JPH08159151A - 軸受診断方法 - Google Patents
軸受診断方法Info
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- JPH08159151A JPH08159151A JP6300520A JP30052094A JPH08159151A JP H08159151 A JPH08159151 A JP H08159151A JP 6300520 A JP6300520 A JP 6300520A JP 30052094 A JP30052094 A JP 30052094A JP H08159151 A JPH08159151 A JP H08159151A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】実際の稼働中の荷重レベルを荷重センサ６，７
で、アコースティックエミッション値をＡＥセンサ４
で、加速度を加速度センサ５で、温度上昇分を温度セン
サ８で測定し、これらの結果を前もって求めておいた各
荷重レベルでのこれらの損傷プロセス中でのアコーステ
ィックエミッション値，加速度，温度上昇分の変化のマ
スターカーブの比較からパソコン１０を用いて余寿命を
予測する。 【効果】任意の荷重形態，荷重レベルに対応した高精度
な余寿命評価が可能である。
で、アコースティックエミッション値をＡＥセンサ４
で、加速度を加速度センサ５で、温度上昇分を温度セン
サ８で測定し、これらの結果を前もって求めておいた各
荷重レベルでのこれらの損傷プロセス中でのアコーステ
ィックエミッション値，加速度，温度上昇分の変化のマ
スターカーブの比較からパソコン１０を用いて余寿命を
予測する。 【効果】任意の荷重形態，荷重レベルに対応した高精度
な余寿命評価が可能である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ころがり軸受を有する
回転機械、特に負荷が大きく、有限寿命下で使用される
場合に有効な軸受診断方法に関する。
回転機械、特に負荷が大きく、有限寿命下で使用される
場合に有効な軸受診断方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の軸受の余寿命診断は、特開平5−2
09782 号公報に記される図２，図３のように、軸受から
の音響信号をマイクロフォンで計測し、この音響信号の
あらかじめ定めた注目周波数の成分強度の、初期正常時
の成分強度との比較から、損傷状態を予測し、余寿命を
推定していた。
09782 号公報に記される図２，図３のように、軸受から
の音響信号をマイクロフォンで計測し、この音響信号の
あらかじめ定めた注目周波数の成分強度の、初期正常時
の成分強度との比較から、損傷状態を予測し、余寿命を
推定していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ころがり軸受の損傷の
進行，寿命は、実稼働中の負荷レベルのばらつきの影響
を強く受け、実稼働中の余寿命の推定には、この負荷レ
ベル毎の損傷進行に基づいて行わなければならない。上
記従来技術はある代表する負荷レベルに対する損傷進行
のマスターカーブを参考に推定するものであり、特に、
必要性の高い、苛酷な負荷条件下の場合には誤差も大き
い。
進行，寿命は、実稼働中の負荷レベルのばらつきの影響
を強く受け、実稼働中の余寿命の推定には、この負荷レ
ベル毎の損傷進行に基づいて行わなければならない。上
記従来技術はある代表する負荷レベルに対する損傷進行
のマスターカーブを参考に推定するものであり、特に、
必要性の高い、苛酷な負荷条件下の場合には誤差も大き
い。
【０００４】本発明の目的は、この実稼働中の負荷レベ
ルのばらつきに対応した精度より余寿命推定のできる軸
受診断方法を提供することにある。
ルのばらつきに対応した精度より余寿命推定のできる軸
受診断方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、まず、あらかじめ各軸受負荷レベルに対す
る損傷進行のマスターカーブを作成しておき、これを連
続的数値化してパソコン等に記憶させておき、実稼働中
の負荷を常にモニタし、その負荷毎のマスターカーブに
基づいて、振動情報，温度情報から損傷程度，余寿命を
推定する。実稼働中の軸受負荷については、軸受ハウジ
ング一部に低剛性の部分を設け、歪ゲージで計測する
か、圧電素子を用いて計測する。ベルトを使用している
場合には、ベルトの振動周波数などからベルト張力を予
測し、軸受負荷とする。また、軸受負荷には、径方向負
荷（ラジアル荷重Ｆr），軸方向負荷（アキシャル負荷
Ｆa)，曲げ荷重（Ｆb ）があるが、これらの重み係数
Ａ，Ｂ，Ｃを用いた評価式
するために、まず、あらかじめ各軸受負荷レベルに対す
る損傷進行のマスターカーブを作成しておき、これを連
続的数値化してパソコン等に記憶させておき、実稼働中
の負荷を常にモニタし、その負荷毎のマスターカーブに
基づいて、振動情報，温度情報から損傷程度，余寿命を
推定する。実稼働中の軸受負荷については、軸受ハウジ
ング一部に低剛性の部分を設け、歪ゲージで計測する
か、圧電素子を用いて計測する。ベルトを使用している
場合には、ベルトの振動周波数などからベルト張力を予
測し、軸受負荷とする。また、軸受負荷には、径方向負
荷（ラジアル荷重Ｆr），軸方向負荷（アキシャル負荷
Ｆa)，曲げ荷重（Ｆb ）があるが、これらの重み係数
Ａ，Ｂ，Ｃを用いた評価式
【０００６】
【数１】 Ｆe＝ＡＦr＋ＢＦa＋ＣＦb …（数１） を用いた等価負荷Ｆe を用いることによって、負荷情報
の精度を上げることができる。
の精度を上げることができる。
【０００７】
【作用】本発明によれば、負荷レベルに対応した振動レ
ベル，温度上昇レベルを直に比較しての損傷程度，余寿
命が精度よく求められる。従って負荷レベルが変動する
場合でも、その都度、その都度の負荷レベル時点での余
寿命も推定できることになる。
ベル，温度上昇レベルを直に比較しての損傷程度，余寿
命が精度よく求められる。従って負荷レベルが変動する
場合でも、その都度、その都度の負荷レベル時点での余
寿命も推定できることになる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。まず、本発明の一実施例を図１により説明する。
図はころがり軸受１の近傍のハウジング２に、アコース
ティックエミッションセンサ４，加速度センサ５，温度
センサ８，荷重センサ９を設け、稼働中の各々の信号
を、各アンプ類を介してパソコン１０内に取り込み、パ
ソコン内に先に入力してある各荷重負荷レベルでの破壊
に至るまでの加速度，ＡＥ値，温度上昇のデータベース
と比較することによって、その時点での損傷状態，余寿
命を評価しようとするものである。
する。まず、本発明の一実施例を図１により説明する。
図はころがり軸受１の近傍のハウジング２に、アコース
ティックエミッションセンサ４，加速度センサ５，温度
センサ８，荷重センサ９を設け、稼働中の各々の信号
を、各アンプ類を介してパソコン１０内に取り込み、パ
ソコン内に先に入力してある各荷重負荷レベルでの破壊
に至るまでの加速度，ＡＥ値，温度上昇のデータベース
と比較することによって、その時点での損傷状態，余寿
命を評価しようとするものである。
【０００９】図４はこの中の荷重の計測の実施例を示す
もので、図に示すように、ベアリング１に加わる荷重方
向に対応する、ハウジング２のベアリング近傍位置に軸
方向の孔３を設け、この内側にひずみゲージ６を貼り、
さらにこの近傍ハウジングの軸方向両サイドにひずみゲ
ージ７を貼り、これらの出力を種々計算することによ
り、径方向荷重Ｆr ，軸方向荷重Ｆa ，曲げ荷重Ｆb を
測定する。ＡＥ値，加速度は、軸受近傍ハウジング表面
にアコースティックエミッションセンサ４及び加速度セ
ンサ５を取り付ける。
もので、図に示すように、ベアリング１に加わる荷重方
向に対応する、ハウジング２のベアリング近傍位置に軸
方向の孔３を設け、この内側にひずみゲージ６を貼り、
さらにこの近傍ハウジングの軸方向両サイドにひずみゲ
ージ７を貼り、これらの出力を種々計算することによ
り、径方向荷重Ｆr ，軸方向荷重Ｆa ，曲げ荷重Ｆb を
測定する。ＡＥ値，加速度は、軸受近傍ハウジング表面
にアコースティックエミッションセンサ４及び加速度セ
ンサ５を取り付ける。
【００１０】図５は他の実施例を示すもので、図に示す
ように、ベアリング１に加わる荷重方向に対応する、ハ
ウジング２のベアリング近傍位置に径方向の孔３′を設
け、この孔を使って、アコースティックセンサ４，温度
センサ１１を直接ころがり軸受外輪１′の外周に取り付
けて計測精度を上げたものである。さらに、径方向荷重
は６′，軸方向荷重，曲げ荷重は７′に示す圧電素子を
ハウジング２の内面に取り付けて計測するものである。
ように、ベアリング１に加わる荷重方向に対応する、ハ
ウジング２のベアリング近傍位置に径方向の孔３′を設
け、この孔を使って、アコースティックセンサ４，温度
センサ１１を直接ころがり軸受外輪１′の外周に取り付
けて計測精度を上げたものである。さらに、径方向荷重
は６′，軸方向荷重，曲げ荷重は７′に示す圧電素子を
ハウジング２の内面に取り付けて計測するものである。
【００１１】図６は、ころがり軸受稼働中のアコーステ
ィックエミッションパワー値の周波数スペクトルを示す
もので、この周波数スペクトルのうち、パワー値の卓越
している周波数帯域（ｆ0−ｆ1）の平均強度（平均パワ
ー値）に注目し、これの時間的変化を表示すると図７の
ように、負荷のレベル（Ｆ3＞Ｆ2＞Ｆ1)に応じて、軸受
のフレーキング等の損傷に伴う上昇，最終破損が表現さ
れる。このような図を各負荷レベル毎の寿命試験により
作成しておけば、例えば実稼働中の負荷レベルを図４，
図５に示した方法で実測し、その時のアコースティック
エミッションの平均強度から余寿命の予測が可能とな
る。この具体例を図７で説明する。この場合、実稼働中
の負荷レベルをＦ2 とし、かつ、その時点のアコーステ
ィックエミッション強度をＰF2とすると、この時点の軸
受の余寿命はＬPF2 と評価できる。
ィックエミッションパワー値の周波数スペクトルを示す
もので、この周波数スペクトルのうち、パワー値の卓越
している周波数帯域（ｆ0−ｆ1）の平均強度（平均パワ
ー値）に注目し、これの時間的変化を表示すると図７の
ように、負荷のレベル（Ｆ3＞Ｆ2＞Ｆ1)に応じて、軸受
のフレーキング等の損傷に伴う上昇，最終破損が表現さ
れる。このような図を各負荷レベル毎の寿命試験により
作成しておけば、例えば実稼働中の負荷レベルを図４，
図５に示した方法で実測し、その時のアコースティック
エミッションの平均強度から余寿命の予測が可能とな
る。この具体例を図７で説明する。この場合、実稼働中
の負荷レベルをＦ2 とし、かつ、その時点のアコーステ
ィックエミッション強度をＰF2とすると、この時点の軸
受の余寿命はＬPF2 と評価できる。
【００１２】図７は、ころがり軸受稼働中の加速度の周
波数スペクトルを示すもので、この周波数スペクトルの
うち、軸受の損傷に強い相関関係がある周波数帯域（ｆ
0 −ｆ1 ）の最大加速度に注目し、これの時間的変化を
表示すると図９のように、負荷のレベル（Ｆ3＞Ｆ2＞Ｆ
1)に応じて、アコースティックエミッションの時と同様
に軸受のフレーキング等の損傷に伴う上昇，最終破損が
表現される。このような図を各負荷レベル毎の寿命試験
により作成しておけば、実稼働中の負荷レベル及び加速
度の実測から、アコースティックエミッションの時と同
様に余寿命が評価できる。
波数スペクトルを示すもので、この周波数スペクトルの
うち、軸受の損傷に強い相関関係がある周波数帯域（ｆ
0 −ｆ1 ）の最大加速度に注目し、これの時間的変化を
表示すると図９のように、負荷のレベル（Ｆ3＞Ｆ2＞Ｆ
1)に応じて、アコースティックエミッションの時と同様
に軸受のフレーキング等の損傷に伴う上昇，最終破損が
表現される。このような図を各負荷レベル毎の寿命試験
により作成しておけば、実稼働中の負荷レベル及び加速
度の実測から、アコースティックエミッションの時と同
様に余寿命が評価できる。
【００１３】図１０は、ころがり軸受起動後の時間と温
度上昇を示すものである。一般には起動後ある充分な時
間経過するとある定常温度になるが、この定常温度まで
の温度上昇ΔＴを、各負荷レベル（Ｆ3＞Ｆ2＞Ｆ1)に応
じて総稼働時間に対してプロットすると図１１のように
なる。このような図を各負荷レベル毎の寿命試験により
作成しておけば、実稼働中の負荷レベル及び温度上昇の
実測から、アコースティックエミッション及び加速度の
時と同様に余寿命が評価できる。
度上昇を示すものである。一般には起動後ある充分な時
間経過するとある定常温度になるが、この定常温度まで
の温度上昇ΔＴを、各負荷レベル（Ｆ3＞Ｆ2＞Ｆ1)に応
じて総稼働時間に対してプロットすると図１１のように
なる。このような図を各負荷レベル毎の寿命試験により
作成しておけば、実稼働中の負荷レベル及び温度上昇の
実測から、アコースティックエミッション及び加速度の
時と同様に余寿命が評価できる。
【００１４】図１２は、図７，図９，図１１の各負荷レ
ベル（Ｆ3＞Ｆ2＞Ｆ1)の特性変化を、全て初期正常値で
割って無次元化したプロットである。このようなマスタ
ーカーブとの比較により、製作，初期条件のばらつきに
よる、余寿命予測精度の低下を防ぐことができる。
ベル（Ｆ3＞Ｆ2＞Ｆ1)の特性変化を、全て初期正常値で
割って無次元化したプロットである。このようなマスタ
ーカーブとの比較により、製作，初期条件のばらつきに
よる、余寿命予測精度の低下を防ぐことができる。
【００１５】上述の負荷レベルの算出例について、図４
をもって説明する。軸受への負荷は一般に図示のように
径方向荷重Ｆr ，軸方向スラスト荷重Ｆa ，曲げ荷重Ｆ
b ＝Ｍb／ｒ が働くが、これらの荷重成分割合を種々変
えた寿命試験を行い、これら三負荷を総合した等価荷重
Ｆe を例えば数２で示すような重み係数Ａ，Ｂ，Ｃを用
いて算出する。
をもって説明する。軸受への負荷は一般に図示のように
径方向荷重Ｆr ，軸方向スラスト荷重Ｆa ，曲げ荷重Ｆ
b ＝Ｍb／ｒ が働くが、これらの荷重成分割合を種々変
えた寿命試験を行い、これら三負荷を総合した等価荷重
Ｆe を例えば数２で示すような重み係数Ａ，Ｂ，Ｃを用
いて算出する。
【００１６】
【数２】 Ｆe＝Ａ・Ｆr＋Ｂ・Ｆa＋Ｃ・Ｆb …（数２）
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば任意の負荷レベル，負荷
形態で稼働しているころがり軸受の、残存寿命を、この
ころがり軸受の稼働時点でのアコースティックエミッシ
ョン，加速度，温度上昇を計測することにより高精度に
予測することができる。
形態で稼働しているころがり軸受の、残存寿命を、この
ころがり軸受の稼働時点でのアコースティックエミッシ
ョン，加速度，温度上昇を計測することにより高精度に
予測することができる。
【図１】本発明の一実施例の余寿命評価システムのブロ
ック図。
ック図。
【図２】従来の余寿命評価システムのブロック図。
【図３】従来例の損傷，寿命評価用マスターカーブ。
【図４】本発明の実施例の荷重，加速度測定状況を示す
断面図。
断面図。
【図５】本発明の他の実施例の荷重，加速度，温度の測
定状況を示す断面図。
定状況を示す断面図。
【図６】本発明の方法で測定したアコースティックエミ
ッションの測定例の説明図。
ッションの測定例の説明図。
【図７】図６の値をもとにした寿命マスターカーブ。
【図８】本発明の方法で測定した加速度の測定例の特性
図。
図。
【図９】図８の値をもとにした寿命マスターカーブ。
【図１０】本発明の方法で測定した温度上昇の測定例の
特性値。
特性値。
【図１１】図１０の値をもとにした寿命マスターカー
ブ。
ブ。
【図１２】加速度，アコースティックエミッション，温
度上昇の値をそれぞれの初期正常値で割った無次元寿命
マスターカーブ。
度上昇の値をそれぞれの初期正常値で割った無次元寿命
マスターカーブ。
１…ころがり軸受、２…ハウジング、３…荷重計測用
孔、４…アコースティックエミッションセンサ、５…加
速度センサ、６…径方向荷重測定用ひずみゲージ、７…
軸方向及び曲げ荷重測定用ひずみゲージ、８…温度セン
サ、９…荷重センサ、１０…余寿命評価用パソコン。
孔、４…アコースティックエミッションセンサ、５…加
速度センサ、６…径方向荷重測定用ひずみゲージ、７…
軸方向及び曲げ荷重測定用ひずみゲージ、８…温度セン
サ、９…荷重センサ、１０…余寿命評価用パソコン。
Claims (6)
- 【請求項１】転がり軸受部の稼働中の振動情報，温度情
報，負荷情報を同時にモニタリングし、その結果を、あ
らかじめ計測したそれぞれの負荷条件に対応する軸受損
傷に伴う振動情報，温度情報の変動と比較することによ
って、軸受損傷の程度，余寿命を予測することを特徴と
する軸受診断方法。 - 【請求項２】請求項１において、前記振動情報として加
速度センサ信号を用いる軸受診断方法。 - 【請求項３】請求項１において、前記振動情報として、
アコースティック・エミッション信号を用いる軸受診断
方法。 - 【請求項４】請求項１において、前記負荷情報として、
径方向負荷Ｆr ，軸方向負荷Ｆa ，曲げ負荷Ｆb より構
成される評価式 Ｆe＝ＡＦr＋ＢＦa＋ＣＦb （Ａ，Ｂ，Ｃ；あらかじめ
定めた定数） によって算出される等価負荷Ｆe を用いる軸受診断方
法。 - 【請求項５】請求項１において、前記振動情報として、
あらかじめ計測しておいた初期正常時の振動レベルに対
する今回計測された稼働中の振動レベルの倍率を用いる
軸受診断方法。 - 【請求項６】請求項１において、前記温度情報として、
あらかじめ計測しておいた、初期正常時の温度上昇分に
対する今回計測された稼働中の温度上昇分の倍率を用い
る軸受診断方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6300520A JPH08159151A (ja) | 1994-12-05 | 1994-12-05 | 軸受診断方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6300520A JPH08159151A (ja) | 1994-12-05 | 1994-12-05 | 軸受診断方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08159151A true JPH08159151A (ja) | 1996-06-18 |
Family
ID=17885815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6300520A Pending JPH08159151A (ja) | 1994-12-05 | 1994-12-05 | 軸受診断方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08159151A (ja) |
Cited By (18)
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| WO2005095919A1 (ja) | 2004-03-31 | 2005-10-13 | The Chugoku Electric Power Co., Inc. | 転がり軸受の余寿命診断方法及びこの余寿命診断装置 |
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| JP2016024008A (ja) * | 2014-07-18 | 2016-02-08 | Ntn株式会社 | 機械部品診断システムおよびそのサーバ |
| RU2578513C1 (ru) * | 2012-04-12 | 2016-03-27 | Сименс Акциенгезелльшафт | Сенсорный элемент с датчиком акустической эмиссии |
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-
1994
- 1994-12-05 JP JP6300520A patent/JPH08159151A/ja active Pending
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