NL8401112A

NL8401112A - Inrichting voor het bepalen van de smeringstoestand bij ten opzichte van elkaar rollende of glijdende, door een smeermiddel gesmeerde oppervlakken.

Info

Publication number: NL8401112A
Application number: NL8401112A
Authority: NL
Original assignee: Skf Ind Trading & Dev
Priority date: 1984-04-06
Filing date: 1984-04-06
Publication date: 1985-11-01
Also published as: EP0159742A1; EP0159742B1; US4728943A; JPS60222695A; DE3562817D1

Description

“ - Μ NL 31931-dV/kvn

Inrichting voor het bepalen van de smeringstoestand bij ten opzichte van elkaar rollende of glijdende, door een smeermiddel gesmeerde oppervlakken.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het bepalen van de smeringstoestand bij ten opzichte van elkaar rollende of glijdende, door een smeermiddel gesmeerde oppervlakken, voorzien van een eenheid voor het op— 5 wekken van een signaal, dat afhankelijk is van de capaciteit tussen de gesmeerde oppervlakken.

Bij een bekende inrichting van deze soort worden uit het genoemde signaal uitgangssignalen afgeleid, die de dikte van de smeermiddelfilm tussen de oppervlakken en het 10 percentage contacttijd gedurende een bepaald meetinterval aangeven. Deze bekende inrichting heeft weliswaar het voordeel, dat bijzonder nauwkeurige meetresultaten worden verkregen, doch is betrekkelijk gecompliceerd en de fabricage-kosten zijn hoog. Bovendien kan in het geval van een onge-15 wenste smeringstoestand pas een alarmsignaal worden afgegeven, indien de dikte van de smeermiddelfilm beneden een minimaal toelaatbare waarde komt of indien het percentage contacttijd te groot wordt. In de praktijk zal de smeringstoestand reeds slechter worden, voordat de dikte van de smeer-20 middelfilm ontoelaatbaar klein is geworden of het percentage contacttijd ontoelaatbaar groot.

De uitvinding beoogt een inrichting van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen, waarmee een eventuele ongewenste smeringstoestand reeds in een zeer vroegtijdig 25 stadium nauwkeurig kan worden vastgesteld.

Hiertoe wordt de inrichting volgens de uitvinding gekenmerkt door een op de genoemde eenheid aangesloten bewerk ings schakeling die in responsie op het van de capaciteit afhankelijke signaal een tweede signaal afgeeft, dat volgens 30 een niet-lineaire, bijvoorbeeld exponentiële, functie zodanig afhankelijk is van de capaciteit tussen de gesmeerde oppervlakken, dat een zelfde relatieve variatie in de dikte van het smeermiddel tussen de gesmeerde oppervlakken.bij afnemende dikte een grotere signaalvariat-ie tot gevolg 35 heeft, waarbij het tweede signaal wordt toegevoerd aan een 8401112 ? k y - 2 - integrator, die het tweede signaal integreert over een in de tijd verschuivende integratieperiode en waarvan het uitgangssignaal de smeringstoestand aangeeft.

Op deze wijze wordt een inrichting verkregen, die 5 een uitgangssignaal afgeeft, waaruit de smeringstoestand van' de gesmeerde oppervlakken onmiddellijk kan worden afgeleid, welke smeringstoestand desgewenst als smeringstoestandsfac-tor kan worden weergegeven· Door middel van de bewerkings-schakeling wordt bereikt, dat een zelfde relatieve variatie 10 in de dikte van de smeermiddelfilm tussen de gesmeerde oppervlakken bij een grote dikte van de smeermiddelfilm, bijvoorbeeld de dikte van de smeermiddelfilm in de aanvangstoestand van een nieuw kogellager of dergelijke, slechts een klein uitgangssignaal tot gevolg heeft. Bij afnemende dikte 15 neemt de invloed van dezelfde relatieve variatie in de dikte sterk toe. Bij een reeds sterk afgenomen dikte van de smeermiddelf ilm tussen de oppervlakken zal bijvoorbeeld een halvering van deze dikte immers een sterke verslechtering van de smeringstoestand betekenen, terwijl een halvering van de 20 dikte van de smeermiddelfilm in de aanvangstoestand de sme-ringstoestand nauwelijks verslechtert.

Naast diktevariaties wordt de smeringstoestand tevens bepaald door de eventuele aanwezigheid van deeltjes in het smeermiddel tussen de gesmeerde oppervlakken. Deze 25 deeltjes kunnen al dan niet geleidend zijn. Geleidende deeltjes kunnen van buiten af afkomstig zijn of kunnen worden veroorzaakt door slijtage of uitbreken uit een opper-vlaktedefect of een aan de oppervlakte gekomen zogenaamd "subsurface defect".Deze metalen deeltjes kunnen in het smeer-30 middel tussen de oppervlakken aanwezig zijn of met één van deze oppervlakken zijn verbonden door koud walsen. Veranderingen van de oppervlakteruwheid van de gesmeerde oppervlakken kunnen derhalve worden veroorzaakt door uitbreken van de oppervlakken of door opwalsen van deeltjes. Voorts kunnen 35 niet geleidende, harde deeltjes, zoals bijvoorbeeld zandkorrels, de oppervlakken beschadigen en een oppervlakteruw-heidsverandering tot gevolg hebben.

Alle genoemde factoren hebben invloed op het van de capaciteit tussen de gesmeerde oppervlakken afhankelijke 84 0 1 1 1 2 - 3 - * ( signaal· Bij de inrichting volgens de uitvinding hebben ook deze factoren een sterkere invloed op het uitgangssignaal bij een dunnere laag smeermiddel tussen de gesmeerde oppervlakken.

5 De uitvinding wordt hierna nader toegelicht aan de hand van de tekening, waarin een uitvoeringsvoorbeeld van de inrichting volgens de uitvinding is weergegeven.

Fig. 1 is een blokschema van een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding.

10 Fig. 2 is een grafiek, waarin het van de capaci teit tussen de gesmeerde oppervlakken afhankelijke signaal als functie van deze capaciteit is weergegeven.

Fig. 3 is een grafiek, waarin het tweede uitgangssignaal als functie van de capaciteit tussen de gesmeerde 15 oppervlakken is weergegeven.

In fig. 1 is een blokschema afgebeeld van een inrichting voor het bepalen van de smeringstoestand bij ten opzichte van elkaar rollende of glijdende, door een smeermiddel gesmeerde oppervlakken, bijvoorbeeld bij een kogellager. 20 De inrichting is hiertoe voorzien van een eenheid 1, waarvan de ingangen 2 bijvoorbeeld met de binnen- en buitenloopring van het kogellager kunnen worden verbonden. De eenheid 1 levert op zijn uitgang een signaal V_ , dat afhankelijk is

CrUr van de capaciteit tussen de binnen- en buitenloopring. Het 25 geleverde signaal V is als functie van de capaciteit tus-

VAT

sen de gesmeerde oppervlakken in fig. 2 weergegeven. Het signaal VCAp is hierbij op een lineaire, de capaciteit op een logaritmische schaal uitgezet.

De capaciteit tussen de gesmeerde oppervlakken is 30 omgekeerd evenredig met de dikte van het smeermiddel tussen de gesmeerde oppervlakken, zodat ^/^2 * ^/k-j ·

Wanneer een bepaalde dikte h^ van de smeermiddelfilm als referentiewaarde wordt gekozen, welke dikte bijvoorbeeld over-35 eenkomt met een capaciteit van 500 pF, kan de capaciteitsas van de grafiek uit fig. 2 op de aangegeven wijze in h/h^j worden geijkt. Hierbij valt op, dat een zelfde relatieve variatie in de dikte van de smeermiddelfilm tussen de gesmeerde oppervlakken over het gehele van belang zijnde capa— 40 citeitsbereik bij benadering dezelfde variatie van het sig- 840 f 1 12 ^ 4 Λ? - 4 - naai VCAp tot gevolg heeft.Naarmate de smeermiddelfilm echter dunner is, is de mogelijkheid, dat bij een zelfde relatieve diktevariatie een slechte smering en mogelijkerwijs zelfs me-taalcontacten optreden groter.

5 De variaties van de capaciteit tussen de gesmeerde oppervlakken worden veroorzaakt door ruwheid van de ten opzichte van elkaar bewegende oppervlakken en door in het smeermiddel aanwezige deeltjes. Een verandering van de. ruwheid van de oppervlakken, zoals bijvoorbeeld de loopbanen bij 10 een kogellager, kan ontstaan door uitbreken ("spalling"), het vastzetten van deeltjes op deze oppervlakken of het vormen van indrukken in deze oppervlakken door harde deeltjes, zoals zandkorrels.

Op de eenheid 1 is een bewerkingsschakeling 3 aan-15 gesloten, waarvan de uitgang in responsie op het van de capaciteit afhankelijke signaal VCAp een signaal V2 afgeeft. Dit signaal is volgens een niet-lineaire functie, bijvoorbeeld een exponentiële functie, afhankelijk van de capaciteit tussen de gesmeerde oppervlakken. Het signaal V2 is in de gra-20 fiek uit fig. 3 als functie van de .capaciteit of W\ef weergegeven. Üit deze grafiek blijkt, dat een zelfde relatieve variatie in de dikte van het smeermiddel tussen de gesmeerde oppervlakken bij kleinere dikten een grotere variatie in het signaal V2 tot gevolg heeft. Dit signaal V2 wordt toegevoerd 25 aan een integrator 4, die het signaal integreert over een in de tijd verschuivende integratieperiode. Deze integratiepe-riode kan bijvoorbeeld worden ingesteld op 0,1, 1 en 10 s.

Het uitgangssignaal van de integrator vormt hierdoor een maat voor de smeringstoestand van de door het smeermiddel gesmeer-30 de oppervlakken.

Door de bewerkingsschakeling 3 wordt bereikt, dat variaties in de capaciteit tussen de oppervlakken bij een dikke smeermiddelfilm’ tussen de oppervlakken slechts een gering uitgangssignaal van de integrator 4 tot gevolg heeft.

35 Bij een dikke smeermiddelfilm is de nadelige invloed van een eventuele oppervlakteruwheid en/of deeltjes in het smeermiddel op de smeringstoestand in de praktijk ook niet groot.

Bij een geringe dikte van de smeermiddelfilm is deze invloed op de smeringstoestand echter zeer ernstig, üit fig. 3 8401112 - 5 - ¢- τ blijkt, dat bij een dunne smeermiddelfiim het signaal bij capaciteitsvariaties ook sterk zal variëren, zodat het uitgangssignaal van de integrator 4 groot zal zijn*

Uit het voorgaande blijkt, dat het uitgangssig-5 naai van de integrator 4 direkt kan worden gebruikt als aanduiding voor de smeringstoestand, bijvoorbeeld door dit uitgangssignaal weer te geven als smeringstoestandfactor.

Het uitgangssignaal van de integrator 4 kan ook worden toegevoerd aan de ene ingang van een comparator 5, 10 waarvan de andere ingang een instelbare referentiespanning ontvangt van een referentiespanningsbron 6. Wanneer het uitgangssignaal van de integrator 4 de referentiespanning overschrijdt, levert de uitgang van de comparator 5 een alarmsignaal aan een indicator 7, waardoor de slechte smeringstoe-15 stand wordt gesignaleerd.

De beschreven inrichting kan met voordeel worden toegepast, wanneer een vroegtijdig alarmeren bij het optreden van een slechte smeringstoestand nodig is, zoals bijvoorbeeld bij het testen van de levensduur van kogellagers en dergelij-2 0 ke.

De uitvinding is niet beperkt tot het in het voorgaande beschreven uitvoeringsvoorbeeld, dat binnen het kader der uitvinding op verschillende manieren kan worden gevarieerd.

84 0 1 1 12

Claims

1. Inrichting voor het bepalen van de smerings-toestand bij ten opzichte van elkaar rollende of glijdende, door een smeermiddel gesmeerde oppervlakken, voorzien van een eenheid voor het opwekken van een signaal, dat afhanke- 5 lijk is van de capaciteit tussen de gesmeerde oppervlakken, gekenmerkt door een op de genoemde eenheid aangesloten bewerkingsschakeling die in responsie op het van de capaciteit afhankelijke signaal een tweede signaal afgeeft, dat volgens een niet-lineaire, bijvoorbeeld exponentiële, 10 functie zodanig afhankelijk is van de capaciteit tussen de gesmeerde oppervlakken, dat een zelfde relatieve variatie in de dikte van het smeermiddel tussen de gesmeerde oppervlakken bij afnemende dikte een grotere signaalvariatie tot gevolg heeft, waarbij het tweede signaal wordt toegevoerd aan 15 een integrator, die het tweede signaal integreert over een in de tijd verschuivende integratieperiode en waarvan het uitgangssignaal de smeringstoestand aangeeft.

2. Inrichting volgens conclusie l,met het k e n m e r k, dat de integratieperiode van de integrator 20 instelbaar is.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, me t het kenmerk, dat een comparator is aangebracht, waarvan de ene ingang het uitgangssignaal van de integrator onvangt, terwijl de andere ingang een referentiewaarde ont- 25 vangt, waarbij de uitgang van de comparator een alarmsignaal afgeeft, als het uitgangssignaal van de integrator de referentiewaarde overschrijdt. 84 0 1 1 12