專(zhuān)利名稱(chēng)：用于電弧放電的評(píng)估方法和相應(yīng)的試驗(yàn)臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于出現(xiàn)在滾動(dòng)軸承的軸承內(nèi)環(huán)與軸承外環(huán)之間的電弧放電的評(píng)估方法。本發(fā)明還涉及ー種用于滾動(dòng)軸承的試驗(yàn)臺(tái)，該滾動(dòng)軸承具有軸承內(nèi)環(huán)、軸承外環(huán)和在軸承內(nèi)環(huán)與軸承外環(huán)之間滾動(dòng)的滾動(dòng)元件。
背景技術(shù)：
在由逆變器饋電的(umrichtergespeisten)電動(dòng)機(jī)中，會(huì)出現(xiàn)由電流通過(guò)電動(dòng)機(jī)軸承表現(xiàn)出來(lái)的寄生效應(yīng)。其結(jié)果是，在軸承的潤(rùn)滑油膜上可能會(huì)出現(xiàn)電弧放電，這在極端情況下會(huì)導(dǎo)致材料熔化，并從而使軸承滾道發(fā)生變化。從長(zhǎng)期角度來(lái)說(shuō)，這些變化可能導(dǎo)致 軸承結(jié)構(gòu)損壞，甚至可能導(dǎo)致軸承結(jié)構(gòu)完全損壞。為了探測(cè)電弧放電和軸承電流，在至今為止的背景技術(shù)中，只在由逆變器和電動(dòng)機(jī)構(gòu)成的整體驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中進(jìn)行測(cè)量。這種做法無(wú)法實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)軸承的運(yùn)行參數(shù)的絕緣作用。滾動(dòng)軸承的運(yùn)行狀態(tài)，更確切地說(shuō)，是根據(jù)外部情況“以某種方式”自行調(diào)節(jié)的。有目的地充分利用所有綜合特性曲線(xiàn)的參數(shù)試驗(yàn)不能以這種方式進(jìn)行。為了能夠了解電弧放電可能對(duì)滾動(dòng)軸承造成的損壞的程度，在背景技術(shù)中探測(cè)了電弧放電的電流密度。但是，這只能導(dǎo)致一方面是電弧放電帶來(lái)的滾動(dòng)軸承的負(fù)載與另ー方面因此導(dǎo)致的滾動(dòng)軸承的損壞之間的不令人滿(mǎn)意的關(guān)聯(lián)作用。一系列參數(shù)都會(huì)導(dǎo)致形成軸承損壞。在這種情況下，一方面軸承電流和相應(yīng)的軸承電壓理所當(dāng)然會(huì)下降。另ー方面，其它參數(shù)、例如軸承的機(jī)械和熱カ運(yùn)行狀態(tài)也會(huì)下降。轉(zhuǎn)速、機(jī)械振動(dòng)、溫度等會(huì)影響潤(rùn)滑油膜的厚度，并從而影響電弧放電的幾率。為了能夠確定各個(gè)參數(shù)會(huì)對(duì)電弧放電以及與之相關(guān)的軸承損壞產(chǎn)生什么樣的影響，需要能夠分開(kāi)控制這些參數(shù)。只有這樣才能確定可能存在的關(guān)系，直至得出允許的極限值。由DE 44 41 828 Al公布了一種用于借助于磁場(chǎng)測(cè)量來(lái)診斷滑動(dòng)軸承的方法。在使用這種方法吋，電流被饋送到機(jī)器軸中。通過(guò)對(duì)軸承前方和軸承后方在軸中流過(guò)的電流進(jìn)行差值測(cè)量得出穿過(guò)軸承的漏電電流。饋送的電流是交流電。為了得出電流，需對(duì)由電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量。由US 2005/184 751 Al公布了一種用于探測(cè)電機(jī)的火花活動(dòng)性
(Funkenaktivitat)的方法。使用這一方法可以對(duì)軸電壓和/或軸電流進(jìn)行測(cè)量和
分析，從而掌握火花活動(dòng)性?；鸹ɑ顒?dòng)性可能是出現(xiàn)在軸承的部件之間的軸蝕火花(WeIlenerosionsfunken)o由DE 44 10 639 Al公布了一種用于滾動(dòng)軸承的試驗(yàn)臺(tái)，其中，滾動(dòng)軸承具有軸承內(nèi)環(huán)、軸承外環(huán)和在軸承內(nèi)環(huán)與軸承外環(huán)之間滾動(dòng)的滾動(dòng)元件。試驗(yàn)臺(tái)具有基體，該基體自身又具有安裝裝置，在該安裝裝置中能可拆卸地安裝滾動(dòng)軸承。另外，試驗(yàn)臺(tái)還具有轉(zhuǎn)速可變的電驅(qū)動(dòng)裝置，該驅(qū)動(dòng)裝置位置固定地布置在基體上，并且作用于軸，該軸在安裝上滾動(dòng)軸承的情況下與軸承內(nèi)環(huán)或軸承外環(huán)抗扭連接。通過(guò)這種試驗(yàn)臺(tái)可以完成對(duì)滾動(dòng)軸承的純機(jī)械檢驗(yàn)。由DE 198 44 822 Al公布的、用于內(nèi)燃機(jī)(具體來(lái)說(shuō)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī))的驅(qū)動(dòng)控制裝置中，將極限值存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中，這些極限值說(shuō)明了和分別掛上的擋位相關(guān)的、機(jī)動(dòng)車(chē)的最大允許的加速度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個(gè)目的在于，提供一種用于在滾動(dòng)軸承的軸承內(nèi)環(huán)與軸承外環(huán)之間的電弧放電的評(píng)估方法，該方法(不同于
背景技術(shù)：
可靠的)能實(shí)現(xiàn)關(guān)于由電弧放電引起的或未引起的軸承損壞的預(yù)測(cè)。本發(fā)明的第二個(gè)目的在于，提供一種相應(yīng)的試驗(yàn)臺(tái)，借助于這種試驗(yàn)臺(tái)能實(shí)施上述評(píng)估方法。第一個(gè)目的通過(guò)ー種具有權(quán)利要求I中所述特征的評(píng)估方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。該評(píng)估方法的有利的設(shè)計(jì)方案是從屬權(quán)利要求2至5的主題。 在根據(jù)本發(fā)明的評(píng)估方法中提出，-對(duì)滾動(dòng)軸承的規(guī)定運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)，-為了調(diào)節(jié)規(guī)定運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)以下參數(shù)中的至少ー個(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)滾動(dòng)軸承的轉(zhuǎn)速，滾動(dòng)軸承的溫度，作用于滾動(dòng)軸承的、引起振動(dòng)的不平衡度，潤(rùn)滑劑，軸向的、徑向的和傾斜的負(fù)載，軸承內(nèi)環(huán)相對(duì)于軸承外環(huán)的傾斜，已施加電壓的脈沖形狀和脈沖重復(fù)頻率，滾動(dòng)軸承的軸承間隙和提前損壞，-在規(guī)定運(yùn)行狀態(tài)下，通過(guò)在軸承內(nèi)環(huán)與軸承外環(huán)之間施加脈沖形狀的電壓，產(chǎn)生多次電弧放電，-為每次電弧放電探測(cè)至少ー個(gè)表征每次電弧放電的能量、功率、電壓、電流和/或時(shí)長(zhǎng)的數(shù)值，以及-只對(duì)在其中根據(jù)每次電弧放電中至少ー個(gè)探測(cè)到的特征值得出的合格數(shù)值高于預(yù)定極限值的電弧放電進(jìn)行評(píng)估。根據(jù)本發(fā)明的方案的前提是不取決于電弧放電本身。更確切地說(shuō)，取決于每次電弧放電的至少ー個(gè)特征值。特別是取決于每次電弧放電的能量分配到多大的體積上。軸承損壞只在電弧放電的與體積有關(guān)的能量輸入導(dǎo)致材料汽化時(shí)出現(xiàn)。 由電弧放電帶入軸承內(nèi)環(huán)或軸承外環(huán)的能量基本上是以相應(yīng)材料的音速傳輸?shù)摹Ａ硗?，傳輸波基本上為半球形。其半徑等于電弧放電時(shí)長(zhǎng)乘以軸承內(nèi)環(huán)或軸承外環(huán)的材料的音速。因此，合格數(shù)值不僅取決于每次電弧放電的能量，而且還取決于它的時(shí)長(zhǎng)。當(dāng)合格數(shù)值與能量成正比例并且與每次電弧放電時(shí)長(zhǎng)的三次冪成反比例時(shí)，可以在實(shí)際試驗(yàn)中得出非常好的數(shù)值。預(yù)定極限值可以以任意的方式確定，特別是可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。優(yōu)選地，針對(duì)制成軸承內(nèi)環(huán)和/或軸承外環(huán)的材料而預(yù)定的極限值是通過(guò)將材料從運(yùn)行溫度加熱至熔點(diǎn)所需的熱焓、熔化該材料所需的熔化焓以及將該材料從熔點(diǎn)加熱至沸點(diǎn)所需的熱焓而確定的，其中，所述這些焓涉及相同體積。特別是當(dāng)電弧放電的與體積有關(guān)的能量超出上述焓的總額時(shí)，會(huì)導(dǎo)致材料汽化。當(dāng)超出這ー熱焓時(shí)，會(huì)導(dǎo)致材料汽化。如果與體積相關(guān)的能量甚至大于上述總額與使材料汽化所需的汽化焓的和，甚至?xí)瓜鄳?yīng)體積的材料完全汽化。為了能夠?yàn)?幾乎)任意的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)，需要為滾動(dòng)軸承的多個(gè)運(yùn)行狀態(tài)重復(fù)實(shí)施該評(píng)估方法。為每個(gè)運(yùn)行狀態(tài)得出所評(píng)估的電弧放電的頻率。根據(jù)為每個(gè)運(yùn)行狀態(tài)得出的頻率將運(yùn)行狀態(tài)劃分為允許或不允許。特別是可以將完全沒(méi)有或者只出現(xiàn)少量“臨界”電弧放電(即合格數(shù)值高于預(yù)定極限值的電弧放電)的運(yùn)行狀態(tài)劃分為允許，將出現(xiàn)許多臨界電弧放電的運(yùn)行狀態(tài)劃分為不允許。也許還會(huì)出現(xiàn)中間等級(jí)，例如“臨界但短時(shí)間允許”或“在有限時(shí)間內(nèi)允許”。滾動(dòng)軸承的可變參數(shù)的數(shù)量可以根據(jù)需要來(lái)確定。根據(jù)本發(fā)明的評(píng)估方法例如可以用干，在作為用于具有所述滾動(dòng)軸承(I)的由逆變器饋電的電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制裝置的組成部分的非易失性存儲(chǔ)器中，-或者只寫(xiě)入滾動(dòng)軸承的被劃分為允許的運(yùn)行狀態(tài)，-或者只寫(xiě)入滾動(dòng)軸承的被劃分為不允許的運(yùn)行狀態(tài)， -或者將滾動(dòng)軸承的被劃分為允許的運(yùn)行狀態(tài)和滾動(dòng)軸承的被劃分為不允許的運(yùn)行狀態(tài)與其各自的分類(lèi)信息一起寫(xiě)入。在這種情況下，驅(qū)動(dòng)控制裝置可以在運(yùn)行過(guò)程中自行識(shí)別，是否存在或即將出現(xiàn)滾動(dòng)軸承的對(duì)軸承造成損壞的運(yùn)行狀態(tài)，并在必要時(shí)采取相應(yīng)的措施。舉兩個(gè)例子-在某個(gè)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)出現(xiàn)導(dǎo)致臨界電弧放電的振動(dòng)。驅(qū)動(dòng)控制裝置會(huì)試圖避免這ー轉(zhuǎn)速范圍。例如，當(dāng)機(jī)器要求的運(yùn)行方式對(duì)相應(yīng)的轉(zhuǎn)速范圍產(chǎn)生影響時(shí)，可以向機(jī)器控制裝置的操作人員發(fā)出相應(yīng)的警示。驅(qū)動(dòng)控制裝置也可以在加速或制動(dòng)時(shí)，即在相應(yīng)轉(zhuǎn)速區(qū)域無(wú)法避免的情況下，以最大電動(dòng)機(jī)扭矩控制電動(dòng)機(jī)，以便于盡快通過(guò)臨界轉(zhuǎn)速范圍。-當(dāng)驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)行電流大于滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行電流的80%吋，在一定運(yùn)行狀態(tài)下出現(xiàn)臨界電弧放電。驅(qū)動(dòng)控制裝置將運(yùn)行電流限制在最大為滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行電流的75%。因此，本發(fā)明還涉及ー種用于由逆變器饋電的、具有滾動(dòng)軸承的電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制裝置，該驅(qū)動(dòng)控制裝置具有非易失性存儲(chǔ)器，在該非易失性存儲(chǔ)器中，-或者只寫(xiě)入滾動(dòng)軸承的被劃分為允許的運(yùn)行狀態(tài)，-或者只寫(xiě)入滾動(dòng)軸承的被劃分為不允許的運(yùn)行狀態(tài)，-或者將滾動(dòng)軸承的被劃分為允許的運(yùn)行狀態(tài)和滾動(dòng)軸承的被劃分為不允許的運(yùn)行狀態(tài)與其各自的分類(lèi)信息一起寫(xiě)入。但此處的關(guān)鍵是按照根據(jù)本發(fā)明的評(píng)估方法得出寫(xiě)入非易失性存儲(chǔ)器中的運(yùn)行狀態(tài)，并且運(yùn)行狀態(tài)分別包括以下參數(shù)中的至少ー個(gè)參數(shù)滾動(dòng)軸承的轉(zhuǎn)速，滾動(dòng)軸承的溫度，作用于滾動(dòng)軸承的、引起振動(dòng)的不平衡度，潤(rùn)滑劑，軸向的、徑向的和傾斜的負(fù)載，軸承內(nèi)環(huán)相對(duì)于軸承外環(huán)的傾斜，已施加電壓的脈沖形狀和脈沖重復(fù)頻率，滾動(dòng)軸承的軸承間隙和提前損壞。第二個(gè)目的通過(guò)ー種具有權(quán)利要求7所述特征的試驗(yàn)臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的試驗(yàn)臺(tái)的有利的設(shè)計(jì)方案是從屬權(quán)利要求8至15的主題。根據(jù)本發(fā)明，前文所述的試驗(yàn)臺(tái)由此得到改進(jìn)，-試驗(yàn)臺(tái)具有基體，-基體具有安裝裝置，在該安裝裝置中能可拆卸地安裝滾動(dòng)軸承，-安裝裝置由電絕緣材料制成，和/或通過(guò)由電絕緣材料制成的中間元件與基體的其余部分電絕緣，-試驗(yàn)臺(tái)具有轉(zhuǎn)速可變的電驅(qū)動(dòng)裝置，該電驅(qū)動(dòng)裝置位置固定地布置在基體上，并且作用于軸，該軸在安裝上滾動(dòng)軸承的情況下與軸承內(nèi)環(huán)或軸承外環(huán)抗扭連接，-電驅(qū)動(dòng)裝置與滾動(dòng)軸承電絕緣，-試驗(yàn)臺(tái)具有電壓發(fā)生器(Spannungsgenerator),通過(guò)該電壓發(fā)生器，能為從軸承內(nèi)環(huán)到軸承外環(huán)的過(guò)渡區(qū)域加載具有可調(diào)節(jié)的脈沖形狀和脈沖重復(fù)頻率的脈沖形狀的電壓，和-試驗(yàn)臺(tái)具有探測(cè)裝置，借助于該探測(cè)裝置，能探測(cè)至少一個(gè)表征出現(xiàn)在軸承內(nèi)環(huán)與軸承外環(huán)之間的電弧放電的能量、功率、電壓、電流和/或時(shí)長(zhǎng)的數(shù)值。優(yōu)選地，在軸上布置負(fù)載軸承，借助于該負(fù)載軸承能在滾動(dòng)軸承上施加靜態(tài)的和/或動(dòng)態(tài)的負(fù)載。例如，試驗(yàn)臺(tái)可以具有作用在負(fù)載軸承上的液壓系統(tǒng)，用于施加靜態(tài)的和/或動(dòng)態(tài)的負(fù)載。能施加在滾動(dòng)軸承上的負(fù)載能夠軸向地、徑向地和/或不對(duì)稱(chēng)地發(fā)揮作用。 優(yōu)選地,還在軸上布置不平衡盤(pán)(Unwuchtscheibe),借助于該不平衡盤(pán)能將引起振動(dòng)的不平衡施加在滾動(dòng)軸承上。為此，不平衡盤(pán)可以具有至少ー個(gè)用于保持不平衡質(zhì)量的保持裝置。在試驗(yàn)臺(tái)的另ー種優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中提出，試驗(yàn)臺(tái)具有至少ー個(gè)溫度調(diào)節(jié)裝置，用于有效地調(diào)節(jié)滾動(dòng)軸承的運(yùn)行溫度。可替換地或者額外地，試驗(yàn)臺(tái)可以具有調(diào)整裝置，用于使軸承內(nèi)環(huán)相對(duì)于軸承外環(huán)傾斜?？商鎿Q地或者額外地，可以在安裝裝置上布置多個(gè)加速度傳感器，借助于該加速度傳感器能探測(cè)安裝裝置的水平的和/或垂直的加速度。
以下結(jié)合附圖
，由下面的實(shí)施例說(shuō)明中得出其它優(yōu)點(diǎn)和細(xì)節(jié)。在原理圖中示出圖I示意性地示出用于滾動(dòng)軸承的試驗(yàn)臺(tái)，圖2示意性地示出用于電弧放電的評(píng)估方法。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，用于滾動(dòng)軸承I的試驗(yàn)臺(tái)具有基體2。(另外，)在基體2上位置固定地布置電驅(qū)動(dòng)裝置3。至少可以對(duì)電驅(qū)動(dòng)裝置3的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，通常也還可以調(diào)節(jié)扭矩。電驅(qū)動(dòng)裝置3作用于軸5。在電驅(qū)動(dòng)裝置3與軸5之間可以布置聯(lián)軸節(jié)4。電驅(qū)動(dòng)裝置3與滾動(dòng)軸承I電絕緣。為此，例如可以采用電絕緣材料制成聯(lián)軸節(jié)4?；w2具有安裝裝置6。安裝裝置6可以由電絕緣材料制成?？商鎿Q地或者額外地，可以設(shè)有由電絕緣材料制成的中間元件7，并且通過(guò)該中間元件，安裝裝置6與基體2的其余部分電絕緣。在安裝裝置6中能可拆卸地安裝滾動(dòng)軸承I。滾動(dòng)軸承I (如同一般常見(jiàn)情況)具有軸承內(nèi)環(huán)8和軸承外環(huán)9以及滾動(dòng)元件10。在滾動(dòng)軸承I的運(yùn)行過(guò)程中，滾動(dòng)元件10在軸承內(nèi)環(huán)8與軸承外環(huán)9之間滾動(dòng)。在安裝裝置6中，在滾動(dòng)軸承I安裝完成的狀態(tài)下，其中ー個(gè)軸承環(huán)8，9-通常為軸承外環(huán)9-位置固定地保持住。另ー個(gè)軸承環(huán)8，9_通常為軸承內(nèi)環(huán)8-在滾動(dòng)軸承I安裝完成的狀態(tài)下與軸5抗扭連接。
試驗(yàn)臺(tái)還具有電壓發(fā)生器11。通過(guò)這個(gè)電壓發(fā)生器11能為滾動(dòng)軸承I加載電壓U。特別是根據(jù)圖I所示，電壓發(fā)生器11的兩個(gè)輸出端中的各一個(gè)與軸承內(nèi)環(huán)8和軸承外環(huán)9相連接。例如可以通過(guò)接觸環(huán)12來(lái)實(shí)現(xiàn)與軸承環(huán)8的連接(通常為軸承內(nèi)環(huán)8)，其中，該軸承環(huán)與軸5抗扭連接。通過(guò)將電壓發(fā)生器11與兩個(gè)軸承環(huán)8，9電連接，最終可以使電壓發(fā)生器11輸出的電壓U施加在從軸承內(nèi)環(huán)8到軸承外環(huán)9的過(guò)渡區(qū)域處?？梢愿鶕?jù)實(shí)際需要來(lái)設(shè)計(jì)電壓發(fā)生器11。優(yōu)選地這樣設(shè)計(jì)電壓發(fā)生器11，使得如圖I所示，由電壓發(fā)生器11輸出的電壓U是脈沖形狀的。由電壓發(fā)生器11輸出的電壓脈沖的形狀(上升時(shí)間、高度、停止時(shí)間、衰減時(shí)間)是可以調(diào)節(jié)的。脈沖重復(fù)頻率也是可以調(diào)節(jié)的。例如，電壓發(fā)生器11可以包括函數(shù)發(fā)生器，在函數(shù)發(fā)生器后面布置功率放大器?；谒┘拥碾妷好}沖，在軸承內(nèi)環(huán)8與軸承外環(huán)9之間可能出現(xiàn)電弧放電。為了探測(cè)電弧放電的特征值-特別是其能量E和/或其時(shí)長(zhǎng)t-試驗(yàn)臺(tái)具有(至少)一個(gè)相應(yīng)的探測(cè)裝置13?？梢愿鶕?jù)需要來(lái)確定借助于探測(cè)裝置13探測(cè)的數(shù)值。例如，可以探測(cè)軸承內(nèi)環(huán)8 與軸承外環(huán)9之間等待處理的電壓的時(shí)間曲線(xiàn)或流過(guò)滾動(dòng)軸承I的電流。特別是可以對(duì)作為電弧放電的標(biāo)志的電壓擾動(dòng)或電流升高進(jìn)行評(píng)估。上述時(shí)間曲線(xiàn)例如可以借助于相應(yīng)的快速存儲(chǔ)器示波器來(lái)顯示和存儲(chǔ)。同樣也可以獲取其它數(shù)值。例如，可以探測(cè)由電弧放電產(chǎn)生的電磁干擾的頻譜或產(chǎn)生的電場(chǎng)和/或磁場(chǎng)的時(shí)間曲線(xiàn)。也可以探測(cè)電弧放電的功率。按照?qǐng)D2，根據(jù)本發(fā)明的試驗(yàn)臺(tái)的運(yùn)行方式如下。首先，在步驟SI中，對(duì)滾動(dòng)軸承I的規(guī)定運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)。對(duì)于調(diào)節(jié)可能性將在下文中作深入的闡述。然后，在步驟S2中，將電壓發(fā)生器11所輸出的電壓U施加在軸承內(nèi)環(huán)8與軸承外環(huán)9之間。在步驟S3中，探測(cè)表征出現(xiàn)的電弧放電的-優(yōu)選探測(cè)能量E和時(shí)長(zhǎng)t-的特征值。在步驟S4中，(自動(dòng)或手動(dòng))得出每次電弧放電的合格數(shù)值Q。在步驟S4的范疇中，根據(jù)已經(jīng)探測(cè)到的、每次電弧放電的特征值得出合格數(shù)值Q。優(yōu)選地根據(jù)每次電弧放電的能量E和時(shí)長(zhǎng)t得出。特別是可以按照以下關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算Q=E/t3在步驟S5中，檢驗(yàn)合格數(shù)值Q是否大于預(yù)定極限值G。如果是這種情況，就在步驟S6中對(duì)相應(yīng)的電弧放電進(jìn)行評(píng)估。在最簡(jiǎn)單的情況下，為此加裝一個(gè)計(jì)數(shù)器。否則，跳過(guò)步驟S6?？梢愿鶕?jù)需要來(lái)確定極限值G。特別是可以根據(jù)前文所述的制成軸承內(nèi)環(huán)8和/或軸承外環(huán)9的材料的焓來(lái)確定極限值G。為避免重復(fù)可參閱本文已經(jīng)敘述過(guò)的相應(yīng)實(shí)施方式。在步驟S7中，檢驗(yàn)是否應(yīng)該停止在步驟SI中調(diào)節(jié)的運(yùn)行狀態(tài)。如果不應(yīng)停止，則返回步驟S2。否則，跳至步驟S8?？梢愿鶕?jù)需要來(lái)確定步驟S7的判定依據(jù)。在最簡(jiǎn)單的情況下，判定依據(jù)是度過(guò)的時(shí)間、電壓發(fā)生器11輸出預(yù)定數(shù)量的脈沖或操作人員輸入中斷指令。在步驟S8中，按照步驟S6的評(píng)估對(duì)步驟SI中調(diào)節(jié)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行劃分。劃分的級(jí)別至少包括“允許”和“不允許”。必要時(shí)可以額外增加中間級(jí)別，例如中間級(jí)別“允許，但臨界”或者中間級(jí)別“僅短時(shí)間允許”。在最簡(jiǎn)單的情況下，根據(jù)步驟S6中電弧放電的總數(shù)(=頻率)劃分級(jí)別。在步驟S9中，檢驗(yàn)是否已經(jīng)經(jīng)歷過(guò)所有運(yùn)行狀態(tài)。如果不是這種情況，就跳至步驟S10，在該步驟中，對(duì)滾動(dòng)軸承I的下ー個(gè)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)。優(yōu)選地還存在步驟S11。但是步驟Sll僅僅是可選的，也就是說(shuō)，并非強(qiáng)制必需的。當(dāng)存在步驟Sll時(shí)，將運(yùn)行狀態(tài)寫(xiě)入作為驅(qū)動(dòng)控制裝置的組成部分的非易失性存儲(chǔ)器中。這時(shí)，可以只將允許的運(yùn)行狀態(tài)寫(xiě)入存儲(chǔ)器中，而不將其它運(yùn)行狀態(tài)寫(xiě)入存儲(chǔ)器中。在這種情況下，可能額外存在這些運(yùn)行狀態(tài)為允許狀態(tài)的信息。但這并非強(qiáng)制的，因?yàn)檫\(yùn)行狀態(tài)的可靠性已經(jīng)通過(guò)這樣的實(shí)際情況得出，即這些運(yùn)行狀態(tài)被寫(xiě)入存儲(chǔ)器中。以類(lèi)似的方式可以只將不允許的運(yùn)行狀態(tài)寫(xiě)入存儲(chǔ)器中。在這種情況下，也可以額外存入這些運(yùn)行狀態(tài)為允許的狀態(tài)的信息。但是，這不再是必需的。優(yōu)選地將允許的運(yùn)行狀態(tài)和不允許的運(yùn)行狀態(tài)寫(xiě)入存儲(chǔ)器中。在這種情況下，寫(xiě) 入與劃分等級(jí)必須一起完成。這可以通過(guò)將劃分情況歸入各自運(yùn)行狀態(tài)的方式來(lái)進(jìn)行。在這種情況下，相應(yīng)的劃分情況都分別歸入各個(gè)運(yùn)行狀態(tài)?？商鎿Q地可以按照分級(jí)情況對(duì)各種運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分組。具體采用哪種方法是次要的。關(guān)鍵是以后還能弄清哪個(gè)運(yùn)行狀態(tài)是如何分級(jí)的。在圖2的范疇中，可以對(duì)大量運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)。每個(gè)運(yùn)行狀態(tài)都要經(jīng)歷步驟S2至S8。為了對(duì)滾動(dòng)軸承I的多個(gè)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)，需改變多個(gè)參數(shù)。以下列出幾種可能的變化方法。當(dāng)然，也可以進(jìn)行組合。因此例如可以改變滾動(dòng)軸承I的轉(zhuǎn)速n。-當(dāng)然-這種變化要通過(guò)對(duì)電驅(qū)動(dòng)裝置3進(jìn)行相應(yīng)的控制來(lái)完成?？商鎿Q地或者額外地，可以改變滾動(dòng)軸承I的溫度。為此，必要時(shí)試驗(yàn)臺(tái)具有(至少)一個(gè)能有效調(diào)節(jié)滾動(dòng)軸承I的運(yùn)行溫度的溫度調(diào)節(jié)裝置14。通常，溫度調(diào)節(jié)裝置14，如圖I所示，設(shè)計(jì)為加熱裝置。但是，在個(gè)別情況下也可以設(shè)計(jì)為冷卻裝置?？商鎿Q地或者額外地，可以改變作用于滾動(dòng)軸承I的不平衡性。這種不平衡性會(huì)導(dǎo)致機(jī)械振動(dòng)。為了改變不平衡性，例如可以在軸5上布置不平衡盤(pán)15，借助于這個(gè)不平衡盤(pán)可以將不平衡性施加在滾動(dòng)軸承I上。不平衡盤(pán)15可以具有保持裝置16。保持裝置16的作用是保持(圖I中未示出的)不平衡質(zhì)量?？商鎿Q地，可以改變用于潤(rùn)滑滾動(dòng)軸承I的潤(rùn)滑剤。在這種情況下，作為可能的變化方式，特別是需要考慮潤(rùn)滑劑的成分和時(shí)效。可替換地或者額外地，可以改變滾動(dòng)軸承I的負(fù)載。例如可以在軸5上布置負(fù)載軸承17,借助于該負(fù)載軸承可以將負(fù)載施加在軸5上,從而間接施加在滾動(dòng)軸承I上。負(fù)載可以交替地處于靜態(tài)、動(dòng)態(tài)或者-類(lèi)似于直流電壓和交流電壓的疊加)靜態(tài)與動(dòng)態(tài)的組合狀態(tài)?？梢愿鶕?jù)需要來(lái)選擇將負(fù)載施加在負(fù)載軸承17上的方式和方法。例如，可以按照箭頭18所示，施加徑向負(fù)載。在這種情況下，優(yōu)選地除了將軸5安置在滾動(dòng)軸承I中，還應(yīng)將軸5安置在滾動(dòng)軸承19中。如果存在另ー個(gè)滾動(dòng)軸承19，則應(yīng)使另ー個(gè)滾動(dòng)軸承19與滾動(dòng)軸承I和/或與試驗(yàn)臺(tái)的其余部分電絕緣。可替換地，可以按照箭頭20所示，施加軸向負(fù)載。在這種情況下，可以存在另ー個(gè)滾動(dòng)軸承19。然而這不是必需的。另外可替換地，可以按照箭頭21所示，施加傾斜負(fù)載。在這種情況下，優(yōu)選地不存在另ー個(gè)滾動(dòng)軸承19，這是因?yàn)榉駝t軸5將無(wú)法傾斜或者只能在很小的范圍內(nèi)傾斜。在滾動(dòng)軸承I僅有相對(duì)較小的軸承間隙的情況下，軸5的傾斜發(fā)揮作用，使上述傾斜負(fù)載作用在滾動(dòng)軸承I上。相反，當(dāng)滾動(dòng)軸承I擁有足夠大的軸承間隙時(shí)，軸承內(nèi)環(huán)8基本上可以在沒(méi)有力的作用的條件下相對(duì)于軸承外環(huán)9傾斜。因此，軸承內(nèi)環(huán)8相對(duì)于軸承外環(huán)9的傾斜程度以及軸承間隙都是滾動(dòng)軸承I的可以調(diào)節(jié)的參數(shù)。因此，負(fù)載軸承17也可以用于使軸承內(nèi)環(huán)8相對(duì)于軸承外環(huán)9傾斜。對(duì)負(fù)載軸承17的負(fù)載產(chǎn)生作用的方式和方法同樣可以根據(jù)需要來(lái)選擇。例如，為了給負(fù)載軸承17施加靜態(tài)和/或動(dòng)態(tài)負(fù)載，試驗(yàn)臺(tái)可以具有作用在負(fù)載軸承17上的液壓系統(tǒng)22。按照?qǐng)DI所示，液壓系統(tǒng)22特別可以設(shè)計(jì)為液壓缸單元。負(fù)載軸承17也應(yīng)該與滾動(dòng)軸承I和/或與液壓系統(tǒng)22電絕緣。前面已經(jīng)提到過(guò)，已施加的電壓U的脈沖形狀和脈沖重復(fù)頻率是可以改變的。通 過(guò)這些數(shù)值的變化可以在由逆變器饋電的電動(dòng)機(jī)中模擬滾動(dòng)軸承I的電負(fù)載。另ー個(gè)可以調(diào)節(jié)的參數(shù)是滾動(dòng)軸承I的、例如由于相應(yīng)的缺ロ引起的提前損壞。用于探測(cè)表征電弧放電的能量E和時(shí)長(zhǎng)t的數(shù)值的探測(cè)裝置13是位于試驗(yàn)臺(tái)的傳感裝置處的微型裝置。通常，還會(huì)配備其它傳感器。尤其可以在安裝裝置6處布置多個(gè)加速度傳感器23，借助于這些傳感器能探測(cè)安裝裝置6的水平的和/或垂直的加速度a。本發(fā)明具有許多優(yōu)點(diǎn)。特別是可以借助于根據(jù)本發(fā)明的試驗(yàn)臺(tái)檢驗(yàn)滾動(dòng)軸承I的幾乎任意ー種運(yùn)行狀態(tài)中的因軸承電流形成波紋而造成的損壞。在將允許和/或不允許的運(yùn)行狀態(tài)存入驅(qū)動(dòng)控制裝置的非易失性存儲(chǔ)器的過(guò)程中，還可以在這種受驅(qū)動(dòng)控制裝置控制的驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)自動(dòng)考慮這些狀態(tài)。出于條理清晰的原因，需要注意，這種驅(qū)動(dòng)裝置不涉及試驗(yàn)臺(tái)的電驅(qū)動(dòng)裝置3，而是指滾動(dòng)軸承I的驅(qū)動(dòng)裝置。以上描述只用于對(duì)本發(fā)明加以說(shuō)明。反之，本發(fā)明的保護(hù)范圍僅由本發(fā)明的權(quán)利要求來(lái)確定。
權(quán)利要求
1.一種用于出現(xiàn)在滾動(dòng)軸承(I)的軸承內(nèi)環(huán)(8)與軸承外環(huán)(9)之間的電弧放電的評(píng)估方法， -其中，對(duì)所述滾動(dòng)軸承(I)的規(guī)定運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)， -其中，為了調(diào)節(jié)所述規(guī)定運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)以下參數(shù)中的至少一個(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)所述滾動(dòng)軸承(I)的轉(zhuǎn)速(n)，所述滾動(dòng)軸承(I)的溫度，作用于所述滾動(dòng)軸承(I)的、引起振動(dòng)的不平衡度，潤(rùn)滑劑，軸向的、徑向的和傾斜的負(fù)載，所述軸承內(nèi)環(huán)(8)相對(duì)于所述軸承外環(huán)(9)的傾斜，已施加電壓(U)的脈沖形狀和脈沖重復(fù)頻率，所述滾動(dòng)軸承(I)的軸承間隙和提前損壞， -其中，在所述規(guī)定運(yùn)行狀態(tài)下，通過(guò)在所述軸承內(nèi)環(huán)(8)與所述軸承外環(huán)(9)之間施加脈沖形狀的電壓(U )，產(chǎn)生多次電弧放電， -其中，為每次電弧放電探測(cè)至少一個(gè)表征每次電弧放電的能量(E)、功率、電壓、電流和/或時(shí)長(zhǎng)(t)的數(shù)值，以及 -其中，只對(duì)在其中根據(jù)每次電弧放電中至少一個(gè)探測(cè)到的特征值得出的合格數(shù)值(Q)高于預(yù)定極限值(G)的電弧放電進(jìn)行評(píng)估。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的評(píng)估方法，其特征在于，所述合格數(shù)值(Q)與所述能量(E)成正比例，并且與每次電弧放電的所述時(shí)長(zhǎng)(t)的三次冪成反比例。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的評(píng)估方法，其特征在于，針對(duì)制成所述軸承內(nèi)環(huán)(8)和/或所述軸承外環(huán)(9)的材料而預(yù)定的所述極限值(G)是通過(guò)將所述材料從運(yùn)行溫度加熱至熔點(diǎn)所需的熱焓、熔化所述材料所需的熔化焓以及將所述材料從熔點(diǎn)加熱至沸點(diǎn)所需的熱焓而確定的，其中，所述這些焓涉及相同體積。
4.根據(jù)權(quán)利要求I，2或3所述的評(píng)估方法，其特征在于，為所述滾動(dòng)軸承(I)的多個(gè)運(yùn)行狀態(tài)重復(fù)實(shí)施所述評(píng)估方法，使得為每個(gè)運(yùn)行狀態(tài)得出所評(píng)估的電弧放電的頻率并根據(jù)為每個(gè)運(yùn)行狀態(tài)得出的頻率將所述運(yùn)行狀態(tài)劃分為允許或不允許。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的評(píng)估方法，其特征在于，在作為用于具有所述滾動(dòng)軸承(I)的由逆變器饋電的電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制裝置的組成部分的非易失性存儲(chǔ)器中， -或者只寫(xiě)入所述滾動(dòng)軸承(I)的所述被劃分為允許的運(yùn)行狀態(tài)， -或者只寫(xiě)入所述滾動(dòng)軸承(I)的所述被劃分為不允許的運(yùn)行狀態(tài)， -或者將所述滾動(dòng)軸承(I)的所述被劃分為允許的運(yùn)行狀態(tài)和所述滾動(dòng)軸承(I)的所述被劃分為不允許的運(yùn)行狀態(tài)與其各自的分類(lèi)信息一起寫(xiě)入。
6.一種用于由逆變器饋電的、具有滾動(dòng)軸承(I)的電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制裝置，所述驅(qū)動(dòng)控制裝置具有非易失性存儲(chǔ)器，在所述非易失性存儲(chǔ)器中， -或者只寫(xiě)入所述滾動(dòng)軸承(I)的被劃分為允許的運(yùn)行狀態(tài)， -或者只寫(xiě)入所述滾動(dòng)軸承(I)的被劃分為不允許的運(yùn)行狀態(tài)， -或者將所述滾動(dòng)軸承(I)的所述被劃分為允許的運(yùn)行狀態(tài)和所述滾動(dòng)軸承(I)的所述被劃分為不允許的運(yùn)行狀態(tài)與其各自的分類(lèi)信息一起寫(xiě)入， 其中，按照根據(jù)權(quán)利要求4所述的評(píng)估方法得出寫(xiě)入非易失性存儲(chǔ)器中的運(yùn)行狀態(tài)以及分別得出所述滾動(dòng)軸承(I)的運(yùn)行狀態(tài)。
7.一種用于滾動(dòng)軸承(I)的試驗(yàn)臺(tái)，所述滾動(dòng)軸承具有軸承內(nèi)環(huán)(8)、軸承外環(huán)(9)以及在所述軸承內(nèi)環(huán)(8 )與所述軸承外環(huán)(9 )之間滾動(dòng)的滾動(dòng)元件(10 )，-其中，所述試驗(yàn)臺(tái)具有基體(2 )， -其中，所述基體(2)具有安裝裝置(6)，在所述安裝裝置中能可拆卸地安裝所述滾動(dòng)軸承(1)， -其中，所述安裝裝置(6 )由電絕緣材料制成，和/或通過(guò)由電絕緣材料制成的中間元件(7)與所述基體(2)的其余部分電絕緣， -其中，所述試驗(yàn)臺(tái)具有轉(zhuǎn)速可變的電驅(qū)動(dòng)裝置(3)，所述電驅(qū)動(dòng)裝置位置固定地布置在所述基體(2)上，并且作用于軸(5)，所述軸在安裝上所述滾動(dòng)軸承(I)的情況下與所述軸承內(nèi)環(huán)(8 )或所述軸承外環(huán)(9 )抗扭連接， -其中，所述電驅(qū)動(dòng)裝置(3 )與所述滾動(dòng)軸承(I)電絕緣， -其中，所述試驗(yàn)臺(tái)具有電壓發(fā)生器(11)，通過(guò)所述電壓發(fā)生器，能為從所述軸承內(nèi)環(huán)(8)到所述軸承外環(huán)(9)的過(guò)渡區(qū)域加載具有可調(diào)節(jié)的脈沖形狀和脈沖重復(fù)頻率的脈沖形狀的電壓(U)， -其中，所述試驗(yàn)臺(tái)具有探測(cè)裝置(13)，借助于所述探測(cè)裝置，能探測(cè)至少一個(gè)表征出現(xiàn)在所述軸承內(nèi)環(huán)(8)與所述軸承外環(huán)(9)之間的電弧放電的能量(E)、功率、電壓、電流和/或時(shí)長(zhǎng)(t)的數(shù)值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，在所述軸(5)上布置負(fù)載軸承(17)，借助于所述負(fù)載軸承能在所述滾動(dòng)軸承(I)上施加靜態(tài)的和/或動(dòng)態(tài)的負(fù)載。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，所述試驗(yàn)臺(tái)具有作用在所述負(fù)載軸承(17)上的液壓系統(tǒng)(22)，用于施加所述靜態(tài)的和/或動(dòng)態(tài)的負(fù)載。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，能施加在所述滾動(dòng)軸承(I)上的負(fù)載軸向、徑向和/或不對(duì)稱(chēng)地發(fā)揮作用。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)所述的試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，在所述軸(5)上布置不平衡盤(pán)(15)，借助于所述不平衡盤(pán)能將引起振動(dòng)的不平衡施加在所述滾動(dòng)軸承(I)上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，所述不平衡盤(pán)(15)具有至少一個(gè)用于保持不平衡質(zhì)量的保持裝置(16)。
13.根據(jù)權(quán)利要求7至12中任一項(xiàng)所述的試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，所述試驗(yàn)臺(tái)具有至少一個(gè)溫度調(diào)節(jié)裝置(14)，用于有效地調(diào)節(jié)所述滾動(dòng)軸承(I)的運(yùn)行溫度。
14.根據(jù)權(quán)利要求7至13中任一項(xiàng)所述的試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，所述試驗(yàn)臺(tái)具有調(diào)整裝置(17 )，用于使所述軸承內(nèi)環(huán)(8 )相對(duì)于所述軸承外環(huán)(9 )傾斜。
15.根據(jù)權(quán)利要求7至14中任一項(xiàng)所述的試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，在所述安裝裝置(6)上布置多個(gè)加速度傳感器(23)，借助于所述加速度傳感器能探測(cè)所述安裝裝置(6)的水平的和/或垂直的加速度(a)。
全文摘要
在試驗(yàn)臺(tái)中對(duì)滾動(dòng)軸承(1)的規(guī)定運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)。為此，對(duì)以下參數(shù)中的至少一個(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)滾動(dòng)軸承(1)的轉(zhuǎn)速(n)，滾動(dòng)軸承(1)的溫度，作用于滾動(dòng)軸承(1)的、引起振動(dòng)的不平衡度，潤(rùn)滑劑，軸向的、徑向的和不對(duì)稱(chēng)的負(fù)載，軸承內(nèi)環(huán)(8)相對(duì)于軸承外環(huán)(9)的傾斜，已施加電壓(U)的脈沖形狀和脈沖重復(fù)頻率，滾動(dòng)軸承(1)的軸承間隙和提前損壞。在規(guī)定運(yùn)行狀態(tài)下，通過(guò)在滾動(dòng)軸承(1)的軸承內(nèi)環(huán)(8)與軸承外環(huán)(9)之間施加脈沖形狀的電壓(U)，產(chǎn)生在軸承內(nèi)環(huán)(8)與軸承外環(huán)(9)之間出現(xiàn)的多次電弧放電。為每次電弧放電探測(cè)至少一個(gè)表征每次電弧放電的能量(E)、功率、電壓、電流和/或時(shí)長(zhǎng)(t)的數(shù)值。只對(duì)在其中根據(jù)每次電弧放電中至少一個(gè)探測(cè)到的特征值得出的合格數(shù)值(Q)高于預(yù)定極限值(G)的電弧放電進(jìn)行評(píng)估。
文檔編號(hào)G01R31/34GK102770776SQ201180010821
公開(kāi)日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2011年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月24日
發(fā)明者卡斯滕·普羅博爾, 拉爾夫·科瓦萊夫斯基, 斯文·加特曼, 漢斯·蒂施曼徹 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司