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Title:
METHOD AND DEVICE FOR MONITORING THE OPERATION OF A SLIDING BEARING POINT/ARRANGEMENT AND A CORRESPONDING SLIDING BEARING POINT/ARRANGEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2024/041975
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method (100, 102, 104) and a device (10) for monitoring the operation of a sliding bearing point/arrangement (12) by means of a sensor (14), wherein the sensor (14) generates a signal (38), said signal (38) characterising a vibration excitation associated with the sliding bearing point/arrangement (12). The invention also relates to a sliding bearing point/arrangement (12) that is mechanically coupled to the device (10) according to the invention.

Inventors:
WITT MARIO (DE)
WINTER MANUEL (DE)
Application Number:
PCT/EP2023/072718
Publication Date:
February 29, 2024
Filing Date:
August 17, 2023
Export Citation:
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Assignee:
KS GLEITLAGER GMBH (DE)
International Classes:
G01L5/00; F16C17/00; G01H1/00; G01M13/045
Domestic Patent References:
WO2013156068A12013-10-24
WO2013156068A12013-10-24
Foreign References:
US20160223496A12016-08-04
US20210310521A12021-10-07
US20160356657A12016-12-08
US20160356657A12016-12-08
Attorney, Agent or Firm:
DREISS PATENTANWÄLTE PARTG MBB (DE)
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Claims:
Patentansprüche Verfahren (100, 102, 104) zur Überwachung des Betriebs einer Gleitlagerstelle/-anordnung (12) mittels eines Sensors (14) , wobei durch den Sensor (14) ein Signal (38) erzeugt wird, welches Signal (38) eine mit der Gleitlagerstelle/-anordnung (12) assoziierte Schwingungsanregung charakterisiert (106) , dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (14) ein piezoelektrischer Beschleunigungssensor (22) ist und dass der piezoelektrische Beschleunigungssensor (22) eine schwingfähige seismische Masse (24) aufweist und demgemäß eine Resonanzfrequenz (26) aufweist und dass die Resonanzfrequenz (26) in einer Einbausituation des Sensors (14) in einem Bereich von 20 bis 70 kHz liegt, und dass das Signal (38) des Beschleunigungssensors (22) nur in einem die Resonanzfrequenz (26) beinhaltenden Teilfrequenzbereich (40, 40', 40' ' ) ausgewertet wird, der durch einen oberen Frequenzwert (42) und einen unteren Frequenzwert (44) begrenzt wird, und dass das Signal (38) des Beschleunigungssensors (22) über die Zeit und mit einer Abtastrate erfasst wird, die wenigstens dem zweifachen des oberen Frequenzwerts (42) entspricht (108) , und dass aus dem Signal (38) des Beschleunigungssensors (22) in diesem Teilfrequenzbereich (40, 40', 40' ' ) ein gemittelter Kennwert gebildet wird (110) , und dass anhand des Kennwerts auf einen Reibzustand der Gleitlagerstelle/-anordnung geschlossen wird (112) , und dass ausgehend von einem hydrodynamischen Reibzustand auf einen durch Mischreibung geprägten Reibzustand geschlossen wird, wenn der Kennwert im zeitlichen Verlauf ansteigt. Verfahren (100, 102, 104) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonanzfrequenz (26) in der Einbausituation des Sensors (14) in einem Bereich von 20 bis 50 kHz, insbesondere von 20 bis 40 kHz liegt. Verfahren (100, 102, 104) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Frequenzwert (42) höchstens das 1,2-Fache oder höchstens das 1,3-Fache oder höchstens das 1,4-Fache oder höchstens das 1,5-Fache oder höchstens das 1, 6-Fache oder höchstens das 1,7-Fache der Resonanzfrequenz (26) beträgt . Verfahren (100, 102, 104) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Frequenzwert (44) mindestens das 0,8-Fache oder mindestens das 0,7-Fache oder mindestens das 0, 6-Fache oder mindestens das 0,5-Fache oder mindestens das 0,4- oder mindestens das 0,3-Fache der Resonanzfrequenz (26) beträgt . Verfahren (100, 102, 104) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kennwert ein statistischer Mittelwert ist, insbesondere der quadratische Mittelwert, der Maximalwert, der Spitze- Tal-Wert, die Varianz, der Kurtosiswert , ein Scheitelwert . Verfahren (102, 104) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von einem hydrodynamischen Reibzustand auf einen durch Mischreibung geprägten Reibzustand geschlossen wird, wenn der Kennwert im zeitlichen Verlauf einen vorgegebenen oder vorgebbaren Schwellwert übersteigt (118) . Verfahren (102) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal (38) des Beschleunigungssensors (22) mittels eines Hochpassfilters und insbesondere zusätzlich mittels eines Tiefpassfilters gefiltert wird (116) . Verfahren (102) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Grenzfrequenz des Hochpassfilters dem unteren Frequenzwert (44) des Teilfrequenzbereichs (40, 40', 40' ' ) entspricht und/oder dass eine Grenzfrequenz des Tiefpassfilters dem oberen Frequenzwert (42) des Teilfrequenzbereichs (40, 40', 40' ' ) entspricht. Verfahren (104) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Signal (38) des Beschleunigungssensors (22) fouriertransformiert wird (120) und daran anschließend nur in dem Teilfrequenzbereich (40, 40', 40' ' ) ausgewertet wird. Vorrichtung (10) zur Überwachung des Betriebs einer Gleitlagerstelle/-anordnung (12) , umfassend einen Sensor (14) , der mechanisch mit der Gleitlagerstelle/-anordnung (12) gekoppelt anordenbar oder angeordnet ist, wobei durch den Sensor (14) ein Signal (38) erzeugt wird, welches Signal (38) eine mit der Gleitlagerstelle/- anordnung (12) assoziierte Schwingungsanregung charakterisiert (106) , und weiter umfassend eine elektronische Auswerteeinrichtung (16) mit einem Prozessor (18) und einem Speicher (20) mit einem darauf abgelegten Computerprogrammcode, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (14) ein piezoelektrischer Beschleunigungssensor (22) ist und dass der piezoelektrische Beschleunigungssensor (22) eine schwingfähige seismische Masse (24) aufweist und demgemäß eine Resonanzfrequenz (26) aufweist, wobei die seismische Masse (24) durch Körperschall der Gleitlagerstelle/-anordnung (12) zum Schwingen angeregt wird und hierdurch das Signal (38) erzeugt wird (106) , wobei die Resonanzfrequenz (26) in einer Einbausituation des Sensors (14) in einem Bereich von 20 bis 70 kHz liegt, und dass der Speicher (20) und der Computerprogrammcode im Zusammenwirken mit dem Prozessor (18) konfiguriert sind, um das Signal (38) des Beschleunigungssensors (22) nur in einem die Resonanzfrequenz (26) beinhaltenden Teilfrequenzbereich (40, 40', 40' ' ) auszuwerten, der durch einen oberen Frequenzwert (42) und einen unteren Frequenzwert (44) begrenzt wird, und weiter konfiguriert sind, um das Signal (38) des Beschleunigungssensors (22) über die Zeit und mit einer Abtastrate zu erfassen, die wenigstens dem zweifachen des oberen Frequenzwerts (42) entspricht (108) , und weiter konfiguriert sind, um aus dem Signal (38) des Beschleunigungssensors (22) in diesem Teilfrequenzbereich (40, 40', 40' ' ) einen gemittelten Kennwert zu bilden (110) und anhand des Kennwerts auf einen Reibzustand der Gleitlagerstelle/-anordnung zu schließen (112) , und weiter konfiguriert sind, um ausgehend von einem hydrodynamischen Reibzustand auf einen durch Mischreibung geprägten Reibzustand zu schließen, wenn der Kennwert im zeitlichen Verlauf ansteigt. Vorrichtung (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) einen Hochpassfilter und insbesondere zusätzlich einen Tiefpassfilter umfasst, und dass das Signal (38) des Beschleunigungssensors (22) mittels des Hochpassfilters und insbesondere zusätzlich mittels des Tiefpassfilters gefiltert wird (116) . Vorrichtung (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Grenzfrequenz des Hochpassfilters dem unteren Frequenzwert (44) des Teilfrequenzbereichs (40, 40', 40' ' ) entspricht und/oder dass eine Grenzfrequenz des Tiefpassfilters dem oberen Frequenzwert (42) des Teilfrequenzbereichs (40, 40', 40' ' ) entspricht. Vorrichtung (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Auswerteeinrichtung (16) ausgebildet ist, das Signal

(38) des Beschleunigungssensors (22) fourier zu transformieren (120) und daran anschließend nur in dem Teilfrequenzbereich (40, 40', 40' ' ) auszuwerten. Gleitlagerstelle/-anordnung (12) , welche mechanisch gekoppelt ist mit einer Vorrichtung (10) zur Überwachung des Betriebs der Gleitlagerstelle/-anordnung (12) nach wenigstens einem der Ansprüche 10 bis 13, so dass von der Gleitlagerstelle/-anordnung (12) erzeugter Körperschall auf die Vorrichtung (10) und deren piezoelektrischen Beschleunigungssensor (22) übertragen und durch die Vorrichtung (10) überwacht werden kann.

Description:
Titel : Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung des

Betriebs einer Gleitlagerstelle/ -anordnung und eine entsprechende Glei tlagers teile/ -anordnung

Beschreibung

Die Erfindung betri f ft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines Betriebs einer Gleitlagerstelle/-anordnung mittels eines Sensors , wobei durch den Sensor ein Signal erzeugt wird, welches Signal eine mit der Gleitlagerstelle/- anordnung assoziierte Schwingungsanregung charakterisiert . Ferner betri f ft die Erfindung eine Gleitlagerstelle/- anordnung, welche mechanisch gekoppelt ist mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung . Gleitlager werden in unterschiedlichen Bereichen der Industrie eingesetzt . Dabei kommen Gleitlager auch in großen Maschinen, wie beispielsweise Windkraftanlagen, zum Einsatz . Eine Überwachung von Gleitlagern dient dem Erfassen von fehlerhaften Betriebs zuständen, welche zur Schädigung oder zum Stillstand der gesamten Maschine führen können . Ferner können durch die Überwachung von Gleitlagern Wartungsintervalle optimiert werden .

Wenn im Rahmen dieser Anmeldung von einer Gleitlagerstelle oder Gleitlageranordnung die Rede ist , dann wird hierunter verstanden, dass eine Komponente , beispielsweise eine Welle oder ein Zapfen, bezüglich einer anderen Komponente , beispielsweise eine Gehäusekomponente , möglichst reibungsarm drehbar oder verschieblich gleitgelagert ist oder auch nur gleitbeweglich abgestützt ist . Zwischen den Komponenten oder an wenigstens einer der Komponenten ist üblicherweise eine Gleitschicht , eine Gleitbeschichtung oder ein Schmierfilm ausgebildet . Zwischen den Komponenten oder zur Lagerung einer der Komponenten kann ein buchsenförmiges Gleitlagerelement mit Gleitschicht vorgesehen sein . Beispielsweise kann eine Gleitlagerstelle/-anordnung ein Gehäuse , ein darin typischerweise festsitzend eingesetztes Gleitlagerelement und ein darin gelagertes Wellenteil umfassen . Eine Gleitlagerstelle/-anordnung kann aber auch ein Maschinenteil , insbesondere ein Zahnrad, als erste Komponente umfassen, welches auf einer Welle als zweiter Komponente drehbar gleitgelagert ist . Die Welle kann hierfür ein buchsenförmiges Gleitelement oder eine Gleitbeschichtung umfassen .

Aus der WO 2013/ 156068 Al ist eine Vorrichtung und ein

Verfahren bekannt , welche durch Erfassen von Messwerten Schallemissionen in einem Gleitlager charakterisieren und durch Berechnung eines Kennwerts aus diesen Messwerten einen Betriebs zustand des Gleitlagers klassi fi zieren . Ein Sensorelement , das mit dem Gleitlager mechanisch gekoppelt ist , wird zur Erfassung von Messwerten verwendet . Dabei werden mit dem Sensorelement im Gleitlager auftretende Schallemissionen in einem breiten Frequenzbereich von 50 bis 150 kHz erfasst . Es ist ausgeführt , dass das Sensorelement als Beschleunigungssensor oder als Drucksensor oder als Dehnmessstrei fen oder als piezoelektrisches Sensorelement ausgebildet sein kann . Bevorzugt sei das Sensorelement als ein mikromechanischer Sensor, also als ein kapazitiver Sensor ausgebildet , der beispielsweise eine seismische Masse umfassen könne . Diese haben aber eine geringe Bandbreite , eine geringe Messauflösung und einen schlechten Dynamikbereich ( Quotient der größten gemessenen zur kleinsten vom Rauschen unterscheidbaren Signalstärke ist gering) . Für die Klassi fi zierung des Betriebs zustands sind bei der vorbekannten Vorrichtung in einer Recheneinrichtung vorbestimmte Betriebs zustände und dazugehörige Kennwerte hinterlegt . Es ist also erforderlich, dass zuvor eine genaue Datenerfassung von insbesondere gezielt herbeigeführten Betriebs zuständen durchgeführt wird, um die notwendige Datengrundlage zur Klassi fi zierung zu schaf fen .

Ferner ist aus der US2016/ 0356657A1 ein System und ein Verfahren bekannt , um das Versagen eines Gleitlagers durch Erfassen und Auswerten von Dehnungsbelastungen am Gleitlagergehäuse zu bestimmen . Für die Messung wird wenigstens ein Dehnungsaufnehmer am Gleitlagergehäuse angeordnet . Der Dehnungsaufnehmer erzeugt ein elektrisch messbares Ausgangssignal in Reaktion auf Änderungen eines Dehnungs zustands des Lagergehäuses . Die Amplituden der interessierenden Dehnungs frequenzen können als Trend ermittelt und mit dem Verschleiß des Gleitlagers korreliert werden . Als mögliche Dehnungsaufnehmer sind ein Dehnungsmessstrei fen mit einer Metall folie , ein piezoelektrischer Dehnungsmessstrei fen und ein piezoresistiver Dehnungsmessstrei fen aufgeführt . Als nachteilig gegenüber den verwendeten Dehnungsaufnehmern wird die Verwendung eines Näherungssensors und eines Beschleunigungssensors beschrieben . Vor allem der Beschleunigungssensor sei dahingehend nachteilig, dass dieser ein Signal erzeuge , welches eine Viel zahl von störenden Frequenzgeräuschen enthalte . Eine Unterscheidung dahingehend, ob die Frequenzgeräusche von einem intakten oder bereits geschädigten Gleitlager stammen, sei mit diesem Messmittel schwierig .

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , ein vereinfachtes Verfahren zur Überwachung des Betriebs einer Gleitlagerstelle/ -anordnung mit einer verringerten Datenmengenerfassung und dennoch sicherer Datenauswertung bereit zu stellen .

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Überwachung des Betriebs einer Gleitlagerstelle/-anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Vorteilhafte Aus führungs formen finden sich in den Unteransprüchen .

Es wird also erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Sensor ein piezoelektrischer Beschleunigungssensor ist und dass der piezoelektrische Beschleunigungssensor eine schwingfähige seismische Masse aufweist und demgemäß eine Resonanz frequenz aufweist und dass die Resonanz frequenz in einer Einbausituation des Sensors in einem Bereich von 20 bis 70 kHz liegt , und dass das Signal des Beschleunigungssensors nur in einem die Resonanz frequenz beinhaltenden Teil frequenzbereich ausgewertet wird, der durch einen oberen Frequenzwert und einen unteren Frequenzwert begrenzt wird, und dass das Signal des Beschleunigungssensors über die Zeit und mit einer Abtastrate erfasst wird, die wenigstens dem zwei fachen des oberen Frequenzwerts entspricht , und dass aus dem Signal des Beschleunigungssensors in diesem Teil frequenzbereich ein gemittelter Kennwert gebildet wird, und dass anhand des Kennwerts auf einen Reibzustand der Gleitlagerstelle/-anordnung geschlossen wird, und dass ausgehend von einem hydrodynamischen Reibzustand auf einen durch Mischreibung geprägten Reibzustand geschlossen wird, wenn der Kennwert im zeitlichen Verlauf ansteigt .

Im Betrieb entstehen in der Gleitlagerstelle/-anordnung Schwingungen, die sich in Form von Körperschall in der Gleitlagerstelle/-anordnung und auch in angrenzende Komponenten ausbreitet .

Die schwingfähige seismische Masse des piezoelektrischen Beschleunigungssensors wird durch den im Betrieb der Gleitlagerstelle/-anordnung entstehenden Körperschall zum Schwingen angeregt . Über den pie zoelektrischen Ef fekt wird aus der Schwingung der seismischen Masse das Signal des Sensors erzeugt , welches die mit der Gleitlagerstelle/-anordnung assoziierte Schwingungsanregung charakterisiert . Dabei ist insbesondere die Amplitude des Körperschalls abhängig von dem Reibungs zustand der Gleitlagerstelle/-anordnung, also- hydrodynamische Reibung, Mischreibung oder insbesondere Festkörperreibung . Der Beschleunigungssensor kann ein ein- , zwei- oder dreiachsiger piezoelektrischer Beschleunigungssensor mit seismischer Masse sein .

Der Beschleunigungssensor ist mittels der schwingfähigen seismischen Masse derart ausgebildet , dass seine Resonanz frequenz in der Einbausituation in einem Bereich von 20 bis 70kHz liegt . Die Resonanz frequenz des Beschleunigungssensors ist sensorspezi fisch, aber auch abhängig von der Einbausituation bzw . der Befestigung des Beschleunigungssensors an der Gleitlagerstelle/-anordnung, beispielsweise mittels Verschrauben, Verkleben, magnetischer Anordnung etc . . I st die Resonanz frequenz des Beschleunigungssensors in seiner Einbausituation nicht bekannt , dann sollte sie vorneweg bestimmt werden .

In einem weiteren Verfahrensschritt wird das Signal des Beschleunigungssensors in dem die Resonanz frequenz beinhaltenden Teil frequenzbereich ausgewertet .

Tritt Mischreibung in der Gleitlagerstelle/-anordnung auf , dann wird der Beschleunigungssensor im Resonanzbereich verstärkt angeregt , wodurch das Signal des Beschleunigungssensors in dem Teil frequenzbereich verstärkt wird . D . h . der Beschleunigungssensor wird im Bereich mit der höchsten Empfindlichkeit ausgewertet , was zu einer hohen Zuverlässigkeit des Verfahrens führt . Somit ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch möglich, bei niedrigen Drehzahlen (niedrigen Gleitgeschwindigkeiten z . B . Start Stopp Betrieb ) den durch Mischreibung in Gleitlagern erzeugten

Körperschall zu erfassen . Dadurch, dass die Abtastrate wenigstens dem zwei fachen des oberen Frequenzwerts des aus zuwertenden Teil frequenzbereichs entspricht , kann eine Auswertung des Signals des Beschleunigungssensors bis zu dem oberen Frequenzwert durchgeführt werden . I st beispielsweise die Abtastrate genau auf das Zwei fache des aus zuwertenden Teil frequenzbereichs beschränkt , dann wird das auswertbare Signal auf den oberen

Frequenzwert begrenzt .

Der zu überwachende Teil frequenzbereich ist vorzugsweise unabhängig von einem Lagermaterial , einer Drehzahl ( Gleitgeschwindigkeit ) , einer Belastung und einem Schmierstof f sowie einer Schmierstof f temperatur .

Bei der Auswertung wird aus dem Signal des Beschleunigungssensors in diesem Teil frequenzbereich ein Kennwert gebildet . Steigt der Kennwert im zeitlichen Verlauf an, so kann auf eine Mischreibung geschlossen werden . Ein Vergleich mit einer hinterlegten Referenzwerttabelle ist nicht zwingend erforderlich, was als vorteilhaft erachtet wird . Es ist in einfacher Weise eine Echt-Zeit Überwachung im Betrieb der Gleitlagerstelle/-anordnung realisierbar . Eine Mischreibung der Gleitlagerstelle/-anordnung ist zuverlässig erkennbar, und einer Schädigung der Gleitlagerstelle/- anordnung kann vorgebeugt werden, bspw . in dem eine Wartung der Gleitlagerstelle/-anordnung frühzeitig durchgeführt wird .

Es erweist sich als vorteilhaft , wenn die Resonanz frequenz in der Einbausituation des Sensors in einem Bereich von 20 bis 50 kHz , insbesondere von 20 bis 40 kHz liegt . Dadurch, dass der Bereich in dem die Resonanz frequenz liegt kleiner ist , kann auch der aus zuwertende Teil frequenzbereich verkleinert werden, wodurch eine geringere Datenmenge anfällt und auszuwerten ist.

In einer vorteilhaften Aus führungs form beträgt der obere Frequenzwert höchstens das 1,2-Fache oder höchstens das 1,3- Fache oder höchstens das 1,4-Fache oder höchstens das 1,5-

Fache oder höchstens das 1, 6-Fache oder höchstens das 1,7-

Fache der Resonanzfrequenz.

Nach einer Aus führungs form der Erfindung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der untere Frequenzwert mindestens das 0,8-Fache oder mindestens das 0,7-Fache oder mindestens das 0, 6-Fache oder mindestens das 0,5-Fache oder mindestens das 0,4- oder mindestens das 0,3-Fache der Resonanzfrequenz beträgt .

Es ist vorteilhaft, wenn der Kennwert ein statistischer Mittelwert ist, insbesondere der quadratische Mittelwert (RMS) , der Maximalwert, der Spitze-Tal-Wert, die Varianz (Verteilung der Werte um den Mittelwert) , der Kurtosiswert (Maß für die Steilheit) , ein Scheitelwert (Verhältnis des Maximalwerts zum quadratischen Mittelwert) . Der Kennwert ist einfacher zu handhaben als das erfasste Signal des Beschleunigungssensors. Durch die Bildung des Kennwerts werden störende Signalteile und/oder Ausreiser im Signal des Beschleunigungssensors kompensiert. Trends und Entwicklungen des Kennwerts lassen sich über die Zeit erfassen.

Bei einer Aus führungs form hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn ausgehend von einem hydrodynamischen Reibzustand auf einen durch Mischreibung geprägten Reibzustand geschlossen wird, wenn der Kennwert im zeitlichen Verlauf einen vorgegebenen oder vorgebbaren Schwellwert übersteigt . Es ist auch denkbar, dass zusätzlich ein Schwellwert für Festkörperreibung vorgegeben werden kann für den Fall , dass die Mischreibung überschritten wird . Durch einen Schwellwert kann sichergestellt werden, dass Mischreibung zuverlässig erkannt wird . Ferner wird als vorteilhaft angesehen, dass schon bei Inbetriebnahme der Gleitlagerstelle/-anordnung mit Hil fe des Schwellwerts Mischreibung erkannt werden kann, falls der gebildete Kennwert den Schwellwert überschreitet .

Es ist weiter vorteilhaft , wenn das Signal des Beschleunigungssensors mittels eines Hochpass filters und insbesondere zusätzlich mittels eines Tiefpass filters gefiltert wird . Das Signal kann mittels des Hochpass filters und insbesondere zusätzlich mittels des Tiefpass filters vor der Bildung des Kennwerts von für die Überwachung unnötigen

Teil frequenzbereichen bereinigt werden .

Bei einer Aus führungs form hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn eine Grenz frequenz des Hochpass filters dem unteren Frequenzwert des Teil frequenzbereichs entspricht und/oder dass eine Grenz frequenz des Tiefpass filters dem oberen Frequenzwert des Teil frequenzbereichs entspricht . Das Signal kann auf den aus zuwertenden Teil frequenzbereich begrenzt werden, sodass eine geringere Datenmenge erzeugt wird, als wenn das ungefilterte Signal ausgewertet wird . Es entstehen geringere Kosten und eine Zeitersparnis für die Messdatenerfassung und Messdatenauswertung .

Nach einer anderen Aus führungs form der Erfindung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn ein Signal des Beschleunigungssensors fouriertrans formiert wird und daran anschließend nur in dem Teil frequenzbereich ausgewertet wird .

Diese Fouriertrans formation stellt insbesondere eine

Alternative zu einer Filterung dar .

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Überwachung des Betriebs einer Gleitlagerstelle/-anordnung, umfassend einen Sensor, der mechanisch mit der Gleitlagerstelle/-anordnung gekoppelt anordenbar oder angeordnet ist , wobei durch den Sensor ein Signal erzeugt wird, welches Signal eine mit der Gleitlagerstelle/-anordnung assoziierte Schwingungsanregung charakterisiert , und weiter umfassend eine elektronische Auswerteeinrichtung mit einem Prozessor und einem Speicher mit einem darauf abgelegten Computerprogrammcode , wobei der Sensor ein piezoelektrischer Beschleunigungssensor ist und dass der piezoelektrische Beschleunigungssensor eine schwingfähige seismische Masse aufweist und demgemäß eine Resonanz frequenz aufweist , wobei die seismische Masse durch Körperschall der Gleitlagerstelle/-anordnung zum Schwingen angeregt wird und hierdurch das Signal erzeugt wird, wobei die Resonanz frequenz in einer Einbausituation des Sensors in einem Bereich von 20 bis 70 kHz liegt , und dass der Speicher und der Computerprogrammcode im Zusammenwirken mit dem Prozessor konfiguriert sind, um das Signal des Beschleunigungssensors nur in einem die Resonanz frequenz beinhaltenden Teil frequenzbereich aus zuwerten, der durch einen oberen Frequenzwert und einen unteren Frequenzwert begrenzt wird, und weiter konfiguriert sind, um das Signal des

Beschleunigungssensors über die Zeit und mit einer Abtastrate zu erfassen, die wenigstens dem zwei fachen des oberen

Frequenzwerts entspricht , und weiter konfiguriert sind, um aus dem Signal des Beschleunigungssensors in diesem Teil frequenzbereich einen gemittelten Kennwert zu bilden, und anhand des Kennwerts auf einen Reibzustand der Gleitlagerstelle/-anordnung zu schließen, und weiter konfiguriert sind, um ausgehend von einem hydrodynamischen Reibzustand auf einen durch Mischreibung geprägten Reibzustand zu schließen, wenn der Kennwert im zeitlichen Verlauf ansteigt . - Die Vorrichtung ist also zur Aus führung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet .

Bei einer weiteren Aus führungs form hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Vorrichtung einen Hochpass filter und insbesondere zusätzlich einen Tiefpass filter umfasst , und dass das Signal des Beschleunigungssensors mittels des Hochpass filters und insbesondere zusätzlich mittels des Tiefpass filters gefiltert wird . Ein Hochpass filter und insbesondere der Tiefpass filter können beispielsweise als elektrotechnische Bauelemente ausgebildet sein . Es ist auch denkbar, dass der Speicher und der Computerprogrammcode im Zusammenwirken mit dem Prozessor als Hochpass- und insbesondere als Tiefpass filter konfiguriert sein können .

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn eine Grenz frequenz des Hochpass filters dem unteren Frequenzwert des Teil frequenzbereichs entspricht und/oder dass eine Grenz frequenz des Tiefpass filters dem oberen Frequenzwert des Teil frequenzbereichs entspricht .

Nach einer weiteren Aus führungs form hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass die elektronische Auswerteeinrichtung ausgebildet ist , das Signal des Beschleunigungssensors fourier zu trans formieren und daran anschließend nur in dem Teil frequenzbereich aus zuwerten .

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Gleitlagerstelle/-anordnung, welche mechanisch gekoppelt ist mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Überwachung des Betriebs der Gleitlagerstelle/-anordnung, so dass von der Gleitlagerstelle/-anordnung erzeugter Körperschall auf die Vorrichtung und deren piezoelektrischen Beschleunigungssensor übertragen und durch die Vorrichtung überwacht werden kann .

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Aus führungsbeispielen . Es zeigen :

Fig . 1 eine schematische und teilgeschnittene Ansicht einer Gleitlagerstelle/-anordnung und einer Vorrichtung zur Überwachung des Betriebs der Gleitlagerstelle/- anordnung;

Fig . 2 eine schematische Darstellung von Schritten eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Überwachen einer Gleitlagerstelle/-anordnung nach einer ersten Aus führungs form;

Fig . 3 eine schematische Darstellung von Schritten des erfindungsgemäßen Verfahrens nach einer zweiten Aus führungs form;

Fig . 4 eine schematische Darstellung von Schritten des erfindungsgemäßen Verfahrens nach einer dritten Aus führungs form; Fig . 5 eine grafische Darstellung zweier fouriertrans formierter Signale unterschiedlicher Reibzustände eines Beschleunigungssensors .

Fig . 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Überwachung des Betriebs einer Gleitlagerstelle/-Anordnung 12 , die insgesamt mit dem Bezugs zeichen 10 bezeichnet ist . Die Vorrichtung 10 umfasst einen Sensor 14 , eine elektrische Auswerteeinrichtung 16 mit einem Prozessor 18 und einem Speicher 20 mit einem darauf abgelegten Computerprogramm . Vorl iegend ist der Sensor 14 als piezoelektrischer Beschleunigungssensor 22 mit schwingungs fähiger seismischer Masse 24 ausgebildet . Der Beschleunigungssensor 22 ist mittels der schwingfähigen seismischen Masse 24 derart ausgebildet , dass eine Resonanz frequenz 26 des Beschleunigungssensors 22 in einer Einbausituation in einem Bereich von 20 bis 70 kHz liegt . Die Auswerteeinrichtung 16 steht dabei - drahtgebunden oder drahtlos - in Verbindung mit dem Beschleunigungssensor 22 und kann beispielsweise zusätzlich mit einer externen, auch zum Beschleunigungssensor 22 örtlich beabstandeten

Anzeigeeinrichtung 28 - bspw . Mobilgerät , Anzeigeleuchte ,

Bildschirm - verbunden sein .

Die nur schematisch angedeutete Gleitlageranordnung 12 umfasst hier beispielhaft ein Gleitlagergehäuse 30 und eine in dem Gleitlagergehäuse 30 gelagerte Welle 32 , wobei weitere zwischen den Komponenten gegebenenfalls wirkende Gleitelemente oder Gleitbeschichtungen nicht dargestellt sind . Zwischen dem Gleitlagergehäuse 30 und der Welle 32 ist typischerweise ein Schmierfilm 34 für eine hydrodynamische Lagerung der Welle 32 vorgesehen, der über an sich bekannte Mittel ausgebildet wird, was daher nicht beschrieben wird . An einer Außenseite 36 des Gleitlagergehäuses 30 ist der Beschleunigungssensor 22 angeordnet und kann beispielsweise an dem Gleitlagergehäuse 30 verschraubt sein .

Die Vorrichtung 10 ist ausgebildet , um ein erfindungsgemäßes Verfahren der eingangs beschriebenen Ausbildung durchzuführen . Fig . 2 bis 4 zeigen Verfahrensschritte dreier Aus führungs formen 100 , 102 , 104 des Verfahrens .

Fig . 2 zeigt eine erste Aus führungs form 100 des Verfahrens . Im Betrieb, d . h . wenn Last an der Gleitlageranordnung 12 anliegt , also wenn die Welle 32 in Rotation versetzt wird, oder generell eine beliebige Komponente der Gleitlagerstelle oder - anordnung bezüglich der anderen Komponente in gleitende Bewegung verset zt wird, entstehen in der Gleitlageranordnung 12 Schwingungen . Diese Schwingungen breiten sich in Form von Körperschall in der Gleitlageranordnung 12 und auch in an die Gleitlageranordnung 12 angrenzende Komponenten aus . Die schwingfähige seismische Masse 24 des Beschleunigungssensors 22 wird durch den Körperschall zum Schwingen angeregt . In einem ersten Verfahrensschritt 106 wird durch Anregung der schwingfähigen seismischen Masse 24 des Beschleunigungssensors 22 und eines piezoelektrischen Ef fekts ein Signal 38 erzeugt ( Fig . 1 ) , welches die mit der Gleitlageranordnung 12 assoziierte Schwingungsanregung charakterisiert .

Der Speicher 20 und der darin abgelegte Computerprogrammcode sind im Zusammenwirken mit dem Prozessor 18 konfiguriert , das Signal 38 des Beschleunigungssensors 22 nur in einem die Resonanz frequenz 26 beinhaltenden Teil frequenzbereich 40 ( siehe auch Fig . 5 ) aus zuwerten . Der Teil frequenzbereich 40 ist durch einen oberen Frequenzwert 42 und einen unteren

Frequenzwert 44 begrenzt . Hierfür wird in einem zweiten Verfahrensschritt 108 das Signal 38 des Beschleunigungssensors 22 über die Zeit und mit einer Abtastrate erfasst , die vorzugsweise wenigstens dem zwei fachen des oberen Frequenzwerts 42 entspricht . Dadurch, dass die Abtastrate dem zwei fachen des oberen Frequenzwerts 42 des aus zuwertenden Teil frequenzbereichs 40 entspricht , wird das Signal 38 für die Auswertung auf den oberen Frequenzwert 42 begrenzt .

Nachfolgend wird aus dem erfassten Teil frequenzbereich 40 im Verfahrensschritt 110 ein gemittelter Kennwert gebildet . Zur Bildung eines gemittelten Kennwerts stehen verschiedene mathematische Methoden, die eingangs genannt wurden, zur Verfügung, bspw . der quadratische Mittelwert des Signals 38 des Sensors 14 .

Anhand des gebildeten Kennwerts kann im Verfahrensschritt 112 auf einen Reibzustand der Gleitlageranordnung 12 geschlossen werden . Es wird ausgehend von einem hydrodynamischen Reibzustand auf einen durch Mischreibung geprägten Reibzustand geschlossen, wenn der Kennwert im zeitlichen Verlauf ansteigt .

Wird Mischreibung festgestellt , wird vorzugsweise eine Warnmeldung 114 ausgegeben, die beispielsweise mittels der Anzeigeeinrichtung 28 wiedergegeben werden kann, sodass beispielsweise eine Wartung der Gleitlageranordnung 12 durchgeführt werden kann . Beispielsweise ist es somit möglich, dass Gleitlageranordnungen 12 von Of fshore Windrädern entsprechend ihrem Betriebs zustand gewartet werden . Fig . 3 bildet schematisch eine zweite Aus führungs form 102 des Verfahrens ab . Nach der Erzeugung eines mit einer Schwingungsanregung assoziierten Signals 38 des Sensors 14 im Verfahrensschritt 106 wird das Signal 38 wie bei Fig . 2 in einem Verfahrensschritt 108 mit einer Abtastrate erfasst und dann in einem Verfahrensschritt 116 mittels eines Hochpass filters und mittels eines Tiefpass filters gefiltert . Dabei kann eine Grenz frequenz des Hochpass filters dem unteren Frequenzwert 44 des Teil frequenzbereichs 40 entsprechen und eine Grenz frequenz des Tiefpass filters dem oberen Frequenzwert 42 des Teil frequenzbereichs 40 entsprechen . Das Signal 38 ist somit auf den aus zuwertenden Teil frequenzbereich 40 begrenzt .

Ferner ist bei Fig . 3 eine weitere Variante realisiert , bei der nach Bildung des gemittelten Kennwerts im Verfahrensschritt 110 zusätzlich zu Verfahrensschritt 112 oder als ein Teil davon ein optionaler Verfahrensschritt 118 durchgeführt wird . Im Verfahrensschritt 118 wird der Kennwert mit einem Schwellwert für Mischreibung verglichen, sodass ausgehend von einem hydrodynamischen Reibzustand auf einen durch Mischreibung geprägten Reibzustand geschlossen wird, wenn der Kennwert im zeitlichen Verlauf ansteigt und den vorgegebenen Schwellwert übersteigt . Wenn Mischreibung festgestellt bzw . auf Mischreibung geschlossen wurde , kann vorzugsweise eine Warnmeldung 114 ausgegeben werden . Der zuvor festgelegte und abgespeicherte Schwellwert kann auf Berechnungen, Versuchen oder Erfahrungswerten basieren .

Fig . 4 bildet schematisch eine dritte Aus führungs form 104 des Verfahrens ab . In der dritten Aus führungs form 104 wird beispielhaft keine Hoch-/Tiefpass f ilterung gemäß der zweiten Aus führungs form 102 durchgeführt , sondern es wird nach dem Erfassen des Signals 38 mit einer Abtastrate im Verfahrensschritt 108 in einem anschließenden Verfahrensschritt 120 das erfasste Signal 38 fouriertrans formiert ( siehe auch Fig . 5 ) und daran anschließend nur in dem Teil frequenzbereich 40 ausgewertet . Nach Verfahrensschritt 110 der Bildung eines gemittelten Kennwerts wird Verfahrensschritt 112 der Bestimmung des Reibzustands ausgeführt , insbesondere wiederum optional anhand eines Schwellwertvergleichs gemäß Verfahrensschritt 118 . Wiederum kann eine Warnmeldung ausgegeben werden, wenn der Kennwert im zeitlichen Verlauf ansteigt und den vorgegebenen Schwellwert übersteigt .

Es wird also bei allen Verfahrensvarianten der Reibzustand über die Zeit überwacht . Vorzugsweise kann eine Warnmeldung 114 ausgegeben werden, wenn Mischreibung festgestellt wird .

Fig . 5 ist eine beispielhafte grafische Darstellung zweier fouriertrans formierter Signale 46 , 48 eines einachsigen Beschleunigungssensors 22 mit einer Resonanz frequenz 26 von

47 kHz bei unterschiedlichen Reibzuständen . Ein erstes fouriertrans formiertes Signal 46 mit geringerer Amplitude ( als schwarze Linie dargestellt ) bildet einen hydrodynamischen Reibzustand ab, und ein zweites fouriertrans formiertes Signal

48 mit größerer Amplitude ( als graue Linie dargestellt ) bildet einen Reibzustand mit Mischreibung ab .

Das zweite fouriertrans formierte S ignal 48 weist bei Mischreibung im Bereich der Resonanz frequenz 26 eine deutlich größere Ampl itude auf , als diej enige des ersten fouriertrans formierten Signals 46 bei hydrodynamischer Reibung . Bei Mischreibung wird der Beschleunigungssensor 22 im Bereich der Resonanzfrequenz 26, d.h. bei der höchsten Empfindlichkeit, am stärksten angeregt, und der Mischreibungszustand ist ausgehend von einem hydrodynamischen Reibzustand somit erfassbar.

In Fig. 5 sind zwei die Resonanzfrequenz 26 beinhaltende alternative Teilfrequenzbereiche 40', 40' ' abgebildet. Bei dem ersten Teilfrequenzbereich 40' ist der oberer Frequenzwert 42 das 1,7-Fache der Resonanzfrequenz 26 und der untere Frequenzwert 44 das 0,3-Fache der Resonanzfrequenz 26. Bei dem zweiten Teilfrequenzbereich 40' ' ist der obere Frequenzwert 42 das 1,2-Fache der Resonanzfrequenz 26 und der untere Frequenzwert 44 das 0,8-Fache der Resonanzfrequenz 26. Unterschiedliche Teilfrequenzbereiche 40 sind je nach Ausbildung des Beschleunigungssensors 22 zu wählen. Je kleiner der auszuwertende Teilfrequenzbereich 40 ist desto kleiner ist die auszuwertende Datenmenge. Wenn die Resonanzfrequenz 26 des mit der Gleitlagerstelle/-anordnung 12 gekoppelt angeordneten Beschleunigungssensors 22 und die Ausprägung der Reibzustände im Bereich der Resonanzfrequenz 26 nicht bekannt sind, dann kann der vorteilhafterweise auszuwertende Teilfrequenzbereich 40 und die Resonanzfrequenz 26 des Beschleunigungssensors 22 in der Einbausituation in einem Versuch und mittels

Fouriertransformation bestimmt werden.