puede ser, por ejemplo, un equipo de análisis de rayos X
de fluorescencia. La unidad de determinación realiza diversos
procesamientos de datos basándose en los datos de análisis obtenidos
a partir de la unidad de análisis cuantitativo. Esta unidad puede
construirse con un sistema informático conocido, por ejemplo.
En el dispositivo de inspección de cojinetes así
construido, el contenido del metal en la grasa tomada como muestra
del cojinete se mide mediante la unidad de análisis cuantitativo. El
elemento de metal incluido en la grasa aumenta según la abrasión y
la corrosión eléctrica aumentan en el cojinete. Por lo tanto, si el
contenido del metal en la grasa supera un determinado valor de
referencia, se considera que existe abrasión o corrosión eléctrica
intensiva anormal. La unidad de determinación compara por tanto el
contenido del metal medido realmente con el valor de referencia y
determina si dicho cojinete es defectuoso o no basándose en el
resultado de la comparación. El contenido de metal en la grasa en
el momento de abrasión o corrosión eléctrica alrededor del límite
admisible se selecciona como un valor de referencia, basándose en el
cual puede juzgarse si la abrasión o corrosión eléctrica provocadas
supera el límite admisible. El valor de referencia puede ser un
valor obtenido estadísticamente a partir de un número de muestras,
o puede ser un valor teórico obtenido a través de análisis
utilizando un modelo.
Según este dispositivo de inspección de
cojinetes, puesto que se determina si un cojinete es defectuoso o
no comprobando si el contenido de metal incluido en la grasa supera
un límite admisible, puede detectarse un defecto de un cojinete de
un motor principal ferroviario sin desmontar el motor principal. En
consecuencia, pueden reducirse el tiempo y el trabajo requeridos
para desmontar y montar el motor principal, y pueden impedirse
daños proporcionados a una parte de cojinete en el desmontaje y
montaje. Además, a diferencia de la inspección visual, puede
encontrarse de manera garantizada el problema de que existe
sustancialmente abrasión excesiva.
Una sexta realización se refiere a un
dispositivo de inspección de cojinetes utilizado para inspeccionar
un cojinete de un motor principal ferroviario. Este dispositivo de
inspección de cojinetes se caracteriza por comprender una unidad de
análisis cuantitativo habilitada para medir un contenido de metal en
grasa tomada como muestra de dicho cojinete, una memoria de datos
habilitada para almacenar el contenido del metal medido previamente
por dicha unidad de análisis cuantitativo, y una unidad de
determinación para comparar la suma del contenido del metal
almacenado en dichos medios de memoria de datos y un contenido de
metal medido recientemente por dicha unidad de análisis
cuantitativo con un valor de referencia predeterminado para decidir
si dicho cojinete es defectuoso o no a partir del resultado de la
comparación.
Este dispositivo de inspección de cojinetes es
diferente en que la suma del contenido del metal medido previamente
y el medido recientemente se compara con el valor de referencia.
Cuando hay abrasión rápida o corrosión eléctrica intensiva en el
momento de la inspección, el contenido del metal medido
recientemente puede superar el valor de referencia inmediatamente.
Sin embargo, cuando la abrasión aumenta gradualmente durante la
sustitución de grasa varias veces, hay una posibilidad de que el
contenido permanezca dentro del valor de referencia. Por el
contrario, la suma del contenido del metal medido previamente y ese
medido recientemente refleja la abrasión provocada inmediatamente
después del comienzo del uso del cojinete hasta el momento de
medición. Por lo tanto, si la suma es mayor que un determinado
valor de referencia, se supone que la abrasión del cojinete que ha
aumentado gradualmente ha superado el límite admisible. La unidad de
determinación compara entonces la suma mencionada anteriormente con
el valor de referencia, y determina si dicho cojinete es defectuoso
o no basándose en el resultado de la comparación. El valor
acumulativo del contenido del metal incluido en la grasa sobre el
cojinete que se desgasta hasta el límite de uso se seleccionar como
el valor de referencia, basándose en el cual puede determinarse si
el cojinete ha alcanzado el límite de uso o no. El valor de
referencia puede ser un valor obtenido estadísticamente a partir de
un número de muestras, o un valor teórico obtenido a través de
análisis utilizando una muestra.
Según este dispositivo de inspección de
cojinetes, puesto que se decide si el cojinete es defectuoso o no
comprobando si la suma mencionada anteriormente supera el límite
admisible, puede detectarse el límite de uso de un cojinete de un
motor principal ferroviario sin desmontar el motor principal.
En la sexta realización es preferible que el
dispositivo incluya medios de actualización que actualicen el
contenido de metal almacenado en dichos medios de memoria de datos
con dicha suma si se determina mediante dicha unidad de
determinación que el cojinete no es defectuoso, puesto que los datos
se acumulan automáticamente en los medios de memoria de datos cada
vez que se lleva a cabo la inspección mediante el dispositivo de
inspección de cojinetes.
Los dispositivos de inspección de cojinetes de
las realizaciones descritas anteriormente pueden tener su propia
estructura de manera independiente, o pueden incluir estructuras de
dos o más realizaciones.
Cuando se llevan a cabo dos o más inspecciones
seleccionadas de las inspecciones primera a sexta correspondientes
a las realizaciones primera a sexta, la determinación global como
"defectuoso" puede hacerse a partir de sólo una única
inspección que muestra una decisión como "defectuoso", o a
partir de dos o más inspecciones que tienen todas resultados como
"defectuoso".
Cuando se llevan a cabo dos o más inspecciones,
es preferible que se seleccione al menos una inspección de las
inspecciones primera a cuarta, y al menos una de las inspecciones
quinta y sexta. Entre las inspecciones primera a cuarta, la primera
inspección es deseable desde el punto de vista de la alta tasa de
detección de la corrosión eléctrica. También, la cuarta inspección
es preferible desde el punto de vista de la excelente tasa de
detección de daños provocados localmente tal como la abolladura.
Especialmente, si el grado de ocupación del anillo interior
anteriormente mencionado y el grado del elemento rodante se
seleccionan como parámetros en la cuarta inspección, el valor de
referencia puede ajustarse fácilmente y puede conseguirse
determinación más precisa puesto que los resultados de la
inspección están de acuerdo con los defectos reales de manera
altamente fiel. La combinación de las inspecciones puede
seleccionarse según el objetivo de la inspección u otras
condiciones. También, la determinación global puede hacerse a partir
de los resultados de inspecciones plurales a las que se proporciona
cada peso. La instrucción correspondiente a la determinación como
"defectuoso" puede no ser sólo que se requiere sustitución
inmediata, sino que también se requiera inspección visual
adicional.
La figura 1 es una vista esquemática que muestra
un dispositivo de inspección de cojinetes preferible para un motor
principal ferroviario según esta invención que puede detectar un
defecto del cojinete examinando una vibración del cojinete. La
figura 2 es una vista esquemática que muestra un dispositivo de
inspección de cojinetes preferible para un motor principal
ferroviario según esta invención que puede detectar un defecto del
cojinete examinando un elemento incluido en la grasa sobre el
cojinete.
Ahora se describe un ejemplo de un dispositivo
de inspección de cojinetes para un motor principal ferroviario
según la presente invención con referencia a los dibujos adjuntos
para explicar la presente invención con más detalle.
La figura 1 es una vista esquemática que muestra
un dispositivo de inspección de cojinetes habilitado para detectar
un defecto de un cojinete examinando una vibración del cojinete.
El dispositivo de inspección de cojinetes está
compuesto de un detector 1 de vibración, una unidad 3 de análisis
de vibración, y una unidad 5 de determinación.
El detector 1 de vibración se fija a un cojinete
B proporcionado en un motor principal ferroviario. Cuando se genera
una vibración del cojinete B debido al accionamiento giratorio del
motor principal, el detector 1 emite una señal eléctrica que indica
esta vibración. En este ejemplo, se ha seleccionado como el detector
1 de vibración un sensor de aceleración de vibración piezoeléctrico
que puede medir una aceleración de vibración. El detector 1 de
vibración puede ser, sin embargo, un sensor de aceleración de
vibración de un tipo distinto al piezoeléctrico, un sensor de
vibración de un tipo de detección de velocidad o de un tipo de
detección de desplazamiento. La señal eléctrica emitida desde el
detector 1 de vibración se introduce en la unidad 3 de análisis de
vibración.
La unidad 3 de análisis de vibración es un
dispositivo de procesamiento de señal que puede analizar la forma
de onda y el espectro de frecuencia de la vibración detectada por el
detector 1 de vibración. La unidad 3 de análisis de vibración está
compuesta por un amplificador 10 para amplificar la entrada de señal
desde el detector 1 de vibración, un filtro 12 para extraer la
vibración del cojinete B eliminando un elemento de ruido de la
entrada de señal desde el amplificador 10, un analizador 14 de forma
de onda de vibración para aplicar procesamiento de valor absoluto o
procesamiento de envolvente a la entrada de señal desde el filtro 12
para extraer la forma de onda de vibración resaltando la vibración
debida al defecto del cojinete, un analizador 16 de frecuencia para
convertir los datos en el dominio del tiempo obtenidos a partir del
analizador 14 de forma de onda de vibración para extraer el
espectro de frecuencia como los datos en el dominio de la
frecuencia, una memoria 18 de datos extraídos para almacenar cada
uno de los datos extraídos por el analizador 14 de forma de onda de
vibración o el analizador 16 de frecuencia, y otras partes. Cada uno
de los datos almacenados en la memoria 18 de datos extraídos se
suministra a la unidad 5 de determinación según sea necesario.
La unidad 5 de determinación puede construirse
con un sistema informático conocido, por ejemplo. La unidad 5 de
determinación incluye un procesador 20 de datos para comparar los
datos almacenados en la memoria 18 de datos extraídos de la unidad
3 de análisis de vibración mencionada anteriormente con datos tales
como valores umbrales para determinar si el cojinete B es
defectuoso o no basándose en el resultado de la comparación, una
pantalla 22 para visualizar el resultado de determinación obtenido a
partir del procesador 20 de datos, y una memoria 24 de valores
umbrales para almacenar datos utilizados como valores umbrales en el
proceso de determinación realizado en el procesador de datos
mencionado anteriormente.
La unidad 5 de determinación puede tener una
función adicional como un controlador para controlar la función de
la unidad 3 de análisis de vibración. También, puede incluirse un
controlador de este tipo para controlar la unidad 3 de análisis de
vibración dentro de la propia unidad 3 de análisis de vibración,
desde la que sólo se suministran los datos necesarios a la unidad 5
de determinación.
A continuación, se describe ahora el
funcionamiento del dispositivo de inspección de cojinetes.
En primer lugar, se une el detector 1 de
vibración al cojinete B, y se acciona de manera giratoria el motor
principal a una revolución fija. En este ejemplo, la revolución del
motor principal se ha ajustado a 1.400 rpm. La revolución del motor
principal de ajusta preferiblemente de tal modo que los picos del
espectro de frecuencia que aparecen en respuesta a diversos
defectos descritos posteriormente se superponen entre sí tan poco
como sea posible. El número real de revoluciones puede cambiarse
dependiendo de una variedad de factores tales como la estructura
del motor principal.
Bajo esta condición, la salida de señal
eléctrica desde el detector 1 de vibración se introduce en la unidad
3 de análisis de vibración. La unidad 3 de análisis de vibración
ejecuta un procesamiento de señal conocido en el amplificador 10,
el filtro 12, el analizador 14 de forma de onda de vibración, y el
analizador 16 de frecuencia, y convierte entonces la señal
eléctrica de entrada en la forma de onda de vibración y el espectro
de frecuencia del cojinete B. A continuación, se extraen a partir de
los datos correspondientes a la forma de onda de vibración el valor
eficaz, el valor máximo (valor de pico), el factor de cresta (valor
máximo/valor eficaz), y otros valores de la vibración, y esos
valores extraídos se almacenan entonces en la memoria 18 de datos
extraídos.
Puesto que el espectro de frecuencia indica un
nivel de vibración de un elemento de frecuencia específico, la
unidad 3 de análisis de vibración calcula el grado de ocupación del
elemento de frecuencia que aparece de manera intensiva bajo la
condición del anillo exterior defectuoso del cojinete (grado de
ocupación del anillo exterior), el grado de ocupación del elemento
de frecuencia que aparece de manera intensiva bajo la condición del
anillo interior defectuoso del cojinete (grado de ocupación del
anillo interior), el grado de ocupación del elemento de frecuencia
que aparece de manera intensiva bajo la condición del elemento
rodante defectuoso del cojinete (grado de ocupación del elemento
rodante), y el grado de ocupación del elemento de frecuencia
correspondiente a la frecuencia de rotación (revoluciones por
segundo) del motor principal. Los valores así obtenidos se
almacenan en la memoria 18 de datos extraídos.
En el presente dispositivo, la frecuencia fo que
aparece de manera intensiva bajo la condición del anillo exterior
defectuoso, la frecuencia fi que aparece de manera intensiva bajo la
condición del anillo interior defectuoso, y la frecuencia fb que
aparece de manera intensiva bajo la condición del elemento rodante
defectuoso del anillo se calculan según las siguientes
ecuaciones:
Según las ecuaciones anteriores, fr es la
frecuencia de rotación (Hz) del motor principal, y se ajusta de
manera arbitraria desde el punto de vista descrito anteriormente; D
es el diámetro del círculo primitivo (mm) de contacto del cojinete,
es decir, el diámetro de la huella circular trazada por el centro de
rotación del elemento rodante como resultado de la rodadura del
elemento rodante; \alpha es el ángulo de contacto (grados), es
decir, el ángulo formado entre el eje como el centro de rotación del
elemento rodante y el eje como el centro de rotación del anillo
interior; y z es el número de elementos rodantes.
Cada grado de ocupación se obtiene dividiendo el
valor del nivel de vibración en cada frecuencia descrito
anteriormente (la altura del espectro de frecuencia que aparece en
la posición correspondiente a cada frecuencia) por la suma total de
los niveles de vibración de todas las frecuencias (todo el área de
los espectros de frecuencia).
Tal como se mencionó anteriormente, el valor
eficaz, el máximo, el factor de cresta, el grado de ocupación del
anillo exterior, el grado de ocupación del anillo interior, el grado
de ocupación del elemento rodante, y el grado de ocupación de
rotación obtenidos en la unidad 3 de análisis de vibración se leen
por la unidad 5 de determinación. El procesador 20 de datos de la
unidad 5 de determinación compara cada valor medido suministrado
desde la unidad 3 de análisis de vibración con el valor de
referencia almacenado en la memoria 24 de valores umbrales.
Los valores de referencia se determinan
basándose en la correlación dibujada entre los resultados de juicio
de inspecciones visuales y los valores de detección obtenidos a
través de inspecciones según lo anterior. Para obtener la
correlación se inspeccionan visualmente un número de muestras y de
la manera descrita según lo anterior. Los valores de referencia así
determinados se almacenan en la memoria 24 de valores umbrales.
Si alguno de los diversos valores de medición
suministrados supera los valores de referencia, el procesador 20 de
datos de la unidad 5 de determinación determina que hay una
condición anormal, e indica un aviso que muestra la condición sobre
la pantalla 22. Por lo tanto, el inspector responsable puede
determinar si el cojinete B es defectuoso o no a partir del
resultado de la determinación indicado sobre la pantalla 22 de la
unidad 5 de determinación, y puede por tanto encontrar el defecto
del cojinete B sin llevar a cabo inspección de desmontaje del motor
principal.
A continuación, se describe ahora otro ejemplo
de un dispositivo de inspección de cojinetes para un motor
principal ferroviario según la presente invención.
La figura 2 es una vista esquemática que muestra
un dispositivo de inspección de cojinetes preferible para un motor
principal ferroviario según esta invención, que está habilitado para
encontrar un defecto de un cojinete examinando un elemento incluido
en la grasa sobre el cojinete.
Este dispositivo de inspección de cojinetes está
compuesto de una unidad 30 de análisis cuantitativo y una unidad 32
de determinación.
La unidad 30 de análisis cuantitativo es un
dispositivo que puede analizar un contenido de un elemento
específico incluido en la grasa tomada como muestra del cojinete B.
La unidad 30 de análisis cuantitativo incluye un analizador 40 de
rayos X de fluorescencia para llevar a cabo el análisis cuantitativo
por medio de análisis de rayos X de fluorescencia, una memoria 42
de datos extraídos para almacenar diversos datos extraídos en el
analizador 40 de rayos X de fluorescencia, y otras partes. Cada uno
de los datos almacenados en la memoria 42 de datos extraídos se
suministra a la unidad 32 de determinación según sea necesario.
La unidad 32 de determinación puede construirse
con un sistema informático conocido, por ejemplo. La unidad 32 de
determinación está compuesta de un procesador 50 de datos para
comparar los datos almacenados en la memoria 42 de datos extraídos
de la unidad 30 de análisis cuantitativo mencionada anteriormente
con datos tales como valores umbrales para determinar si el
cojinete B es defectuoso o no a partir del resultado de la
comparación, una pantalla 52 para visualizar el resultado de la
determinación hecha en el procesador 50 de datos, una memoria 54 de
valores umbrales para almacenar datos utilizados como valores
umbrales en el proceso de determinación del procesador 50 de datos
mencionado anteriormente, un acumulador 56 de datos habilitado para
almacenar datos de mantenimiento correspondientes a una pluralidad
de cojinetes B y para almacenar, como uno de los datos de
mantenimiento, el valor acumulativo del contenido del metal medido
previamente por la unidad 30 de análisis cuantitativo mencionada
anteriormente, y otras partes.
La unidad 32 de determinación puede tener una
función adicional como un controlador como un controlador para
controlar la función de la unidad 30 de análisis cuantitativo. Puede
incluirse un controlador de este tipo para controlar la unidad 30
de análisis cuantitativo dentro de la propia unidad 30 de análisis
cuantitativo, desde la que sólo se suministran los datos necesarios
a la unidad 32 de determinación.
A continuación, se explica el funcionamiento del
dispositivo de inspección de cojinetes.
En primer lugar, se toma como muestra una
pequeña cantidad de grasa (aproximadamente 0,1 g) del cojinete B, y
se coloca sobre la unidad 30 de análisis cuantitativo. La unidad 30
de análisis cuantitativo puede construirse con una variedad de
dispositivos disponibles en el mercado. Los procedimientos para el
funcionamiento del análisis siguen aquellos para cada dispositivo
incluido.
La unidad 30 de análisis cuantitativo realiza un
análisis de rayos X de fluorescencia en el analizador 40 de rayos X
de fluorescencia, extrae los contenidos de hierro, cobre y otros
metales incluidos en la grasa, y almacena los contenidos en la
memoria 42 de datos extraídos. Debería observarse en el presente
documento que los contenidos de hierro y cobre se extraen de manera
especial porque cada parte del cojinete B está formada a partir de
aleación de acero o cobre. Si cada parte del cojinete B está
fabricada con aleaciones que incluyen una gran cantidad de otros
materiales metálicos (tales como aluminio y titanio) pueden
examinarse los contenidos de tales metales.
Tal como se mencionó anteriormente, los
contenidos de hierro y cobre obtenidos en la unidad 30 de análisis
cuantitativo se leen por la unidad 32 de determinación. El
procesador 50 de datos de la unidad 32 de determinación compara
cada valor medido en la unidad 30 de análisis cuantitativo con los
valores de referencia almacenados en la memoria 54 de valores
umbrales.
Los valores de referencia se determinan
basándose en la correlación dibujada entre los resultados de juicio
de la inspección visual y los valores de detección obtenidos a
través de la inspección mencionada anteriormente. Con el fin de
obtener la correlación, se inspeccionan visualmente un número de
muestras y mediante el método como lo anterior. Los valores de
referencia así determinados se almacenan en la memoria 54 de valores
umbrales.
El procesador 50 de datos de la unidad 32 de
determinación decide que hay una condición anormal si al menos el
valor acumulativo del contenido o bien de hierro o bien de cobre
suministrado supera el valor de referencia, e indica un aviso que
muestra la condición sobre la pantalla 52. Por lo tanto, el
inspector responsable puede determinar si el cojinete es defectuoso
o no a partir del resultado de determinación indicado sobre la
pantalla 52 de la unidad 32 de determinación, y puede encontrar por
tanto un defecto del cojinete sin llevar a cabo inspección de
desmontaje para el motor principal.
Además, el procesador 50 de datos de la unidad
32 de determinación añade los valores medidos obtenidos desde la
unidad 30 de análisis cuantitativo a los valores acumulativos
acumulados en el acumulador 56 de datos, y compara la suma de estos
valores con los valores de referencia almacenados en la memoria 54
de valores umbrales. El acumulador 56 de datos incluye datos de
mantenimiento correspondientes a una pluralidad de cojinetes. Por
lo tanto, el inspector responsable introduce un identificador para
especificar el cojinete B sometido a inspección en la unidad 32 de
determinación por adelantado. El procesador 50 de datos especifica
por tanto el cojinete B basándose en la entrada del identificador
por adelantado, y lee los datos apropiados del acumulador 56 de
datos.
El procesador 50 de datos de la unidad 32 de
determinación determina que hay una condición anormal si al menos
el valor acumulativo del contenido de o bien hierro o bien cobre
supera el valor de referencia, e indica un aviso que muestra la
condición sobre la pantalla 52. Por lo tanto, el inspector
responsable puede decidir si el cojinete es defectuoso o no a
partir del resultado de determinación mostrado sobre la pantalla 52
de la unidad 32 de determinación, y por tanto puede encontrar un
defecto del cojinete B sin llevar a cabo inspección de desmontaje
para el motor principal.
Se ha descrito un ejemplo del dispositivo de
inspección de cojinetes según la presente invención. Sin embargo,
no está previsto que la presente invención se limite al ejemplo
específico mencionado anteriormente.
Por ejemplo, según el ejemplo mostrado
anteriormente, se han descrito por separado dos tipos de
dispositivos de inspección de cojinetes. Sin embargo, puesto que
las unidades 5 y 32 de determinación incluidas en cada dispositivo
de inspección de cojinetes se construyen ambas con un sistema
informático u otro dispositivo que tenga una estructura similar,
los datos de la unidad 3 de análisis de vibración y de la unidad 30
de análisis cuantitativo pueden introducirse en una unidad de
determinación común de tal modo que pueda detectarse un defecto de
un cojinete basándose globalmente en ambos datos. En otros casos, la
determinación global puede hacerse bien por la unidad 5 o bien por
la unidad 32 de determinación a través de conexión LAN entre las
mismas sin unificar las unidades 5 y 32 de determinación en una
unidad de determinación común. También, la determinación global
puede hacerse por otro sistema informático que esté conectado a
través de conexión LAN.
Adicionalmente, según la descripción tal como lo
anterior, cada dispositivo de inspección de cojinetes determina que
un cojinete es defectuoso si hay una condición anormal en uno
cualquiera de los elementos de inspección. Sin embargo, puesto que
la precisión de determinación cambia dependiendo de cómo se ajusten
los valores de referencia y también de qué elemento sea, pueden
proporcionarse pesos apropiados cambiando los valores de referencia
en una tasa de varias a docenas de porcentaje o puede hacerse la
determinación como "defectuoso" si se encuentran condiciones
anormales en dos o más elementos.
Tal como se mencionó anteriormente, un
dispositivo de inspección de cojinetes para un motor principal
ferroviario según la presente invención puede detectar un defecto
de un cojinete de un motor principal ferroviario sin desmontar el
motor principal. Por lo tanto, el tiempo y trabajo necesarios para
desmontar y montar el motor principal se reducen, se impiden daños
proporcionados a la parte de cojinete en el desmontaje y montaje, y
como resultado se consiguen la reducción de cantidad de trabajo, una
velocidad de trabajo mayor y una fiabilidad de trabajo mejorada en
una planta de mantenimiento ferroviario.
Claims (14)
1. Dispositivo de inspección de cojinetes
utilizado para inspeccionar un cojinete de un motor principal
ferroviario, que comprende:
un detector (1) de vibración y una unidad (3) de
análisis de vibración para extraer un determinado valor de
vibración del cojinete, caracterizado porque, el dispositivo
de inspección de cojinetes comprende además una unidad (30) de
análisis cuantitativo habilitada para medir un contenido de metal en
grasa tomada como muestra de dicho cojinete y una unidad (5, 32) de
determinación que determina si hay un defecto del cojinete basándose
en el valor de vibración y el contenido de metal en la grasa
extraídos.
2. Dispositivo de inspección de cojinetes según
la reivindicación 1, en el que la unidad (3) de análisis de
vibración está adaptada para extraer el determinado valor de
vibración del cojinete a una revolución predeterminada del motor de
principal ferroviario.
3. Dispositivo de inspección de cojinetes según
la reivindicación 1 ó 2, en el que la revolución del motor
principal ferroviario se ajusta de modo que los picos del espectro
de frecuencia que aparecen en respuesta a diversos defectos se
superponen entre sí lo menos posible.
4. Dispositivo de inspección de cojinetes según
una de las reivindicaciones anteriores, en el que la unidad (5) de
determinación está adaptada para comparar dicho determinado valor
extraído por dicha unidad (3) de análisis de vibración cuando dicho
motor principal ferroviario se acciona de manera giratoria a una
revolución específica predeterminada con un valor de referencia
predeterminado.
5. Dispositivo de inspección de cojinetes según
una de las reivindicaciones anteriores, en el que el determinado
valor extraído de la vibración del cojinete es un valor eficaz, o un
valor máximo, o un factor de cresta, que se obtiene dividiendo el
valor máximo de dicha vibración por el valor eficaz de dicha
vibración, o un grado de ocupación, que se obtiene dividiendo un
nivel de un elemento de frecuencia específico predeterminado por
los niveles totales de todos los elementos de frecuencia.
6. Dispositivo de inspección de cojinetes según
la reivindicación 5, en el que dicho elemento de frecuencia
específico predeterminado aparece de manera intensiva cuando dicho
motor principal se acciona de manera giratoria a dicha revolución
específica bajo la condición de que haya un defecto en un anillo
exterior de dicho cojinete.
7. Dispositivo de inspección de cojinetes según
la reivindicación 5, en el que dicho elemento de frecuencia
específico predeterminado aparece de manera intensiva cuando dicho
motor principal se acciona de manera giratoria a dicha revolución
específica bajo la condición de que haya un defecto en un anillo
interior de dicho cojinete.
8. Dispositivo de inspección de cojinetes según
la reivindicación 5, en el que dicho elemento de frecuencia
específico predeterminado aparece de manera intensiva cuando dicho
motor principal se acciona de manera giratoria a dicha revolución
específica bajo la condición de que haya un defecto en un elemento
rodante de dicho cojinete.
9. Dispositivo de inspección de cojinetes según
la reivindicación 5, en el que dicho elemento de frecuencia
específico predeterminado corresponde a una frecuencia de rotación
de dicho motor principal.
10. Dispositivo de inspección de cojinetes según
una de las reivindicaciones anteriores, en el que la unidad (32) de
determinación está adaptada para comparar dicho contenido de metal
medido por dicha unidad (30) de análisis cuantitativo con un valor
de referencia predeterminado.
11. Dispositivo de inspección de cojinetes según
una de las reivindicaciones anteriores, en el que la unidad (32) de
determinación comprende una memoria de datos habilitada para
almacenar el contenido de metal.
12. Dispositivo de inspección de cojinetes según
la reivindicación 11, en el que la unidad (32) de determinación
está adaptada para comparar la suma del contenido de metal
almacenado en dichos medios de memoria de datos y un contenido de
metal medido recientemente por dicha unidad de análisis cuantitativo
con un valor de referencia predeterminado.
13. Dispositivo de inspección de cojinetes según
la reivindicación 11 ó 12, que comprende un medio de actualización
para actualizar el contenido de metal almacenado en dichos medios de
memoria de datos.
14. Método para la inspección del desgaste de un
dispositivo de cojinetes de un motor principal ferroviario, que
comprende:
detectar una vibración del cojinete,
analizar la vibración para extraer un
determinado valor de vibración del cojinete, caracterizado
por
medir un contenido de metal en grasa tomada como
muestra de dicho cojinete,
determinar si hay un defecto del cojinete
basándose en el valor de vibración y el contenido de metal en la
grasa extraídos.
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