DD217599A1 - Anordnung zum ueberwachen und bewerten der reibleistungsverhaeltnisse in lagerungen - Google Patents

Abstract

Maschinenbautechnische Lagerungen, insbesondere waelzlagerbestueckte oel- oder fettgeschmierte Lagerungen z. B. Arbeitsspindellagerungen fuer Be- und Verarbeitungsmaschinen betreffend, dient die Erfindung der Ueberwachung der Reibleistungsverhaeltnisse derselben, um sich anbahnende Havariesituationen rechtzeitig erkennen und Lagerschaedigungen weitgehend vermeiden zu koennen. Erfindungsgemaess wird der Anstieg der Lagertemperatur mit einem in einer Bewertungseinrichtung gespeicherten Anstiegssollwert verglichen und bei einem ueber demselben liegenden Temperaturanstiegsistwert werden Signale erzeugt und ausgegeben, welche eine automatische oder manuelle Einflussnahme auf die Lagerung zur Folge haben.

Description

Anordnung zum Ueberwachen und Bewerten der Reibleistungsverhaeltnisse in Lagerungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Ueberwachen und Bewerten der Reibleistungsverhaeltnisse in Lagerungen, insbesondere in laaelzlagerbestueckten, oel- oder fettgeschmierten Arbeitsspindellagerungen fuer Be- und Verarbeitungsmaschinen»

Charakteristik der bekannten technischen Loesungen

Bei Lagerungen ist bekannt, daß die bei ihrem Betrieb aufgetretenen Temperaturen als Ueberwachungsgroeßen verwendet werden (DD-PS 137147). Der Verwendung der direkten Lagertemperatur, als Diagnosetemperanieter haftet der Mangel an, daß sie neben ihrer Abhaengigkeit von der Heibleistungsverhaeltnissen im Lager beeinflußt ist von den Hatantemperaturschwankungen, von Schwankungen der Waermeuebergangsverhaeltnisse (Leitung, Strahlung, Konvektion) zwischen Maschine und Umgebung sowie von der Art, .Groeße und Anordnung anderer Waermequellen und -senken innerhalb der Maschine und- der Gestaltung des V/aermeflusses zwischen diesen Waermequellen und -senken. Diese Faktoren stellen fuer die Lagerueberwachung nichtrelevante und nichtquantifizierbare Stoereinfluesse dar. Darueber hinaus haftet dieser Methode der Nachteil eines traegen Temperatur-Zeit-Verhaltens bei wechselndem Betriebs- und Umgebungsbedingungen an, das die Anwendungsmoeglichkeiten einschraenkt.

- O Π 0 Γ η -Ji η Π ο . λ .j [-j / ' >* λ*

Auch die praktizierte Anwendung der Differenzmessung zwischen der Temperatur des zu beeinflussenden Bauteiles und der Umgebungstemperatur [BRD-OS 1932895 und BED PS 1013941] behebt .die genannten lachteile nur teilweise.

Vorgeschlagen (WP ΪΊ6Η/236815.2) wurde der Vergleich der Ist-Temperaturdifferenz zwischen zwei benachbarten, jedoch" der gleichen Lagerung zugeordneten Temperaturmeßstellen mit einer von der Lagerdrehzahl abhaengigen Soll-Temperaturdifferens;. Diese Methode eliminiert die erwaehnten Stoereinfluesse und Nachteile durch eine Beurteilung der den Reibleistungsverhaeltnissen proportionalen Waerme'stromdichte, sofern sich die beiden Temperaturfuehler im Lager oder in einer das Lager ₍un-. mittelbar beruehrenden Baugruppe in einem definierten, radial zur Drehachse verlaufenden Abstand befinden und dieser Abstand so klein gewaehlt wird, daß auch der lagerfernere Temperaturf uehler noch im Bereich des homogenen, ungestoerten Temperaturfeldes- liegt, das sich in unmittelbarer Lagernaehe . ausbildet, Nachteilig fuer die praktische Realisierung dieser Forderung'ist die auf Grund der auftretenden geringen Temperaturdifferenzen notwendige hohe Genauigkeit von - 0,1 I bei · der Meßwerterfassung und -verarbeitung.

Die hierfuer.erforderlichen Aufwendungen durch Vergroeßerung des Abstandes und somit auch der Temperaturdifferenz zwischen den Temperaturfuehlern verringern zu wollen,bedeutet, daß beide Puehler nicht mehr in Lagernaehe angeordnet werden koennen, das heißt, daß. der lagerfernere Fuehler nicht mehr ' im Bereich des homogenen, ungestoerten Temperaturfeldes liegt.

Damit wird der Vorteil der Temperaturdifferenzmethode, unabhaengig von Stoereinfluessen zu sein, nicht mehr oder nur begrenzt wirksam, ihre praktische Anwendungsmoeglichkeit aus derzeitiger technischer Sicht eingeschraenkt oder bei Beibehaltung kleiner Temperaturdifferenzen nur mit hohen oekonomischen Aufwendungen realisierbar.

Ziel der Erfindung'

Sowohl die Ueberwachung als auch die Bewertung der Reib- leistungsverhaeltnisse in Lagerungen soll mit relativ wenig materiellem Aufwand*realisierbar sein, wodurch die Zuverlaessigkeit und Verfuegbarkeit gelagerter Bauteile durch das Vermeiden von Havarien erhoeht werden kann.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung, ist es, eine Anordnung zu schaffen, welche die Reibleistungsverhaeltnisse in Lagerungen mit hinreichender Genauigkeit erfaßt, ohne daß die Anforderungen an die Genauigkeit der Messung der Lagertemperatur die mit technisch und oekonomisch vertretbaren Mitteln realisierbare Genauigkeit uebersteigen« .

Erfindungsgemaeβ wird diese Aufgabe dadurch geloest, daß ei:a Temperaturfühler im oder unmittelbar am Lager angeordnet ist, der in geeigneter, an' sich bekannter Weise.mit einer Bewertungseinrichtung verbunden ist, welche fortlaufend die in ge-' nau definierten, jeweils gleichen Zeitintervallen t auftretende Temperaturaenderung am Fuehler erfaßt, welche ferner durch 'Quotientenbildung aus den jeweils zugehoerigen Werten

t und den Ist-Temperaturanstieg ermittelt und diesen staendig mit einem definierten, in der Bewertungseinrichtung gespeicherten Sollwert des Temperaturanstieges in bekannter Weise vergleicht und welche weiterhin aus diesem Vergleich eine Unterscheidung zwischen Hormalbetrieb und Havariesituation der Lagerung bei allen praktisch auftretenden Betriebsfaellen vornimmt. . '

Der Temperaturanstiegssollwert kann dabei im funktionellen Zusammenhang mit den Heibleistungsverhaeltnissen als variabler Wert eines oder mehrerer Sinflußparameter [z.B. Drehzahl ,. Lagerspiele, Vorspanung] ausgebildet sein oder einen den spezifischen Einsätzbedingüngen einer Lagerung entsprechenden empirisch gefundenen Wert darstellen.

Abhaengig vom Soll-Ist-Wert·¹-Vergleich ist Normalbetrieb vorhanden, solange der Sollwert nicht ueberschritten wird, waehrend ein üeberschreiten des Soll-Temperaturanstieges durch den Ist-Temperaturanstieg, d. tu ein steilerer Temperaturanstieg pro Zeiteinheit, eine Havariesituation' der Lagerung anzeigt, wobei ein Signal gebildet wird, das zur Realisierung , automatischer'oder manueller Schutzmaßnahmen fuer das gelager-; te Maschinenbauteil weiterverarbeitet wird·.

Das Zeitintervall wird gemaeß der Erfindung so groß gewaehlt, daß die fuer die Bildung des Temperaturanstieges zu verarbeitende zeitliche Temperaturdifferenz außerhalb der Meßunsicherheit des Temper at urfuehlers und außerhalb der Fehlergrenze der anschließenden Auswertetechnik liegt.

Vorteilhafterweise wird erfindungsgemaeß die Methode des ' Soli-Isterwert-Vergleiches des Temperaturanstieges erst dann wirksam, wenn eine den praktischen Realitaeten Rechnung tragende , definierte untere Grenztemperatur erreicht wird, unterhalb der die durch geringe Drehzahlen bedingten niedrigen Relbleistungsverhaeltnisse keiner Ueberwachung beduerfen und unterhalb der HavarieSituationen praktisch ausgeschlossen sind. Weiterhin fuehrt·das Erreichen einer definierten oberen Grenztemperatur erfindungsgemaeß zu einer Sofortabschaltung des Be-. triebes der Lagerung unabhaengig' vom gebildeten Soll-Istwert- Vergleich des Temperaturanstieges, um Lager und' Schmiermittel vor vorzeitiger Zerstoerung zu schuetzen.

Die Ueberwachung der oberen Grenzt erapera.tur ist vorrangig angezeigt bei fettgeschmierten Lagerungen zur Vermeidung von Fettbeschaedigungen (thermische Zersetzung) und wird wirksam bei langen Laufzeiten der Lagerung, bei denen diese Grenze. auch ohne Auftreten einer Havariesituation und damit ohne Wirksamwerden der zugehoerigen ^olgeschutzmaßnahmen erreicht werden kann« .

- 5 Ausfuehrtniffsbei spiel ,

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausfuehrungsbeispieles naeher erlaeutert werden* Die zugehoerige Figur 1 zeigt eine Lagerbaugruppe, bestehend aus einer Welle 1, die auch als Arbeitsspindel ausgebildet sein kann, den Lagern 2 sowie dem Lagerumbauteil 3, ausgebildet als Lagerbuchse oder -gehaeuse. Ein Temperaturfuehler 4 ist im Temperaturfeld der Lager 2 in weitestmoeglieher Lagernaehe angeordnet. Das Ausgangssignal des Temperaturfuehlers 4 wird einer Bewertungseinrichtung 5 zugefuehrt, die Bestandteil einer Steuereinrichtung 6 beispielsweise einer ClJC-Maschinensteuerung ist oder mit einer solchen verbunden werden kann. In der Bewertungseinrichtung 5 wird aus den Meßwerten des Temperaturfuehlers 4 pro Zeiteinheit/der auftretende Istwert des Temperaturanstieges ermittelt und mit einem vorgegebenen und in . der Bewertungseinrichtung 5 abgespeicherten Sollwert des Temperaturanstieges verglichen, Abweichungen zwischen diesen beiden Temperaturanstiegswerten dienen zur Bildung eines Signales, welches den Hormalbetrieb vom Havariebetrieb abgrenzt und im Havariefalle (gegenueber dem Eformalfall steilerer Temperaturanstieg) fuer automatische Folgeschaltungen bzw. Diagnosemaßnahmen durch die Steuereinrichtung 6 weiterverarbeitet und/oder dem Maschinenbediener wahrnehmbar gemacht wird.

Aus dem Temperaturverlauf am Temperaturfuehler .4'werden durch die Bewertungseinrichtung 5 weiterhin das Erreichen der unteren Grenztemperatur als Signal fuer das Ein- oder Aussetzen der Temperaturanstiegsbewertung und das Erreichen der oberen Grenztemperatur als Signal fuer das Stillsetzen der Lagerbaugruppe erfaßt und weiter verarbeitet.

Claims (1)

1. Erfindungsanspruch, · · ;

   Anordnung'^ zum Ueberwachen und Bewerten der Reibleistungsverhaeltniss.e in Lagerungen mit einem im oder, unmittelbar am Lager angeordneten Temperaturfühler
   .gekennzeichnet dadurch,

   daß der Temperaturfuehler (4) in geeigneter an sich bekannter Weise mit einer sein der aktuellen Temperatur entsprechendes Signal in einem Soll-Istwert-Vergleich verarbeitenden und/oder den Temperaturanstieg pro Zeiteinheit ermittelnden/ ein dem Anstieg entsprechendes Signal bildenden, mit einem Sollwert vergleichenden an sich bekannten, selbst. Signale bildenden 3ewertungseinrichtung (5) verbunden ist, die andererseits mit einer oder mehreren auf die Lagerung wirkenden Steuereinrichtungen (6) zur steuerungstechnischen -Verarbeitung ihrer Signale in Verbindung steht.

   H'srzu 1 Seils